Bagaimana dopamin dan serotonin mempengaruhi perilaku sosial

Sebuah tim internasional sedang menguraikan tarian kompleks dopamin dan serotonin dalam otak manusia, dan menyoroti keputusan sosial.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Sifat perilaku manusiaPara ilmuwan menyelidiki dunia neuromodulator kimiawi di otak manusia, khususnya dopamin dan serotonin, untuk mengungkap perannya dalam perilaku sosial.

Penelitian yang dilakukan pada pasien Parkinson yang menjalani operasi otak dalam keadaan terjaga, berfokus pada substansia nigra otak, wilayah penting yang terkait dengan kontrol motorik dan pemrosesan penghargaan.

Tim internasional yang dipimpin oleh Reed Montagu, seorang ahli saraf komputasi di Virginia Tech, telah mengungkap mekanisme neurokimia yang sebelumnya tidak diketahui mengenai kecenderungan manusia untuk mengambil keputusan berdasarkan konteks sosial – orang lebih cenderung menerima tawaran dari komputer sementara menolak tawaran serupa dari manusia. pemain.

Para ilmuwan mendiskusikan pekerjaan mereka untuk menemukan wawasan tentang kompleksitas otak dan pikiran. Baru-baru ini, para peneliti, termasuk (dari kiri) Dan Pang dari Universitas Aarhus di Denmark, Ken Kishida dari Fakultas Kedokteran Universitas Wake Forest, dan Michael Friedlander, direktur eksekutif Institut Penelitian Biomedis Fralin; Peter Dayan, Managing Director Max Planck Institute for Biological Cybernetics di Tübingen, Jerman, dan Reed Montagu, Direktur Human Neuroscience Research Center di Fralin Institute for Biomedical Research, berbicara tentang pencapaian yang telah dicapai selama beberapa dekade. Kredit: Clayton Metz/Virginia Tech

Wawasan tentang permainan ultimatum

Dalam penelitian ini, empat pasien yang menerima operasi stimulasi otak dalam untuk mengobati penyakit Parkinson tenggelam dalam permainan ultimatum ambil-itu-atau-tinggalkan, sebuah skenario di mana mereka harus menerima atau menolak pembagian $20 yang bervariasi dari manusia dan komputer. pemain. Misalnya, satu pemain mungkin menyarankan untuk menyimpan $16, sementara pasien mendapat sisa $4. Jika pasien menolak untuk membagi, tidak satupun dari mereka mendapat apa-apa.

“Anda dapat mengajari orang-orang apa yang harus mereka lakukan dalam jenis permainan ini – bahwa mereka harus menerima imbalan kecil daripada tidak mendapat imbalan sama sekali,” kata Montagu, Profesor Virginia Tech Carilion Mountcastle di Institut Penelitian Biomedis Fralin di VTC. Penulis studi. “Ketika orang-orang tahu bahwa mereka sedang bermain-main dengan komputer, mereka bermain dengan sempurna, sama seperti ekonom matematika – mereka melakukan apa yang seharusnya mereka lakukan. Namun ketika mereka bermain sebagai manusia, mereka tidak dapat menahan diri. Mereka sering kali terdorong untuk menghukum tawaran yang lebih kecil dengan menolaknya.”

Reid Montagu, yang memimpin tim peneliti yang mencatat dasar-dasar kimiawi dalam pengambilan keputusan sosial, berbicara tentang menyentuh elemen-elemen penting yang menjadikan kita manusia. Kredit: Clayton Metz/Virginia Tech

Tarian dopamin dan serotonin

Gagasan bahwa orang mengambil keputusan berdasarkan konteks sosial bukanlah gagasan baru dalam permainan neuroekonomi. Namun kini, untuk pertama kalinya, para peneliti menunjukkan bahwa pengaruh konteks sosial mungkin berasal dari interaksi dinamis dopamin dan serotonin.

Ketika orang mengambil keputusan, dopamin tampaknya dengan cermat melacak dan bereaksi terhadap apakah tawaran saat ini lebih baik atau lebih buruk daripada tawaran sebelumnya, seolah-olah itu adalah sistem pelacakan yang berkelanjutan. Sementara itu, serotonin tampaknya hanya berfokus pada nilai penawaran spesifik yang ada saat ini, sehingga menyarankan evaluasi yang lebih kasus per kasus.

