Roles of forced nicotine exposure and Comt gene disruption in the development of addiction-related behavioural and neurochemical changes in mice

Activation of midbrain dopamine systems is thought to be critically involved in the addictive properties of abused substances. Drugs of abuse increase dopamine release in the nucleus accumbens and dorsal striatum, which are the target areas of mesolimbic and nigrostriatal dopamine pathways, respectively. Dopamine release in the nucleus accumbens is thought to mediate the attribution of incentive salience to rewards, and dorsal striatal dopamine release is involved in habit formation. In addition, changes in the function of prefrontal cortex (PFC), the target area of mesocortical dopamine pathway, may skew information processing and memory formation such that the addict pays an abnormal amount of attention to drug-related cues. In this study, we wanted to explore how long-term forced oral nicotine exposure or the lack of catechol-O-methyltransferase (COMT), one of the dopamine metabolizing enzymes, would affect the functioning of these pathways. We also wanted to find out how the forced nicotine exposure or the lack of COMT would affect the consumption of nicotine, alcohol, or cocaine. First, we studied the effect of forced chronic nicotine exposure on the sensitivity of dopamine D2-like autoreceptors in microdialysis and locomotor activity experiments. We found that the sensitivity of these receptors was unchanged after forced oral nicotine exposure, although an increase in the sensitivity was observed in mice treated with intermittent nicotine injections twice daily for 10 days. Thus, the effect of nicotine treatment on dopamine autoreceptor sensitivity depends on the route, frequency, and time course of drug administration. Second, we investigated whether the forced oral nicotine exposure would affect the reinforcing properties of nicotine injections. The chronic nicotine exposure did not significantly affect the development of conditioned place preference to nicotine. In the intravenous self-administration paradigm, however, the nicotine-exposed animals self-administered nicotine at a lower unit dose than the control animals, indicating that their sensitivity to the reinforcing effects of nicotine was enhanced. Next, we wanted to study whether the Comt gene knock-out animals would be a suitable model to study alcohol and cocaine consumption or addiction. Although previous work had shown male Comt knock-out mice to be less sensitive to the locomotor-activating effects of cocaine, the present study found that the lack of COMT did not affect the consumption of cocaine solutions or the development of cocaine-induced place preference. However, the present work did find that male Comt knock-out mice, but not female knock-out mice, consumed ethanol more avidly than their wild-type littermates. This finding suggests that COMT may be one of the factors, albeit not a primary one, contributing to the risk of alcoholism. Last, we explored the effect of COMT deficiency on dorsal striatal, accumbal, and prefrontal cortical dopamine metabolism under no-net-flux conditions and under levodopa load in freely-moving mice. The lack of COMT did not affect the extracellular dopamine concentrations under baseline conditions in any of the brain areas studied. In the prefrontal cortex, the dopamine levels remained high for a prolonged time after levodopa treatment in male, but not female, Comt knock-out mice. COMT deficiency induced accumulation of 3,4-dihydroxyphenylacetic acid, which increased further under levodopa load. Homovanillic acid was not detectable in Comt knock-out animals either under baseline conditions or after levodopa treatment. Taken together, the present results show that although forced chronic oral nicotine exposure affects the reinforcing properties of self-administered nicotine, it is not an addiction model itself. COMT seems to play a minor role in dopamine metabolism and in the development of addiction under baseline conditions, indicating that dopamine function in the brain is well-protected from perturbation. However, the role of COMT becomes more important when the dopaminergic system is challenged, such as by pharmacological manipulation.

