도파민과 세로토닌이 사회적 행동에 미치는 영향

국제 팀이 인간 두뇌의 도파민과 세로토닌의 복잡한 춤을 해독하여 사회적 결정에 대한 빛을 밝히고 있습니다.

에 발표된 연구에서 인간 행동의 본질과학자들은 인간 두뇌의 화학적 신경 조절제, 특히 도파민과 세로토닌의 세계를 탐구하여 사회적 행동에서 이들의 역할을 밝혀냅니다.

각성 뇌 수술을 받은 파킨슨병 환자를 대상으로 실시된 연구는 운동 제어 및 보상 처리와 관련된 중요한 영역인 뇌의 흑색질에 초점을 맞췄습니다.

버지니아 공대 컴퓨터 신경과학자 리드 몬터규(Reed Montagu)가 이끄는 국제팀은 사회적 맥락에 따라 결정을 내리는 인간의 경향에 대해 이전에 알려지지 않은 신경화학적 메커니즘을 발견했습니다. 플레이어.

과학자들은 뇌와 정신의 복잡성에 대한 통찰력을 발견하기 위한 자신들의 연구에 대해 논의합니다. 최근(왼쪽부터) 덴마크 오르후스 대학교 댄 팡(Dan Pang), 웨이크포레스트 대학교 의과대학 켄 키시다(Ken Kishida), 프랄린 생명의학 연구소 소장 마이클 프리들랜더(Michael Friedlander) 등 연구진. 독일 튀빙겐에 있는 막스 플랑크 생물학 사이버네틱스 연구소의 상무이사인 Peter Dayan과 프랄린 생명의학 연구소의 인간 신경과학 연구 센터 소장인 Reed Montagu는 수십 년에 걸쳐 이룩한 성과에 대해 이야기했습니다. 출처: Clayton Metz/Virginia Tech

최후통첩 게임에 대한 통찰력

본 연구에서는 파킨슨병 치료를 위해 뇌 심부 자극 수술을 받은 환자 4명이 인간과 컴퓨터로부터 20달러를 서로 다르게 나누어 수락하거나 거부해야 하는 최후 통첩 게임에 몰입했습니다. 플레이어. 예를 들어, 한 플레이어는 16달러를 유지하도록 제안하고 환자는 나머지 4달러를 받을 수 있습니다. 환자가 분열을 거부하면 둘 다 아무것도 얻지 못합니다.

VTC의 Fralin Biomedical Research Institute의 Virginia Tech Carilion Mountcastle 교수인 Montagu는 “사람들에게 이러한 유형의 게임에서 무엇을 해야 하는지 가르칠 수 있습니다. 즉, 전혀 보상을 받지 못하는 것보다 작은 보상이라도 받아들여야 한다는 것입니다.”라고 말했습니다. 연구 저자. “사람들이 자신이 컴퓨터를 가지고 놀고 있다는 것을 알면 수리경제학자처럼 완벽하게 플레이합니다. 즉, 해야 할 일을 합니다. 그러나 인간 역할을 할 때는 스스로를 도울 수 없습니다. 그들은 종종 더 작은 제안에 대해 벌을 주려고 합니다. 그것을 거부함으로써.”

사회적 의사결정의 화학적 토대를 기록한 연구팀을 이끌었던 리드 몬터규(Reid Montagu)는 우리를 인간으로 만드는 중요한 요소에 대해 이야기합니다. 출처: Clayton Metz/Virginia Tech

도파민과 세로토닌의 춤

사람들이 사회적 맥락에 따라 결정을 내린다는 생각은 신경경제학 게임에서 새로운 생각은 아닙니다. 그러나 이제 처음으로 연구자들은 사회적 맥락의 효과가 도파민과 세로토닌의 역동적인 상호작용에서 비롯될 수 있음을 보여주었습니다.

사람들이 결정을 내릴 때 도파민은 마치 지속적인 추적 시스템인 것처럼 현재 제안이 이전 제안보다 더 나은지 나쁜지 면밀히 추적하고 반응하는 것 같습니다. 한편, 세로토닌은 현재 특정 제안의 현재 가치에만 초점을 맞추는 것으로 보이며, 이는 보다 사례별 평가를 제안합니다.

