Ceasul dopaminei, sau cum anticipează creierul momentul recompensei

Un studiu publicat în Nature, realizat de o echipă de cercetători de la Universitatea din Geneva (UNIGE), Universitatea Harvard și Universitatea McGill, dezvăluie un mecanism surprinzător prin care creierul nu doar anticipează recompensele, ci și momentul exact în care acestea vor apărea. La baza acestei descoperiri se află integrarea inovatoare dintre neuroştiinţă şi inteligenţa artificială.
Zona tegmentală ventrală (ZTV), o regiune mică din profunzimea creierului, joacă un rol central în sistemul de recompensă și motivație. Această structură este principala sursă de dopamină – neuromodulatorul responsabil pentru anticiparea și procesarea recompenselor. Studiile din anii 1990 au arătat că ZTV nu răspunde doar la recompensă în sine, ci mai ales la predicția acesteia, declanșând eliberarea de dopamină atunci când apare un indiciu asociat cu o recompensă așteptată.

Acest mecanism se bazează pe învățarea prin întărire (reinforcement learning), un proces de adaptare comportamentală în care organismele își ajustează acțiunile în funcție de consecințele pozitive sau negative ale acestora. Același principiu este la baza algoritmilor de inteligență artificială care învață prin feedback, cum ar fi AlphaGo, celebrul sistem AI care a învins campionul mondial la jocul Go.

Despre studiu

Studiul realizat de echipa condusă de prof. Alexandre Pouget de la UNIGE, în colaborare cu prof. Naoshige Uchida (Harvard) și dr. Paul Masset (McGill), a avut ca obiectiv investigarea complexității codificării temporale a recompenselor în neuronii dopaminergici ai ZTV. Cercetătorii au dorit să afle dacă neuronii acestei regiuni codifică nu doar faptul că o recompensă este așteptată, ci și când exact se va produce aceasta.

Pentru a explora acest aspect, echipa a utilizat un algoritm matematic inspirat din inteligența artificială, capabil să integreze mai multe scale temporale de învățare. Acest model de învățare prin întărire pe multiple scale temporale a fost testat pe date neurofiziologice colectate de la șoareci implicați în două sarcini comportamentale distincte, fiecare presupunând așteptarea unei recompense la un anumit interval de timp.

Cercetătorii au măsurat activitatea neuronilor dopaminergici din ZTV și au analizat modul în care aceștia codifică eroarea de predicție a recompensei (reward prediction error), adică diferența dintre recompensa așteptată și cea obținută.

Rezultate

Rezultatele studiului indică o funcție mult mai sofisticată a ZTV decât se credea anterior:

Neuronii ZTV codifică în mod diferențiat momentele viitoare ale recompensei, nu doar probabilitatea acestora.
Fiecare neuron are o constantă proprie de discountare temporală, adică o preferință individuală pentru recompense mai apropiate sau mai îndepărtate în timp.
Această diversitate a timpilor de codificare permite o reprezentare granulară a evoluției temporale a recompenselor viitoare, ceea ce oferă un avantaj adaptativ esențial.
Modelul propus de cercetători explică atât răspunsurile rapide (transient responses) ale neuronilor la indicii anticipatori, cât și fluctuațiile lente cunoscute sub numele de „rampe dopaminergice”.

De asemenea, o descoperire notabilă a fost faptul că constanta de discountare este specifică fiecărui neuron, aceasta rămânând stabilă între sarcini comportamentale diferite. Aceasta susține ideea că fiecare neuron dopaminergic posedă o "cale temporală internă" proprie.

Concluzii

Acest studiu redefinește înțelegerea funcției ZTV, demonstrând că sistemul dopaminergic al creierului nu doar anticipează recompensele, ci le plasează cu precizie în timp, pe un „ceas intern” al motivației. Această reprezentare temporală fină permite organismului să ia decizii adaptative, în funcție de cât de rapid sau întârziat este beneficiul anticipat.

Integrarea inteligenței artificiale a fost esențială în această descoperire, ilustrând beneficiile unui dialog bidirecțional între domenii: neuroștiința inspiră AI, iar AI devine instrument de explorare a creierului. Mai mult, această abordare deschide noi direcții pentru proiectarea unor algoritmi de învățare artificială care să imite mai fidel procesele cognitive umane, cu aplicabilitate în robotică, psihologie computațională și medicină.

Data actualizare: 12-06-2025 | creare: 12-06-2025 | Vizite: 189

Bibliografie

Paul Masset, Pablo Tano, HyungGoo R. Kim, Athar N. Malik, Alexandre Pouget, Naoshige Uchida. Multi-timescale reinforcement learning in the brain. Nature, 2025; DOI: 10.1038/s41586-025-08929-9

Image by kues1 on Freepik

Copyright ROmedic: Articolul se află sub protecția drepturilor de autor. Reproducerea, chiar și parțială, este interzisă!

Alte articole din aceeași secțiune:

Expunerea mai mare la estrogen poate proteja femeile de boala Alzheimer

Scăderea nivelului de estrogen care are loc în timpul menopauzei aduce scăderi ale volumelor materiei cenu�...

Fructoza ar putea fi produsă la nivelul creierului (studiu)

Fructoza este un zaharid asociat cu obezitatea și diabetul, fiind convertită din glucoză la nivelul creierului, ...

Descoperiri recente pot ajuta la înțelegerea procesului de îmbătrânire a creierului și la dezvoltarea de noi tratamente pentru bolile neurodegenerativ

Dimensiunea mitocondriilor nu corespunde cu cererea de energie a creierului pe măsură ce acesta îmbătrânește,...

Cerebelul contribuie la apariția anxietății sau a comportamentului de frică
Utilizarea computerului previne pierderile de memorie asociate înaintării în vârstă
Răspunsurile de frică declanșate de experiențe traumatice anterioare sunt menținute de un receptor specific de serotonină
Educația superioară este legată de declinul cognitiv mai rapid după un accident vascular cerebral

Din Biblioteca medicală vă mai recomandăm:

Alimentele și dopamina - cum alimentația ne dă peste cap creierul

Din Ghidul de sănătate v-ar putea interesa și:

Căștile audio care stimulează producția de dopamină

Dopamina este un neurotransmițător care joacă un rol important în controlul centrilor plăcerii și recompensei...

Principiul care stă la baza reglării secreției de hormoni

Un nou studiu realizat în cadrul Institutului Karolinska din Suedia și publicat în jurnalul Cell Reports arată ...

De ce avem impresia că timpul trece mult mai rapid când facem ceva plăcut?

Timpul pare să se scurgă foarte ușor când ne distrăm și ne simțim bine, și parcă stă în loc atunci când...

De ce este dificil să ne ținem de planul de a face sport?

Dopamina, responsabilă pentru mâncatul dezorganizat și riscul de obezitate

Șoarecii pot învăța să manipuleze impulsurile unui neutrotransmițător

Forumul ROmedic - întrebări și răspunsuri medicale:

Pe forum găsiți peste 500.000 de întrebări și răspunsuri despre boli sau alte subiecte medicale. Aveți o întrebare? Primiți răspunsuri gratuite de la medici.

intră pe forum