Visual search and eye movements: Studies of perceptual span

In visual search one tries to find the currently relevant item among other, irrelevant items. In the present study, visual search performance for complex objects (characters, faces, computer icons and words) was investigated, and the contribution of different stimulus properties, such as luminance contrast between characters and background, set size, stimulus size, colour contrast, spatial frequency, and stimulus layout were investigated. Subjects were required to search for a target object among distracter objects in two-dimensional stimulus arrays. The outcome measure was threshold search time, that is, the presentation duration of the stimulus array required by the subject to find the target with a certain probability. It reflects the time used for visual processing separated from the time used for decision making and manual reactions. The duration of stimulus presentation was controlled by an adaptive staircase method. The number and duration of eye fixations, saccade amplitude, and perceptual span, i.e., the number of items that can be processed during a single fixation, were measured. It was found that search performance was correlated with the number of fixations needed to find the target. Search time and the number of fixations increased with increasing stimulus set size. On the other hand, several complex objects could be processed during a single fixation, i.e., within the perceptual span. Search time and the number of fixations depended on object type as well as luminance contrast. The size of the perceptual span was smaller for more complex objects, and decreased with decreasing luminance contrast within object type, especially for very low contrasts. In addition, the size and shape of perceptual span explained the changes in search performance for different stimulus layouts in word search. Perceptual span was scale invariant for a 16-fold range of stimulus sizes, i.e., the number of items processed during a single fixation was independent of retinal stimulus size or viewing distance. It is suggested that saccadic visual search consists of both serial (eye movements) and parallel (processing within perceptual span) components, and that the size of the perceptual span may explain the effectiveness of saccadic search in different stimulus conditions. Further, low-level visual factors, such as the anatomical structure of the retina, peripheral stimulus visibility and resolution requirements for the identification of different object types are proposed to constrain the size of the perceptual span, and thus, limit visual search performance. Similar methods were used in a clinical study to characterise the visual search performance and eye movements of neurological patients with chronic solvent-induced encephalopathy (CSE). In addition, the data about the effects of different stimulus properties on visual search in normal subjects were presented as simple practical guidelines, so that the limits of human visual perception could be taken into account in the design of user interfaces.

Ongelmana yhteistyökyvyttömyys? : Teoreettisen ymmärryksen etsintää web-avusteiselle tiedontuottamisyhteistyölle