이 빠른 춤은 느린 배경에서 발생하며, 일반적으로 사람들이 다른 인간의 역할을 할 때, 즉 정의가 작동할 때 도파민이 더 높아집니다. 이러한 신호는 함께 사회적 상호 작용 중에 우리의 가치에 대한 우리 두뇌의 전반적인 평가에 기여합니다.

“우리는 다양한 인지 과정을 밝혀내고 마침내 더 미세한 생물학적 세부 사항에 대한 질문에 대한 답을 얻습니다.”라고 연구는 말했습니다. 프랄린 생명의학 연구소에서.

Pang은 “사람들이 컴퓨터보다는 다른 인간과 상호작용할 때 도파민 수치가 더 높아집니다.”라고 말했습니다. “여기서 사회적 맥락에 대한 전반적인 반응이 도파민에 따라 다르다는 확신을 주기 위해 세로토닌을 측정하는 것도 중요했습니다.”

Fralin Biomedical Research Institute의 연구원인 Seth Batten은 도파민과 세로토닌의 춤을 기록하는 데 사용되는 전극을 만들었습니다. 출처: Clayton Metz/Virginia Tech

Montagu 연구실의 수석 연구원이자 이번 연구의 첫 번째 저자인 Seth Batten은 심부 뇌 자극 수술을 받는 환자에게 이식되는 탄소 섬유 전극을 만들고 뉴욕의 Mount Sinai Health System에서 데이터 수집을 도왔습니다.

Patten은 “우리 방법의 독특한 발전은 한 번에 하나 이상의 신경 전달 물질을 측정할 수 있다는 점이며, 그 영향을 잃어서는 안 됩니다.”라고 말했습니다. “우리는 이전에 이러한 신호 분자를 본 적이 있지만 이들이 춤추는 것을 본 것은 이번이 처음입니다. 이전에는 사회적 맥락에서 도파민과 세로토닌의 춤을 본 적이 없습니다.”

수술 중 환자로부터 기록된 전기화학적 신호의 의미를 발견하는 것은 해결하는 데 수년이 걸리는 주요 과제였습니다.

연구 공동 저자이자 중개 신경과학 부교수인 Ken Kishida는 “우리가 환자로부터 수집하는 예비 데이터는 도파민, 세로토닌 또는 노르에피네프린에 국한된 것이 아니라 이들의 조합입니다.”라고 말했습니다. 웨이크 포레스트 대학교 의과대학 신경외과. “우리는 기본적으로 기계 학습 도구를 사용하여 원시 데이터의 내용을 분리하고, 서명을 이해하고, 도파민과 세로토닌에 무슨 일이 일어나고 있는지 해독합니다.”

에서 인간 행동의 본질을 연구하다연구자들은 도파민과 세로토닌의 증가와 감소가 인간의 인지 및 행동과 어떻게 얽혀 있는지 보여주었습니다.

인간 신경과학 연구 센터의 소장이기도 한 Montagu는 “모형 유기체의 세계에는 생물학적 질문을 하기 위한 멋진 기술로 가득한 사탕 가게가 있습니다. 하지만 무엇이 당신을 만드는지에 대해 질문하는 것은 더 어렵습니다”라고 말했습니다. 그리고 Fralin 생물 의학 연구소의 인간 신경 영상 연구소.

파킨슨병 치료

버지니아공대 이과대학 교수이기도 한 Montagu는 “어느 시점에서 우리가 충분한 사람들을 평가한 후에는 우리에게 기회의 창을 제공한 파킨슨병의 병리학을 다룰 수 있을 것입니다.”라고 말했습니다.

파킨슨병에서는 뇌간에서 도파민을 생성하는 뉴런의 상당한 손실이 일반적으로 증상의 시작과 동시에 나타나는 주요 특징입니다.

이 손실은 도파민의 영향을 크게 받는 뇌 영역인 선조체에 영향을 미칩니다. 도파민이 감소함에 따라 세로토닌 말단이 성장하기 시작하여 설치류 모델에서 관찰된 것처럼 복잡한 상호작용이 드러납니다.

“도파민 시스템의 고갈이 세로토닌 시스템에 신호를 보내는 전임상 증거가 이미 있습니다. 이봐, 우리는 뭔가를 해야 해.” “그러나 우리는 역학을 볼 수 없었습니다.”라고 Montagu는 말했습니다. “지금 우리가 하고 있는 일은 첫 번째 단계이지만 수백 명의 환자에게 도달하면 이를 증상과 연관시키고 파킨슨병에 대한 임상 데이터를 만들 수 있기를 바랍니다.”

