למידה היא תהליך חיוני להישרדות, אך היא כרוכה באיזון עדין. מצד אחד, מערכת העצבים צריכה להיות רגישה – כדי שלא לפספס מידע חשוב (מה שמכונה "טעות שלילית" /"שלילי כוזב"). מצד שני, היא חייבת להיות מדויקת – כדי לא לייחס משמעות לגירויים אקראיים או דומים (מה שמכונה "טעות חיובית"/"חיובי כוזב"). ברוב המקרים, חיזוק אחד מהצדדים בא על חשבון האחר.
כאשר התא נמצא במצב מנוחה, הקולטן פעיל במיוחד ומדכא תהליכי פלסטיות עצבית – וכך מונע למידה שגויה. אולם כאשר התא מופעל בעוצמה, במהלך חשיפה לגירוי משמעותי, המתח החשמלי משתנה – והקולטן עובר למצב פעילות נמוך יותר. במצב זה הוא "משחרר את הבלמים" ומאפשר לתהליך הלמידה להתרחש.
פרופ' פרנס מסביר: "הממצאים אינם רק תגלית מדעית בפני עצמה, אלא גם מציעים פרדיגמה חדשה להבנת האופן שבו תאי עצב מווסתים למידה וזיכרון. המחקר מדגים כיצד המוח מצליח לפתור בעיה שמערכות מלאכותיות עדיין מתקשות בה: ללמוד מהר אבל לא לטעות. מאחר שחלבונים מאותה משפחה קיימים גם במוח האנושי, ייתכן שלמנגנון זה יהיו בעתיד השלכות על חקר מחלות נוירולוגיות ופסיכיאטריות ואף על פיתוח טיפולים חדשים".
תוצאות המחקר חושפות מנגנון חדש, שלא נעשה בו עדיין שימוש, שיכול לשמש לפיתוח תרופות באופן כולל. "למשל, במקרה של פרקינסון, אין היום תרופות שפועלות ישירות על המנגנון שמצאנו" אומר פרופ' פרנס ומוסיף: "המנגנון הזה בעצם יכול לשמש לכל תהליך בו מעורבים הקולטנים מהסוג שאנו חקרנו (GPCRs) ולכן, תיאורטית, היות וקולטנים אלה מעורבים בלמידה וזיכרון, ייתכן שמנגנון זה יוכל לשמש גם לשיפור תהליכי למידה וזיכרון".
באמצעות שילוב של ניסויים התנהגותיים, הדמיה מוחית מתקדמת בזבובים חיים, מדידות אלקטרופיזיולוגיות ומודל חישובי מתקדם, הראו החוקרים כי כאשר מבטלים גנטית את היכולת של הקולטן לשנות מצב בהתאם למתח החשמלי – נפגעת יעילות הלמידה.
הזבובים אמנם לא למדו דברים שגויים, אך גם לא למדו בעוצמה מספקת את הגירוי הרלוונטי. כלומר, נפגעה היכולת ללמוד ביעילות. הממצאים מצביעים על כך שהתלות במתח החשמלי היא מנגנון קריטי שמאפשר למוח למזער בו־זמנית שני סוגי טעויות בלמידה. זהו מנגנון פשוט לכאורה, אך בעל השפעה עמוקה על האופן שבו מידע מקודד במוח.
לדברי החוקרים, קולטנים דומים קיימים גם במוח האנושי ובמערכות עצביות נוספות, ולכן ייתכן שלמנגנון שנחשף יש השלכות רחבות יותר – כולל להבנת הפרעות נוירולוגיות ופסיכיאטריות שבהן תהליכי למידה וזיכרון משתבשים. המחקר מדגיש עד כמה המוח פועל בדיוק מרשים: שינוי זעיר במתח החשמלי של תא עצב עשוי להיות ההבדל בין למידה נכונה לבין טעות.
התרעות פיקוד העורף