Tutkimuksessa analysoidaan teoriatasolla web-avusteisen tiedontuottamisyhteistyön kokeilutoiminnassa esiin tulleita ongelmia ja kootaan niiden viitoittamana teoriaperustaa tulevaisuuden työskentelytavalle, tietämyksen web-avusteiselle ryhmäprosessoinnille. Keskiössä on ihminen kognitiivisena tiedonkäsittelijänä ja elinikäisenä oppijana. Organisaatiossa vallitsevat toimintastrategiat, ryhmätyöskentelyn organisointi ja ryhmässä toteutuvat käytännöt muodostavat yksilön toimintaa ohjaavan sosiaalisen toimintaympäristön, joka säätelee yhteistyöprosessin onnistumista. Yhteistyötä tarkastellaan sosiaalisen tiedonkäsittelyn ryhmäilmiönä, jossa käsite yhteistyökyky kyseenalaistuu. Tuotetussa teoriaperustassa ihminen nähdään monitasoisten oppimishaasteiden ristitulessa. Koulutuksessa vallitseva absoluuttinen tietokäsitys on pystyttävä muuttamaan konstruktivistiseksi tietokäsitykseksi: yhteistä tietämystä ryhmänä tuotettaessa yksilöiden tietämys on rakennusaineena. Koulussa saatu sosiaalisen tiedonkäsittelyn malli, itsekeskeisen tiedonkäsittelyn malli, ei sovellu tietämyksen ryhmäprosessointiin. Malliin liittyviä oppeja on poisopittava samalla kun ryhmäjäsenenä on suunniteltava ja yhdessä opeteltava ryhmäkeskeisiä ja web-avusteisia tiedonkäsittelymalleja. Näin yhteistyöprosessissa toteutuu rinnakkain asiaoppimista ja toimintaoppimista. Näitä molempia on tarpeen tukea kehitettäessä uudenlaisia web-avusteisia työskentelymenetelmiä. Osassa I esitellään tutkimuksen kokemusperäisiä virikkeitä. Suhteellisen tietokäsityksen mukaisesti tämä tutkimus on kiinteästi kytkeytynyt tutkijan elinikäiseen oppimiseen ja tutkimus kuvataan tutkijan yksilöllisen tietämyksen prosessointina. Tutkimusaiheen löytymiseen johtaneet käytännön havainnot aloittavat sen takia raportoinnin. Erityisesti koulun sosiaalisen tiedonkäsittelyn organisointi on tarkastelun kohteena. Osassa II hahmotetaan tutkimusnäkökulmaa. Tutkimuskysymykset ovat lähinnä viitoittamassa tietämyksen etsintää. Tutkimusmenetelmä, kokeilutoiminnan analysointi, on saanut vahvasti vaikutteita toimintatutkimuksesta. Tutkimusasetelman perustana on toimintaan kytkeytyvä ihmiskäsitys. Kirjallisuuden avulla etsitään mahdollisia kytkeytymiä ihmisen käyttäytymisen ja sosiaalisen toiminnan organisoinnin välillä. Osa III kuvailee tutkimusaihetta koskevan ymmärryksen prosessointia. Esiymmärrys yhteistyöstä ja yhteistyökäsitteen määrittely mahdollistavat kokeilutoimintaan ryhtymisen. Uusi viestintämahdollisuus (www) nähdään yhteisessä tiedonkäsittelyssä apuvälineenä. Käytännön kokeilujaksot tarjoavat aineksia kognitiivisen tiedonkäsittelyn syvällisten periaatteiden löytymiselle. Inhimillinen toiminta ja sosiaalinen tiedonkäsittely saavat teoriatason analysoinnissa oppimiseen perustuvia tulkintoja. Osassa IV esitellään tutkimuksen tavoitteena ollutta teoriaperustaa tietämyksen web-avusteiselle ryhmäprosessoinnille. Teoriatiivistelmässä keskiöön nousee ihmisen kognitiivinen tiedonkäsittely sekä konstruktivistisen asiaoppimisen että selviytymispainotteisen toimintaoppimisen muodossa. Sosiaalinen toimintaympäristö nähdään osallisena kognitiivisessa tiedonkäsittelyssä ja selityksenä sille, että yhteinen tiedonkäsittely ei onnistu pelkästään tietoverkkoympäristössä vaan tarvitaan myös sosiaalisia tapaamisia. Kokeilutoiminnan opetuksia tuodaan esille yhteistyöprosessin keskeisten tapahtumien tarkastelussa. Tuotettua teoriaperustaa koetellaan tieteen kentällä vertailemalla sitä muiden tutkijoiden julkaisemiin käsityksiin. Tietoverkkoteknologian suhdetta inhimilliseen tiedonkäsittelyyn verrataan muualla saatuihin ja julkaistuihin käsityksiin. Avainsanat: tietointensiivinen yhteistyö, tiedontuottamisyhteistyö, yhteistyöprosessi, yhteistyökyky, yhteistyökyvyttömyys, virtuaalinen yhteistyöorganisaatio, yksilöllinen tietämys, yhteisen ymmärryksen etsintä, yhteinen tietämys, kognitiivinen tiedonkäsittely, asiaoppiminen, toimintaoppiminen, sosiaalinen tiedonkäsittely, sosiaalinen toimintaympäristö, automatisoitunut toimintamalli, yksilökeskeinen toimintamalli, itsekeskeinen toimintamalli, ryhmäkeskeinen toimintamalli, sosiaalisen tiedonkäsittelyn toimintastrategia, työympäristössä oppiminen.

Suunnittelunäkemys metsäorganisaatioissa ja sen vaikutus tietojärjestelmälle asetettaviin vaatimuksiin

Department of Forest Resource Management in the University of Helsinki has in years 2004?2007 carried out so-called SIMO -project to develop a new generation planning system for forest management. Project parties are organisations doing most of Finnish forest planning in government, industry and private owned forests. Aim of this study was to find out the needs and requirements for new forest planning system and to clarify how parties see targets and processes in today's forest planning. Representatives responsible for forest planning in each organisation were interviewed one by one. According to study the stand-based system for managing and treating forests continues in the future. Because of variable data acquisition methods with different accuracy and sources, and development of single tree interpretation, more and more forest data is collected without field work. The benefits of using more specific forest data also calls for use of information units smaller than tree stand. In Finland the traditional way to arrange forest planning computation is divided in two elements. After updating the forest data to present situation every stand unit's growth is simulated with different alternative treatment schedule. After simulation, optimisation selects for every stand one treatment schedule so that the management program satisfies the owner's goals in the best possible way. This arrangement will be maintained in the future system. The parties' requirements to add multi-criteria problem solving, group decision support methods as well as heuristic and spatial optimisation into system make the programming work more challenging. Generally the new system is expected to be adjustable and transparent. Strict documentation and free source code helps to bring these expectations into effect. Variable growing models and treatment schedules with different source information, accuracy, methods and the speed of processing are supposed to work easily in system. Also possibilities to calibrate models regionally and to set local parameters changing in time are required. In future the forest planning system will be integrated in comprehensive data management systems together with geographic, economic and work supervision information. This requires a modular method of implementing the system and the use of a simple data transmission interface between modules and together with other systems. No major differences in parties' view of the systems requirements were noticed in this study. Rather the interviews completed the full picture from slightly different angles. In organisation the forest management is considered quite inflexible and it only draws the strategic lines. It does not yet have a role in operative activity, although the need and benefits of team level forest planning are admitted. Demands and opportunities of variable forest data, new planning goals and development of information technology are known. Party organisations want to keep on track with development. One example is the engagement in extensive SIMO-project which connects the whole field of forest planning in Finland.

