মস্তিষ্কের সার্কিট গতিবিদ্যা এবং পুরস্কার-সম্পর্কিত আচরণ (2016) এর প্রফ্রন্টাল কর্টিকাল রেগুলেশন

বিজ্ঞান 1 জানুয়ারী 2016: ভলিউম। 351 নং। 6268

ডিওআই: 10.1126 / science.aac9698

বিমূর্ত

পুরস্কারের জন্য অভিযোজন অভিযোজনমূলক আচরণগুলি চালায়, তবে পুরস্কার উপলব্ধি এবং অভিজ্ঞতা (অ্যাডেডোনিয়া) ক্ষতির ফলে বিষণ্নতা এবং সিজোফ্রেনিয়া সহ মানসিক রোগগুলিতে অবদান রাখতে পারে। আমরা হাইপোথিসিস পরীক্ষা করতে চেয়েছিলাম যে মধ্যম প্রিফ্রন্টাল কর্টেক্স (এমপিএফসি) সুনির্দিষ্ট সাবকোর্টিক অঞ্চলের মধ্যে পারস্পরিক প্রতিক্রিয়াগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করে যা হেনডিক প্রতিক্রিয়া পরিচালনা করে। স্থানীয়ভাবে ম্যানিপুলেশন করার জন্য অপটোগেনেটিক কার্যকরী চুম্বকীয় অনুরণন ইমেজিং ব্যবহার করে কিন্তু বিশ্বব্যাপী ইঁদুরের স্নায়ুতন্ত্রের ক্রিয়াকলাপকে কল্পনা করে, আমরা দেখেছি যে ডোপামাইন নিউরন উদ্দীপনা স্ট্র্যাটাল কার্যকলাপ চালায়, স্থানীয়ভাবে বেড়ে যাওয়া এমপিএফসি উত্তেজকতা এই মারাত্মক প্রতিক্রিয়াকে হ্রাস করে এবং ডোপামেরার্জিক উদ্দীপনের জন্য আচরণগত ড্রাইভকে বাধা দেয়। এই দীর্ঘস্থায়ী এমপিএফসি অঅ্যাক্টিভিটি এছাড়াও প্রাকৃতিক পুরস্কার-প্রেরিত আচরণগুলি স্পষ্টভাবে চাপিয়ে দেয় এবং নির্দিষ্ট নতুন ব্রেইনওয়াউড কার্যকারিতামূলক ইন্টারেকশনগুলিকে প্ররোচিত করে, যা ব্যক্তিদের এডেডোনিয়ার ডিগ্রী পূর্বাভাস দেয়। এই ফলাফলগুলি এমন একটি প্রক্রিয়া বর্ণনা করে যার মাধ্যমে এমপিএফসি নির্দিষ্ট দূরবর্তী উপজাতীয় অঞ্চলের মধ্যে গতিশীল মিথস্ক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করে পুরস্কার-খোঁজার আচরণের অভিব্যক্তি সংশোধন করে।

পুরস্কার খোঁজার একটি উপায়

কোন মস্তিষ্ক অঞ্চল কার্যকরীভাবে সম্পর্কিত আচরণ আচরণ জড়িত হয়? Ferenczi এট আল মিলিত ফোকাল, সেল টাইপ-নির্দিষ্ট, মস্তিষ্কের ইমেজিং সহ অপ্টোগেনেটিক ম্যানিপুলেশন, আচরণগত পরীক্ষা, এবং ভিভো ইলেক্ট্রোফিজিওলজি (রবিন্সের দৃষ্টিকোণ দেখুন)। মিডব্রেইন ডোপামাইন নিউরনগুলির স্ট্রিমুলেশন স্ট্রিটাম নামক একটি মস্তিষ্ক অঞ্চলে কার্যকলাপ বৃদ্ধি করে এবং ব্যক্তিগত প্রাণী জুড়ে পুরস্কার খোঁজার সাথে সম্পর্কযুক্ত ছিল। যাইহোক, মধ্যস্থ প্রিফ্রন্টাল কর্টেক্স নামক এলাকার উচ্চতর উত্তেজিততা ডোপামাইন নিউরনগুলির উদ্দীপনা এবং ডোপামাইন নিউরনগুলির উদ্দীপনা খোঁজার জন্য আচরণগত ড্রাইভ উভয় স্ট্র্যাটাল প্রতিক্রিয়া হ্রাস করে। অবশেষে, মধ্যম প্রিফ্রন্টাল কর্টেক্স পিরামিড নিউরনগুলির উত্তেজিততা সংশোধন করার ফলে নিউরাল সার্কিট সিঙ্ক্রোনায়ায় পরিবর্তন ঘটেছিল, পাশাপাশি সংশ্লিষ্ট এহেনডনিক আচরণও ঘটেছিল। এই পর্যবেক্ষণগুলি মানব বিষণ্নতা, আসক্তি এবং সিজোফ্রেনিয়াতে চিত্রিত ইমেজিং এবং ক্লিনিকাল ফিনোটাইপগুলির অনুরূপ।

