| Περίληψη |
Όλοι οι οργανισμοί εκτίθενται καθημερινά σε πληθώρα ερεθισμάτων τα οποία αξιολογούν και στα οποία εν συνεχεία αποκρίνονται. Η εξοικείωση αποτελεί τη βάση της επιλεκτικής προσοχής, καθώς επιτρέπει τη βαθμιαία προσαρμογή της απόκρισης σε μη σημαντικά, επαναλαμβανόμενα ερεθίσματα. Πρόκειται για έναν τύπο μη συνειρμικής μάθησης απαραίτητο για την επιβίωση και ως εκ τούτου συντηρημένο κατά την εξέλιξη. Επιπλέον, η εξοικείωση συχνά περιγράφεται ως η βάση της συνειρμικής μάθησης, καθώς η διατήρηση της απόκρισης σε ένα ερέθισμα είναι απαραίτητη για την σύνδεσή του με άλλα ερεθίσματα του περιβάλλοντος.
Στον άνθρωπο, διαταραχές στην εξοικείωση έχουν συνδεθεί με γνωσιακές δυσλειτουργίες καθώς και με παθήσεις όπως η σχιζοφρένεια, οι διαταραχές του αυτιστικού φάσματος, η Διαταραχή Ελλειμματικής Προσοχής – Υπερκινητικότητας, η οριακή (μεταιχμιακή) διαταραχή προσωπικότητας και οι ημικρανίες. Τα εύρος των ασθενειών που παρουσιάζουν διαταραχές στην εξοικείωση καταδεικνύει τη σημασία αλλά και την πολυπλοκότητα της διεργασίας αυτής, ενώ η αντιμετώπιση των προαναφερθέντων ασθενειών χρήζει βαθύτερης κατανόησης της εξοικείωσης. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, δεν έχουν ταυτοποιηθεί οι μηχανισμοί που διέπουν την μείωση της απόκρισης σε μη σημαντικά ερεθίσματα.
Έχοντας ως στόχο την μελέτη των νευρωνικών υποσυνόλων που εμπλέκονται στην εξοικείωση ανέπτυξα ένα νέο παράδειγμα για τη μελέτη της εξοικείωσης σε οσφρητικά ερεθίσματα στη Drosophila melanogaster. Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα αυτό, δείχθηκε ότι η συνεχής ή επαναλαμβανόμενη έκθεση τόσο σε απωθητικές όσο και σε ελκτικές οσμές για τέσσερα λεπτά είναι επαρκής για να οδηγήσει σε μείωση της αρχικής απόκρισης. Η προσαρμογή της συμπεριφοράς που παρατηρήθηκε παρουσιάζει όλα τα χαρακτηριστικά της εξοικείωσης, όπως αυθόρμητη ανάκαμψη της αρχικής απόκρισης μετά από απομάκρυνση του ερεθίσματος (spontaneous recovery), μείωση της απόκρισης μόνο στο επαναλαμβανόμενο ερέθισμα και όχι σε άλλα νευρωνικά ερεθίσματα (γενίκευση – generalization), πιο γρήγορη μείωση της απόκρισης σε λιγότερο δυνατά ερεθίσματα, και απεξοικείωση (dishabituation). Επιπλέον, η χρήση αυτού του παραδείγματος επέτρεψε την κατηγοριοποίηση της απόκρισης των ατόμων σε δύο στάδια και τον περαιτέρω χαρακτηρισμό τους μέσω χρήσης γενετικών εργαλείων. Η μελέτη των δύο διακριτών σταδίων απόκρισης κατέδειξε ότι ο οργανισμός επιστρατεύει διαφορετικά νευρωνικά υποσύνολα ανάλογα με τη διάρκεια του ερεθίσματος, και η ενεργοποίηση των νευρώνων αυτών οδηγεί σε διαφορετική απόκριση. Αρχικά η απόκριση διατηρείται για ένα χρονικό διάστημα το οποίο ονομάζεται λανθάνουσα περίοδος (habituation latency). Κατά τη λανθάνουσα περίοδο απαιτείται η ενεργοποίηση των ανασταλτικών τοπικών διάμεσων νευρώνων και των διεγερτικών νευρώνων προβολής των οσφρητικών λοβών, όπως επίσης και η ενεργοποίηση των αβ και α’β’ λοβών των μισχοειδών σωματίων. Επιπλέον, απαραίτητη για τη διατήρηση της απόκρισης κατά τη λανθάνουσα περίοδο είναι η έκφραση της αδενυλικής κυκλάσης Rutabaga στους ανασταλτικούς τοπικούς διάμεσους νευρώνες των οσφρητικών λοβών. Αντίθετα, η περίοδος εξοικείωσης, η οποία ακολουθεί της λανθάνουσας περιόδου μετά από επαρκή έκθεση στο οσφρητικό ερέθισμα, απαιτεί την ενεργοποίηση των ανασταλτικών νευρώνων προβολής των οσφρητικών λοβών, οι οποίοι επιστρατεύονται μετά από συνεχόμενη ενεργοποίηση των διεγερτικών νευρώνων προβολής. