(L) Harde keuses? Vra jou brein se dopamien (2017)

Maart 9, 2017

'n Muis vind sy weg via 'n kaart in die vorm van 'n dopamienmolekule se chemiese struktuur, wat die navorsingsbevindinge weerspieël dat dopamien gedragskeuses rig. Krediet: Salk Instituut

Sê jy gryp na die vrugtebeker by 'n buffet, maar op die laaste sekonde wissel jy van ratte en gryp eerder 'n kolwyntjie. Emosioneel is jou besluit 'n komplekse bredie van skuldgevoelens en watertand afwagting. Maar fisies is dit 'n eenvoudige skuif: in plaas daarvan om links te beweeg, het jou hand regs gegaan. Sulke split-sekonde veranderinge interesseer neurowetenskaplikes omdat hulle 'n groot rol speel in siektes wat probleme met die keuse van 'n aksie behels, soos Parkinson's en dwelmverslawing.

In die 9 Maart 2017 aanlyn publikasie van die tydskrif Neuron, wetenskaplikes by die Salk Instituut rapporteer dat die konsentrasie van 'n breinchemikalie genoem dopamien beheer besluite oor aksies so presies dat die meting van die vlak reg voor 'n besluit navorsers in staat stel om die uitkoms akkuraat te voorspel. Daarbenewens het die wetenskaplikes bevind dat die verandering van die dopamienvlak voldoende is om die komende keuse te verander. Die werk kan nuwe weë oopmaak vir die behandeling van afwykings, beide in gevalle waar 'n persoon nie 'n beweging kan kies om te begin nie, soos Parkinson se siekte, sowel as dié waarin iemand nie herhalende aksies kan stop nie, soos obsessief-kompulsiewe versteuring (OCD) of dwelmverslawing.

"Omdat ons nie meer as een ding op 'n slag kan doen nie, neem die brein voortdurend besluite oor wat om volgende te doen," sê Xin Jin, 'n assistent-professor in Salk se Molekulêre Neurobiologie Laboratorium en die koerant se senior skrywer. "In die meeste gevalle beheer ons brein hierdie besluite op 'n hoër vlak as om direk met spesifieke spiere te praat, en dit is wat my laboratorium meestal beter wil verstaan."

Wanneer ons besluit om 'n vrywillige aksie uit te voer, soos om ons skoenveters vas te maak, stuur die buitenste deel van ons brein (die korteks) 'n sein na 'n dieper struktuur genaamd die striatum, wat dopamien ontvang om die volgorde van gebeure te orkestreer: buk af, gryp die veters, knoop die knope. Neurodegeneratiewe siektes soos Parkinson's beskadig die dopamien-vrystellende neurone, wat 'n persoon se vermoë om 'n reeks opdragte uit te voer, benadeel. Byvoorbeeld, as jy Parkinson-pasiënte vra om 'n V-vorm te teken, kan hulle die lyn net mooi aftrek of die lyn wat net opgaan. Maar hulle het groot probleme om van een rigting na die ander oor te skakel, en spandeer baie langer aan die oorgang. Voordat navorsers geteikende terapieë vir sulke siektes kan ontwikkel, moet hulle presies verstaan ​​wat die funksie van dopamien op 'n fundamentele neurologiese vlak in normale breine is.

Jin se span het 'n studie ontwerp waarin muise gekies het om een ​​van twee hefbome te druk om 'n soet bederf te kry. Die hefbome was aan die regter- en linkerkant van 'n pasgemaakte kamer, met die lekkerny-dispenser in die middel. Die hefbome het aan die begin van elke proef uit die kamer teruggetrek en na óf twee sekondes óf agt sekondes weer verskyn. Die muise het vinnig geleer dat wanneer die hefbome na die korter tyd weer verskyn, die druk van die linker hefboom 'n lekkerny opgelewer het. Toe hulle na die langer tyd weer verskyn het, het die druk van die regterhefboom 'n bederf tot gevolg gehad. Dus, die twee kante verteenwoordig 'n vereenvoudigde tweekeuse-situasie vir die muise - hulle het aanvanklik na die linkerkant van die kamer beweeg, maar as die hefbome nie binne 'n sekere tyd weer verskyn het nie, het die muise na die regterkant geskuif op 'n interne besluit.

"Hierdie spesifieke ontwerp stel ons in staat om 'n unieke vraag te vra oor wat in die brein gebeur tydens hierdie geestelike en fisiese oorskakeling van een keuse na 'n ander," sê Hao Li, 'n Salk-navorsingsgenoot en die koerant se mede-eerste skrywer.

Soos die muise die proewe uitgevoer het, het die navorsers 'n tegniek genaamd vinnige skandering sikliese voltammetrie gebruik om dopamienkonsentrasie in die diere se breine te meet via ingebedde elektrodes wat baie fyner is as 'n menslike haar. Die tegniek maak voorsiening vir baie fyn tydskaalmeting (in hierdie studie het monsterneming 10 keer per sekonde plaasgevind) en kan dus vinnige veranderinge in breinchemie aandui. Die voltammetrie resultate het getoon dat fluktuasies in brein dopamien vlak nou verband hou met die dier se besluit. Die wetenskaplikes was eintlik in staat om die dier se komende keuse van hefboom akkuraat te voorspel op grond van dopamienkonsentrasie alleen.

Interessant genoeg het ander muise wat 'n verrassing gekry het deur enige van die hefbome te druk (om die element van keuse te verwyder) 'n dopamientoename ervaar namate proewe aan die gang is, maar in teenstelling daarmee het hul vlakke bo die basislyn gebly (nie onder die basislyn gewissel nie) die hele tyd, wat dopamien se ontwikkelende rol aandui wanneer 'n keuse betrokke is.

"Ons is baie opgewonde oor hierdie bevindinge, want dit dui daarop dat dopamien ook betrokke kan wees by deurlopende besluite, buiten die bekende rol daarvan in leer," voeg die koerant se mede-eerste skrywer, Christopher Howard, 'n Salk-navorsingsmedewerker, by.

Om te verifieer dat dopamienvlak die keuseverandering veroorsaak het, eerder as om net daarmee geassosieer te word, het die span genetiese ingenieurswese en molekulêre gereedskap gebruik - insluitend aktivering of inhibering van neurone met lig in 'n tegniek genaamd optogenetika - om die diere se brein dopamienvlakke in werklikheid te manipuleer tyd. Hulle het gevind dat hulle muise tweerigting kon oorskakel van een keuse van hefboom na die ander deur dopamienvlakke te verhoog of te verlaag.

Jin sê hierdie resultate dui daarop dat dinamies veranderende dopamienvlakke geassosieer word met die voortdurende keuse van aksies. “Ons dink dat as ons die toepaslike dopamiendinamika kan herstel—in Parkinson se siekte, OKS en dwelmverslawing—mense dalk beter beheer oor hul gedrag sal hê. Dit is ’n belangrike stap om te verstaan ​​hoe om dit te bereik.”

Lees meer by: https://medicalxpress.com/news/2017-03-hard-choices-brain-dopamine.html#jCp