Dopamine inhibits some stop circuits as it strengthen go circuits
Unlocking mystery of why dopamine freezes Parkinson’s patients
CHICAGO - Parkinson se siekte en dwelmverslawing is teenoorgestelde siektes, maar albei is afhanklik van dopamien in die brein. Parkinson-pasiënte het nie genoeg daarvan nie; dwelmverslaafdes kry te veel daarvan. Alhoewel die belangrikheid van dopamien in hierdie afwykings bekend was, was die manier waarop dit werk 'n raaisel.
Nuwe navorsing van die Feinberg School of Medicine van die Noordwes-Universiteit het aan die lig gebring dat dopamien die twee primêre stroombane in ons brein wat ons gedrag beheer, versterk en verswak. Dit bied nuwe insig in waarom 'n vloed van dopamien kan lei tot dwangmatige, verslawende gedrag en te min dopamien kan Parkinson-pasiënte bevrore laat staan en nie kan beweeg nie.
"Die studie toon aan hoe dopamien die twee hoofkringe van die brein vorm wat bepaal hoe ons optree en wat in hierdie siektetoestande gebeur," het D. James Surmeier, hoofskrywer en die Nathan Smith Davis-professor en voorsitter van fisiologie aan die Feinbergskool. Die referaat word gepubliseer in die tydskrif Science op 8 Augustus.
Hierdie twee hoof breinbane help ons om te besluit of u 'n begeerte wil uitoefen of nie. Byvoorbeeld, gaan jy uit die rusbank en ry na die winkel vir 'n ysige ses-pakkie bier op 'n warm somer nag, of lê net op die rusbank?
Een stroombaan is 'n 'stop'-stroombaan wat voorkom dat u op 'n begeerte reageer; die ander is 'n "go" -baan wat jou tot aksie lok. Hierdie stroombane is geleë in die striatum, die streek van die brein wat gedagtes in aksies vertaal.
In die studie het navorsers ondersoek ingestel na die sterkte van sinapse wat die serebrale korteks verbind, die breinstreek wat betrokke is by persepsies, gevoelens en gedagtes, aan die striatum, die huis van die stop- en loopbane wat aksie kies of voorkom.
Wetenskaplikes het die kortikale vesels elektries geaktiveer om bewegingsopdragte te simuleer en die natuurlike vlak van dopamien verhoog. Wat daarna gebeur het, het hulle verbaas. Die kortikale sinapse wat met die "go" -baan verbind word, het sterker en kragtiger geword. Terselfdertyd het dopamien die kortikale verbindings in die "stop" -baan verswak.
"Dit kan wees wat die verslawing ten grondslag lê," het Surmeier gesê. 'Dopamien wat deur dwelms vrygestel word, lei tot abnormale versterking van die kortikale sinapse wat die striatale' go'-stroombane dryf, terwyl die sinapse verswak word by teenoorgestelde 'stop'-stroombane. As gevolg daarvan, wanneer daar gebeure is wat verband hou met die gebruik van dwelms - waar u die dwelm ingeneem het, wat u gevoel het - is daar 'n onbeheerbare dryfkrag om dwelms te gaan soek. ”
"Al ons aksies in 'n gesonde brein word gebalanseer deur die drang om iets te doen en die drang om te stop," het Surmeier gesê. 'Ons werk dui daarop dat dit nie net die versterking van die breinkringe is wat help om aksies te kies wat van kritieke belang is vir die effek van dopamien nie; dit is ook die verswakking van die verbindings wat ons in staat stel om ook te stop. ”
In die tweede deel van die eksperiment het wetenskaplikes 'n diermodel van Parkinson se siekte geskep deur dopamienneurone dood te maak. Toe kyk hulle wat gebeur het toe hulle kortikale bevele om te beweeg, simuleer. Die resultaat: die verbindings in die 'stop'-stroombaan is versterk en die verbindings in die' go'-stroombaan is verswak.
"Die studie toon aan waarom Parkinson-pasiënte sukkel om alledaagse take uit te voer, soos om oor 'n tafel te kom om 'n glas water op te tel as hulle dors is," het Surmeier gesê.
Surmeier het die verskynsel aan die hand van die analogie van 'n motor verduidelik. "Ons studie dui daarop dat die onvermoë om met die siekte van Parkinson te beweeg nie 'n passiewe proses is soos 'n motor wat sonder petrol is nie," het hy gesê. 'Die motor beweeg eerder nie omdat jou voet op die rem vasgedruk is nie. Dopamien help u gewoonlik om die druk op die rem- en gaspedale aan te pas. Dit help u om te leer dat wanneer u 'n rooi lig by 'n kruising sien, u rem en wanneer die groen lig brand, u die voet van die rem afneem en die gaspedaal indruk om te gaan. Parkinson-pasiënte, wat die neurone wat dopamien vrystel, verloor het, se voet is voortdurend aan die rem. ”
Die begrip van die basis vir hierdie veranderinge in die breinkringe bring wetenskaplikes nader aan nuwe terapeutiese strategieë om hierdie breinversteurings en ander met dopamien soos skisofrenie, Tourette-sindroom en distonie te beheer.
The Study: Dichotomous Dopaminergic Control of Striatal Synaptic Plasticity
Science 8 August 2008:
Vol. 321. no. 5890, pp. 848 – 851
DOI: 10.1126 / science.1160575
Weixing Shen,1 Marc Flajolet,2 Paul Greengard,2 D. James Surmeier1*
At synapses between cortical pyramidal neurons and principal striatal medium spiny neurons (MSNs), postsynaptic D1 and D2 dopamine (DA) receptors are postulated to be necessary for the induction of long-term potentiation and depression, respectively—forms of plasticity thought to underlie associative learning. Because these receptors are restricted to two distinct MSN populations, this postulate demands that synaptic plasticity be unidirectional in each cell type. Using brain slices from DA receptor transgenic mice, we show that this is not the case. Rather, DA plays complementary roles in these two types of MSN to ensure that synaptic plasticity is bidirectional and Hebbian. In models of Parkinson’s disease, this system is thrown out of balance, leading to unidirectional changes in plasticity that could underlie network pathology and symptoms.
;