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων εξοικείωσης καταδεικνύουν έναν πολύ σημαντικό ρόλο για το πλάγιο κέρας (lateral horn), μίας περιοχής του εγκεφάλου απαραίτητης για τις εγγενείς συμπεριφορές στη Drosophila, στη ρύθμιση της απόκρισης σε οσφρητικά ερεθίσματα. Πιο συγκεκριμένα, η ενεργοποίηση της περιοχής αυτής από τα μισχοειδή σωμάτια και τους διεγερτικούς νευρώνες προβολής είναι απαραίτητη για την αποφυγή της πρώιμης εξοικείωσης και τη διατήρηση της απόκρισης κατά τη λανθάνουσα περίοδο, ενώ η καταστολή του πλάγιου κέρατος από τους ανασταλτικούς νευρώνες προβολής μετά από επαρκή έκθεση στο ερέθισμα οδηγεί σε εξοικείωση. Επιπλέον, πειράματα στα οποία πραγματοποιήθηκε εκτεταμένη έκθεση στην οσμή (τριάντα λεπτά), κατέδειξαν ότι η διάρκεια έκθεσης στο ερέθισμα οδηγεί σε διαφορετικά είδη εξοικείωσης. Η μείωση της απόκρισης μετά από εκτεταμένη έκθεση σε μία οσμή απαιτεί διαφορετικά ερεθίσματα για την επίτευξη απεξοικείωσης, εξαρτάται από την έκφραση διαφορετικών γονιδίων και διέπεται από διαφορετικά νευρωνικά υποσύνολα. Πιο συγκεκριμένα, η αυξημένη διάρκεια της έκθεσης στο ερέθισμα οδηγεί σε εξοικείωση εξαρτώμενη από τους ανασταλτικούς νευρώνες προβολής του οσφρητικού λοβού και όχι από τους ανασταλτικούς νευρώνες προβολής, ενώ η έκφραση της αδενυλικής κυκλάσης Rutabaga που είναι επουσιώδης κατά την εξοικείωση μετά από μικρό διάστημα έκθεσης στο ερέθισμα, είναι απαραίτητη για τη μείωση της απόκρισης που ακολουθεί την εκτεταμένη έκθεση στην οσμή. Παράλληλα με τα πειράματα μελέτης της εξοικείωσης, πραγματοποιήθηκαν πειράματα απεξοικείωσης ώστε να εξεταστούν τα νευρωνικά υποσύνολα που διέπουν αυτήν την διεργασία. Η απεξοικείωση, η οποία αποτελεί τη στιγμιαία επανάκτηση της αρχικής απόκρισης μετά από έκθεση του ατόμου σε ένα νέο, ανεξάρτητο ερέθισμα, είναι μία διεργασία ελάχιστα μελετημένη και λίγα είναι γνωστά για τους μηχανισμούς που εμπλέκονται σε αυτήν. Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της εξοικείωσης σε οσφρητικά ερεθίσματα, πραγματοποιήσαμε απεξοικείωση της απόκρισης μετά από έκθεση σε μηχανικά ερεθίσματα και με τη χρήση γενετικών εργαλείων μελετήσαμε τα νευρωνικά υποσύνολα που είναι απαραίτητα για την επανάκτηση της αρχικής απόκρισης στην οσμή. Τα πειράματα αυτά κατέδειξαν ότι η ενεργοποίηση δύο νευρωνικών υποσυνόλων, των ντοπαμινεργικών PPL1 νευρώνων και των οκτοπαμινεργικών πρόσθιων συζευγμένων πλευρικών (APL) νευρώνων είναι απαραίτητη και επαρκής για τη φυσιολογική απεξοικείωση. Οι νευρώνες αυτοί δημιουργούν συνάψεις με τους νευρώνες των μισχοειδών σωματίων οι οποίοι μεταφέρουν περαιτέρω την πληροφορία στους νευρώνες του πλάγιου κέρατος, καταδεικνύοντας το βασικό ρόλο της ενεργοποίησης αυτών των περιοχών στην επανάκτηση της απόκρισης στο ερέθισμα που πραγματοποιείται κατά την απεξοικείωση.
Τέλος, μελετήθηκε ο ρόλος των σεροτονεργικών υποδοχέων στην εξοικείωση με πειράματα εξοικείωσης σε ηλεκτρικό ερέθισμα. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν το ρόλο της σεροτονίνης στη διεργασία αυτή, καθώς μεταλλάξεις σε σεροτονεργικούς υποδοχείς προκαλούν ελλειμματική εξοικείωση στο ηλεκτρικό ερέθισμα.
Συγκεντρωτικά, τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης αποσαφηνίζουν το ρόλο διαφορετικών νευρωνικών υποσυνόλων στην προσαρμογή της απόκρισης σε ένα ερέθισμα κατά την εξοικείωση και την απεξοικείωση, και παρέχουν το υπόβαθρο για περαιτέρω μελέτες με στόχο την ταυτοποίηση των μοριακών μηχανισμών που διέπουν τις διεργασίες αυτές.
|
Αναζήτηση