Tarian cepat ini terjadi dengan latar belakang yang lebih lambat, dengan dopamin umumnya menjadi lebih tinggi ketika orang memainkan peran sebagai manusia lain – dengan kata lain, ketika keadilan mulai berlaku. Bersama-sama, sinyal-sinyal ini berkontribusi pada penilaian otak kita secara keseluruhan terhadap nilai-nilai kita selama interaksi sosial.

“Kami menyoroti berbagai proses kognitif dan akhirnya menerima jawaban atas pertanyaan dengan detail biologis yang lebih baik,” kata studi tersebut. Di Institut Penelitian Biomedis Fralin.

“Tingkat dopamin lebih tinggi ketika orang berinteraksi dengan manusia lain dibandingkan dengan komputer,” kata Pang. “Di sini penting juga untuk mengukur serotonin untuk memberi kita keyakinan bahwa respons keseluruhan terhadap konteks sosial bersifat spesifik terhadap dopamin.”

Seth Batten, rekan peneliti di Fralin Biomedical Research Institute, membuat elektroda yang digunakan untuk merekam tarian dopamin dan seratonin. Kredit: Clayton Metz/Virginia Tech

Seth Batten, peneliti senior di laboratorium Montagu dan penulis pertama studi tersebut, membuat elektroda serat karbon yang ditanamkan pada pasien yang menerima operasi stimulasi otak dalam, dan membantu mengumpulkan data di Mount Sinai Health System di New York.

“Perkembangan unik dari metode kami adalah memungkinkan kami mengukur lebih dari satu neurotransmitter pada satu waktu – dan dampaknya tidak boleh hilang,” kata Patten. “Kami telah melihat molekul pemberi sinyal ini sebelumnya, tapi ini adalah pertama kalinya kami melihat mereka menari. Belum ada yang pernah melihat tarian dopamin dan serotonin ini dalam konteks sosial sebelumnya.”

Menemukan makna sinyal elektrokimia yang terekam dari pasien selama operasi telah menjadi tantangan besar yang memerlukan waktu bertahun-tahun untuk dipecahkan.

“Data awal yang kami kumpulkan dari pasien tidak spesifik untuk dopamin, serotonin, atau norepinefrin – ini adalah kombinasi dari keduanya,” kata Ken Kishida, rekan penulis studi dan profesor ilmu saraf translasi. Bedah Saraf, di Fakultas Kedokteran Universitas Wake Forest. “Kami pada dasarnya menggunakan alat pembelajaran mesin untuk memisahkan apa yang ada dalam data mentah, memahami tanda tangannya, dan memecahkan kode apa yang terjadi dengan dopamin dan serotonin.”

Dalam Pelajari sifat perilaku manusiaPara peneliti telah menunjukkan bagaimana naik turunnya dopamin dan serotonin terkait dengan kognisi dan perilaku manusia.

“Dalam dunia organisme model, terdapat banyak sekali toko permen yang penuh dengan teknik mewah untuk mengajukan pertanyaan biologis, namun lebih sulit untuk mengajukan pertanyaan tentang apa yang membuat Anda menjadi diri Anda,” kata Montagu, yang juga direktur Pusat Penelitian Ilmu Syaraf Manusia. dan Laboratorium Neuroimaging Manusia dari Institut Penelitian Biomedis Fralin.

Pengobatan penyakit Parkinson

“Pada titik tertentu, setelah kami mengevaluasi cukup banyak orang, kami akan mampu mengatasi patologi Parkinson yang memberi kami peluang ini,” kata Montagu, yang juga seorang profesor di Virginia Tech's College of Science.

Pada penyakit Parkinson, hilangnya neuron penghasil dopamin secara signifikan di batang otak merupakan ciri utama yang biasanya terjadi bersamaan dengan timbulnya gejala.

Hilangnya ini mempengaruhi striatum, area otak yang sangat dipengaruhi oleh dopamin. Ketika dopamin menurun, terminal serotonin mulai tumbuh, menunjukkan interaksi yang kompleks, seperti yang diamati pada model hewan pengerat.