Religion Explained? : A Philosophical Appraisal of the Cognitive Science of Religion

This study examines philosophically the main theories and methodological assumptions of the field known as the cognitive science of religion (CSR). The study makes a philosophically informed reconstruction of the methodological principles of the CSR, indicates problems with them, and examines possible solutions to these problems. The study focuses on several different CSR writers, namely, Scott Atran, Justin Barrett, Pascal Boyer and Dan Sperber. CSR theorising is done in the intersection between cognitive sciences, anthropology and evolutionary psychology. This multidisciplinary nature makes CSR a fertile ground for philosophical considerations coming from philosophy of psychology, philosophy of mind and philosophy of science. The study begins by spelling out the methodological assumptions and auxiliary theories of CSR writers by situating these theories and assumptions in the nexus of existing approaches to religion. The distinctive feature of CSR is its emphasis on information processing: CSR writers claim that contemporary cognitive sciences can inform anthropological theorising about the human mind and offer tools for producing causal explanations. Further, they claim to explain the prevalence and persistence of religion by cognitive systems that undergird religious thinking. I also examine the core theoretical contributions of the field focusing mainly on the (1) “minimally counter-intuitiveness hypothesis” and (2) the different ways in which supernatural agent representations activate our cognitive systems. Generally speaking, CSR writers argue for the naturalness of religion: religious ideas and practices are widespread and pervasive because human cognition operates in such a way that religious ideas are easy to acquire and transmit. The study raises two philosophical problems, namely, the “problem of scope” and the “problem of religious relevance”. The problem of scope is created by the insistence of several critics of the CSR that CSR explanations are mostly irrelevant for explaining religion. Most CSR writers themselves hold that cognitive explanations can answer most of our questions about religion. I argue that the problem of scope is created by differences in explanation-begging questions: the former group is interested in explaining different things than the latter group. I propose that we should not stick too rigidly to one set of methodological assumptions, but rather acknowledge that different assumptions might help us to answer different questions about religion. Instead of adhering to some robust metaphysics as some strongly naturalistic writers argue, we should adopt a pragmatic and explanatory pluralist approach which would allow different kinds of methodological presuppositions in the study of religion provided that they attempt to answer different kinds of why-questions, since religion appears to be a multi-faceted phenomenon that spans over a variety of fields of special sciences. The problem of religious relevance is created by the insistence of some writers that CSR theories show religious beliefs to be false or irrational, whereas others invoke CSR theories to defend certain religious ideas. The problem is interesting because it reveals the more general philosophical assumptions of those who make such interpretations. CSR theories can (and have been) interpreted in terms of three different philosophical frameworks: strict naturalism, broad naturalism and theism. I argue that CSR theories can be interpreted inside all three frameworks without doing violence to the theories and that these frameworks give different kinds of results regarding the religious relevance of CSR theories.

"Se luulo on aina paljon vaikeempaa kuin se tieto”: kokemuksia perinnöllisen sydänsairauden riskistä