이런 점에서 연구진은 광범위한 뇌 질환을 식별할 수 있는 열린 창이 있다고 말했다.

“인간의 마음은 블랙박스와 같습니다.”라고 Kishida는 말했습니다. “우리는 내부를 들여다보고 이러한 시스템이 어떻게 작동하는지, 그리고 다양한 임상 상황이 어떻게 영향을 미치는지 이해하는 또 다른 방법을 개발했습니다.”

프랄린 생명의학 연구소(Fralin Biomedical Research Institute)의 전무이사이자 이번 연구에는 참여하지 않은 신경과학자인 마이클 프리들랜더(Michael Friedlander)는 “이 연구는 개발된 기술을 사용하여 신경과학 분야 전체와 인간의 정신과 뇌에 대해 탐구하는 우리의 능력을 변화시켰습니다.”라고 말했습니다. 연구. 이것은 몇 년 전에는 상상조차 할 수 없었을 것입니다.

정신의학은 이러한 접근법으로 이익을 얻을 수 있는 의료 분야의 한 예라고 그는 말했습니다.

“전 세계에는 다양한 정신 질환을 앓고 있는 사람들이 엄청나게 많습니다. 많은 경우 약물 솔루션이 제대로 작동하지 않습니다.”라고 의과대학 보건과학 및 정신의학과 부회장이기도 한 Friedlander는 말했습니다. 버지니아 공대. 기술. “도파민, 세로토닌 및 기타 신경 전달 물질은 어떤 면에서 이러한 장애와 밀접하게 관련되어 있습니다. 이러한 노력은 이러한 문제를 이해하는 데 실질적인 정확성과 양을 더해줍니다. 제가 확신할 수 있는 한 가지는 이 작업이 다음과 같은 분야에서 매우 중요할 것이라는 점입니다. 치료법 개발의 미래.”

10년 넘게 제작 중

인간 두뇌의 신경 전달 물질을 실시간으로 측정하려는 노력은 12년 전 Montague가 “생각에 대해 크게 생각하는” 전문가 팀을 구성하면서 시작되었습니다.

인간 두뇌에 대한 최초의 관찰에서 과학자들은 다음과 같은 논문을 발표했습니다. 신경세포 2020년에 연구자들은 도파민과 세로토닌이 1초 미만의 속도로 작용하여 사람들이 세상을 인식하고 인식에 따라 행동을 취하는 방식을 형성한다는 사실을 밝혔습니다.

최근 10월에 저널에 발표된 연구에서 현재 생물학연구자들은 오랫동안 정신 질환 치료 약물의 표적이었던 뇌의 노르아드레날린 시스템에 대한 통찰력을 얻기 위해 깨어 있는 인간의 화학적 변화를 기록하는 방법을 사용했습니다.

그리고 12월 잡지에 과학의 발전, 연구팀은 도파민 수치의 급격한 변화가 인간이 보상과 처벌로부터 학습하는 방식과 관련된 구체적인 계산을 반영한다는 사실을 밝혔습니다.

Montagu는 “우리는 뇌의 다양한 영역에서 신경전달물질에 대한 능동적인 측정을 여러 번 수행했으며 이제 우리를 인간으로 만드는 중요한 요소를 다루는 지점에 도달했습니다.”라고 말했습니다.

참고 자료: “인간 흑색질의 도파민과 세로토닌은 경제적 교환 중에 사회적 맥락과 가치 신호를 추적합니다”(Seth R.) 배튼, 댄 팡, 브라이언 H. 코펠, 아리아나 N. 데이비스, 매튜 헤플린, Zixiu Fu, Ofer Pearl, Kimiya Ziavat, Alice Hashemi, Ignacio Saez, Leonardo S. Barbosa, Thomas Twomey, Terry Lorenz, Jason P. White, Peter Dayan, Alexander W. Charney, Martin Figi, Helen S. Myberg, Kenneth T. Kishida, Xiaosi Guo 및 P. Reed. 몬테규, 2024년 2월 26일, 인간 행동의 본질.
도이: 10.1038/s41562-024-01831-s