“Sudah ada bukti praklinis bahwa penipisan sistem dopamin memberi tahu sistem serotonin: Hei, kita harus melakukan sesuatu.” “Tetapi kami tidak pernah melihat dinamikanya,” kata Montagu. “Apa yang kami lakukan sekarang adalah langkah pertama, tapi kami berharap setelah kami menjangkau ratusan pasien, kami akan dapat menghubungkannya dengan gejala dan membuat beberapa data klinis tentang penyakit Parkinson.”

Dalam hal ini, para peneliti mengatakan ada peluang terbuka untuk mengidentifikasi berbagai gangguan otak.

“Pikiran manusia itu seperti kotak hitam,” kata Kishida. “Kami telah mengembangkan cara lain untuk melihat ke dalam dan memahami cara kerja sistem ini dan bagaimana sistem ini dipengaruhi oleh berbagai situasi klinis.”

“Pekerjaan ini mengubah seluruh bidang ilmu saraf dan kemampuan kita untuk menyelidiki pikiran dan otak manusia – menggunakan teknologi yang telah dikembangkan,” kata Michael Friedlander, direktur eksekutif Fralin Biomedical Research Institute dan ahli saraf yang tidak terlibat dalam penelitian ini. pembelajaran. Hal ini bahkan tidak dapat dibayangkan bertahun-tahun yang lalu.

Psikiatri adalah contoh bidang medis yang dapat memperoleh manfaat dari pendekatan ini, katanya.

“Kita mempunyai banyak sekali orang di dunia yang memiliki beragam kondisi kejiwaan, dan dalam banyak kasus, solusi obat tidak bekerja dengan baik,” kata Friedlander, yang juga menjabat sebagai wakil ketua Departemen Ilmu Kesehatan dan Psikiatri di Teknologi Virginia. teknologi. “Dopamin, serotonin, dan neurotransmiter lainnya dalam beberapa hal berkaitan erat dengan gangguan ini. Upaya ini menambah ketepatan dan kuantitas untuk memahami masalah tersebut. Satu hal yang saya pikir dapat kita yakini adalah bahwa pekerjaan ini akan menjadi sangat penting dalam masa depan untuk mengembangkan pengobatan.”

Lebih dari satu dekade dalam pembuatannya

Upaya untuk mengukur neurotransmitter real-time di otak manusia dimulai lebih dari 12 tahun yang lalu ketika Montague membentuk tim ahli yang “berpikir besar dalam berpikir.”

Dalam pengamatan pertama terhadap otak manusia, para ilmuwan mempublikasikan di… sel saraf Pada tahun 2020, para peneliti mengungkapkan bahwa dopamin dan serotonin bekerja dengan kecepatan sepersekian detik untuk membentuk cara orang memandang dunia dan mengambil tindakan berdasarkan persepsi mereka.

Baru-baru ini, dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada bulan Oktober di jurnal Biologi saat iniPara peneliti menggunakan metode pencatatan perubahan kimia pada manusia yang terjaga untuk mendapatkan wawasan tentang sistem noradrenalin otak, yang telah lama menjadi target obat untuk mengobati gangguan kejiwaan.

Dan pada bulan Desember di majalah Kemajuan ilmu pengetahuan, Tim mengungkapkan bahwa perubahan cepat tingkat dopamin mencerminkan perhitungan spesifik terkait bagaimana manusia belajar dari penghargaan dan hukuman.

“Kami telah melakukan pengukuran aktif neurotransmiter berkali-kali di berbagai area otak, dan kini kami telah mencapai titik di mana kami mengatasi elemen penting yang menjadikan kita manusia,” kata Montagu.

Referensi: “Dopamin dan serotonin dalam substansia nigra manusia melacak konteks sosial dan sinyal nilai selama pertukaran ekonomi” oleh Seth R. Batten, Dan Pang, Brian H.Koppel, Ariana N. Davis, Matthew Heflin, 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 dan P. Reed. Montagu, 26 Februari 2024, Sifat perilaku manusia.
doi: 10.1038/s41562-024-01831-s