Social learning about rewards - how information from others helps to adapt to changing environment : PhD thesis

Winiarski, Maciej

Skip to main menu
Skip to search engine
Skip to content
Skip to footer

Social learning about rewards - how information from others helps to adapt to changing environment : PhD thesis

Download

Description
Information

Title: Social learning about rewards - how information from others helps to adapt to changing environment : PhD thesis

Abstract:

Relacje pomiędzy osobnikami tworzącymi grupę wykształcają się w wyniku szeregu zachowań społecznych, takich jak ustalanie hierarchii czy nawiązywanie więzi. Uczenie społeczne, czyli zdolność do pozyskiwania informacji na podstawie zachowania innych osobników, jest jednym z najistotniejszych elementów społecznego repertuaru behawioralnego ssaków. W niniejszej rozprawie opisano opracowanie protokołów eksperymentalnych do oceny uczenia społecznego w grupach myszy testowanych w warunkach zbliżonych do naturalnych. W tym celu wykorzystano system Eco-HAB, odzwierciedlający najważniejsze cechy naturalnego środowiska myszy. System ten pozwala na w pełni zautomatyzowaną ocenę zachowań społecznych. Opracowane protokoły posłużyły następnie do badania, w jaki sposób informacja o położeniu nagród w środowisku rozprzestrzenia się pomiędzy osobnikami stada i jak relacje społeczne w grupie, w tym sieć społeczna, wpływają na reakcję na informację o obecności nagrody w środowisku. Odkryto, że myszy posiadają zdolność efektywnego uczenia się o nagrodach znalezionych w środowisku przez inne znane osobniki na podstawie pozostawionych przez nie śladów zapachowych, bez konieczności bezpośredniego kontaktu z członkami stada. Ponadto, odkryto, że efektywność społecznego uczenia się jest zależna od pozycji w hierarchii społecznej. Mianowicie, osobniki stanowiące centra sieci społecznych, wykazują najbardziej intensywną reakcję na bodźce społeczne związane z nagrodą. Co więcej, opracowano także pionierski sposób badania powyższych parametrów w nowym, zasiedlonym wcześniej jedynie przez myszy “zwiadowców”, habitacie (międzyśrodowiskowy transfer informacji społecznej). Stworzenie wyżej opisanych protokołów eksperymentalnych pozwoliło następnie na przeprowadzenie badań nad neuronalnymi mechanizmami społecznego uczenia się. Ponadto, w niniejszej rozprawie opisano badania nad znaczeniem plastyczności neuronalnej w części grzbietowej kory przedczołowej dla zdolności społecznego uczenia się od członków stada. W tym celu zastosowano specjalnie zaprojektowane nanocząsteczki zawierające TIMP1 (ang. Tissue Inhibitor of Metalloproteinases 1) - inhibitor kluczowego dla procesu plastyczności synaptycznej enzymu MMP9 (ang. Matrix Metallopeptidase 9). Enzym MMP9 w mózgu jest zaangażowany w tworzenie połączeń nerwowych poprzez regulację dojrzewania struktur zwanych kolcami dendrytycznymi. Ponadto liczne badania pokazują, że na poziomie behawioralnym manipulacja aktywnością enzymu MMP9 wpływa na proces uczenia się i utrwalania informacji. Wykorzystane w badaniach nanocząsteczki po wstrzyknięciu do mózgu są w stanie stopniowo uwalniać swoją zawartość, co umożliwiło długotrwałą manipulację plastycznością neuronalną, a co za tym idzie obserwację efektów behawioralnych na przestrzeni wielu dni. W toku badań wykazano, że zdolność myszy do wzajemnego przekazywania informacji i uczenia się położenia potencjalnej nagrody na podstawie pozostawionych śladów zapachowych zależna jest od niezaburzonej aktywności enzymu MMP9 w części grzbietowej kory przedczołowej. Odkryto, że obniżenie poziomu aktywności enzymu MMP9 za pomocą jego inhibitora TIMP1 obniża motywację do poszukiwania nagrody w odpowiedzi na społecznie przekazywaną informację o niej. Co więcej, wykazano, że opisana manipulacja plastycznością neuronalną zaburza zdolność zwierząt do międzyśrodowiskowego transferu informacji społecznej. Skutkuje ona także znaczącą przebudową sieci społecznych, a co za tym idzie interakcji społecznych wewnątrz grupy. Opracowane w niniejszej pracy wyniki badań stanowią istotny wkład w rozwój wiedzy na temat społecznego uczenia się oraz leżących u jego podłoża mechanizmów neuronalnych. Ponadto opracowanie nowych protokołów eksperymentalnych oraz metod pomiarowych przyczyniło się do rozwinięcia wszechstronności narzędzia, jakim jest opracowany w Instytucie Nenckiego PAN system Eco-HAB.