Tiivistelmä – Referat – Abstract Tausta: Perinnöllisyystutkimuksen kehittymisen on katsottu johtavan siihen, että tulevaisuudessa perimää koskevalla riski-informaatiolla saattaisi olla keskeinen rooli terveydenhuollossa. Perimää koskeva riski-informaatio perustuu todennäköisyyksiin ja sen avulla saattaa olla mahdollista ennustaa tulevaa terveydentilaa ympäristöön ja käyttäytymiseen liittyvät tekijät huomioiden. Riski-informaatio voi mahdollistaa yksilöllisten terveyskäyttäytymisen muutokseen tähtäävien interventioiden räätälöimisen. Tutkimuksen kontekstissa on keskusteltu siitä, tulisiko yllättävistä, perinnölliseen riskiin viittaavista löydöksistä kertoa tutkittaville. Kertominen saattaa parhaassa tapauksessa pelastaa ihmishenkiä, mutta myös aiheuttaa huolta yksilölle ja tämän lähipiirille. Metodit ja tutkimuskysymykset: Tässä tutkimuksessa tarkastellaan 2000-luvun alkupuolella Suomessa tehtyyn laajaan terveystutkimukseen osallistuneiden kokemuksia tutkimusprosessista, jonka yhteydessä heille kerrottiin terveystutkimuksen yhteydessä havaitusta, perinnölliseen rytmihäiriöalttiuteen (pitkä QT-aika -oireyhtymä) viittaavasta geenimuutoksesta. Metodologisena lähestymistapana käytetty tulkitseva fenomenologinen analyysi (IPA) on fenomenologiaan, hermeneutiikkaan ja idiografiaan pohjaava laadullinen lähestymistapa yksilön kokemusmaailman tutkimiseen. Tutkittavien kokemusmaailman kuvauksen ja tulkinnan kautta on etsitty vastausta seuraaviin kysymyksiin: 1) Miten haastateltavat kokivat tilanteen, jossa heille kerrottiin pitkä QT-aika -oireyhtymään viittaavasta löydöksestä? 2) Millaisia kokemuksia haastateltavilla on kertomista seuranneesta ajanjaksosta ja toimenpiteistä? 3) Millaisia näkemyksiä haastateltavilla on siitä, miten perinnöllisiin sairauksiin viittaavista löydöksistä kerrottaessa tulisi toimia? Tulokset ja johtopäätökset: Haastateltavien sisäistä ja välistä kokemusmaailmaa leimaa ristiriitaisuus kaikissa aineistosta esiin nousevassa neljässä kattoteemassa: 1) ristiriitaiset kokemukset pitkä QT-aika tutkimusprosessista, 2) perimästä kertominen kontekstuaalisena kysymyksenä, 3) perimää koskevan tiedonkäsittelyn kompleksisuus ja 4) autonomia. Ristiriitaiset kokemukset pitkä QT-aika -tutkimusprosessista kertovat siitä, että vaikka valtaosa tutkittavista on tyytyväisiä tutkimusprosessiin ja kiitollinen sen kautta saadusta riski-informaatiosta, tutkimusprosessin kulkuun liittyvät seikat synnyttävät ristiriitoja yksilöiden sisäisessä kokemusmaailmassa. Sisäistä ristiriitaa kokeneet toivovat mahdollisuutta jatkoseurantaan ja lisäinformaation saamiseen esimerkiksi asiantuntijakontaktien ja perinnöllisyysneuvonnan muodossa. Epävarmaan geenitestin tuloksen odotusaikaan verrattuna geenitestin tuloksen saaminen ja perimää koskevan informaation henkilökohtaisen merkityksen ymmärtäminen vähentää huolta, mahdollistaa minäkäsitykseen kohdistuvan uhan työstämisen ja hallinnan tunteen palauttamisen, ja sen koetaan tukevan elämäntapoihin ja elämänsuunnitteluun liittyvissä valinnoissa. Kaikki haastateltavat kannattavat perimästä kertomista kontekstuaalisena kysymyksenä, johon ei ole yksiselitteistä vastausta. Kysymys siitä, miten perimästä kerrotaan, näyttää tämän tutkimuksen pohjalta olevan keskeisempi, kuin kysymys siitä, pitäisikö perimästä kertoa. Perimää koskeva tiedonkäsittelyn kompleksisuus viittaa siihen, että todennäköisyyksiin perustuvan riski-informaation käsittely on haastavaa. Autonomia ja siihen liittyvä puhe hallinnasta nousevat esiin eri konteksteissa. Sairauden perinnöllisyyden vuoksi autonomia koetaan toisinaan rajallisena, ja omat vaikutusmahdollisuudet tulevaan terveydentilaan toisaalta tunnustetaan ja toisaalta kyseenalaistetaan. Avainsanat – Nyckelord – Keywords biopankkitutkimus, riski-informaatio, perimästä kertominen, tiedonkäsittely, autonomia