সূচনা

খোঁজ এবং অভিজ্ঞতা অর্জনের ড্রাইভ প্রজাতির মধ্যে সংরক্ষিত এবং স্তন্যপায়ী প্রাণীগুলিতে, সাবকোর্টিক ডোপামেরার্জিক সিস্টেম এবং স্ট্রিটুমের মতো অঙ্গবিন্যাস গঠনগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া জড়িত। এই প্রক্রিয়ার দুর্বলতা, মনস্তাত্ত্বিক অবস্থার বেশিরভাগ ক্ষেত্রে পর্যবেক্ষণ করা হয়, এটি অ্যানডোনিয়া (উপভোগের ক্ষতি) এর ক্লিনিকাল লক্ষণ। এনহেডোনিয়া অন্তর্নিহিত স্নায়ু প্রক্রিয়া অজানা কিন্তু কর্টিকাল এবং সাবকোর্টিক পুরস্কার সার্কিটের মধ্যে অস্বাভাবিক মিথস্ক্রিয়া হতে পারে। আমরা হাইপোথিসিস পরীক্ষা করতে চেয়েছিলাম যে উচ্চতর মধ্যবর্তী প্রিফ্রন্টাল কর্টেক্স (এমপিএফসি) উত্তেজকতা (এহেডোনিয়া সঙ্গে যুক্ত একটি ক্লিনিকাল বৈশিষ্ট্য) দুটো দূরবর্তী উপকূলীয় অঞ্চলগুলির মধ্যে পারস্পরিক ক্রিয়াগুলির উপর চাপ সৃষ্টি করে: ডোপামেরার্জি মিডব্রেইন এবং স্ট্রিটাম।

যুক্তিসহ ব্যাখ্যা

ক্লিনিকাল ইমেজিং স্টাডিজ মানব রোগীদের মানসিক রোগে এমপিএফসি-তে উচ্চতর কার্যকলাপ সনাক্ত করেছে, এবং চিকিত্সা এই অনাক্রম্যতা স্বাভাবিকীকরণ এবং এনডোননিক লক্ষণগুলির উন্নতির সাথে যুক্ত। উপরন্তু, মানব গবেষণায় মস্তিষ্কের এমন ক্ষেত্রগুলি চিহ্নিত করেছে যা পুরস্কার প্রত্যাশা এবং অভিজ্ঞতার প্রতিক্রিয়া জানায় এবং এই প্রতিক্রিয়াটি মানসিক রোগে দমন করা যেতে পারে। যাইহোক, এই পুরস্কার সংকেত উত্স এবং তার মডুলেশন অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়া কার্সার প্রদর্শন করা হয় নি। আমরা স্থানীয় ক্রমবর্ধমান এবং বিশ্বব্যাপী লক্ষ্যের লক্ষ্যে মানব নিউরোমাইজেশনের কারিকাল, সেলুলার স্পেসিফিকেশনের রশ্মি অপ্টোজেনটিকস এবং বিকাশমান মানব পর্যবেক্ষণের মধ্যে একটি সেতু সরবরাহ করার জন্য ক্রিয়ামূলক চৌম্বকীয় অনুরণন ইমেজিং (এফএমআরআই) সহ ক্রনিক ও তীব্র অপটোগেনেটিক সরঞ্জামগুলির একটি বিবিধ সেট সংহত করেছি। পুরস্কার খোঁজার আচরণ নিয়ন্ত্রণ করতে স্নায়ু কার্যকলাপ visualizing।

ফলাফল

আমরা দেখাই যে মিডব্রেইন ডোপামাইন নিউরনগুলির উদ্দীপনা উভয় স্ট্র্যাটাল FMRI রক্ত অক্সিজেন স্তর-নির্ভরশীল (BOLD) ক্রিয়াকলাপ এবং পুরস্কার খোঁজার আচরণকে চালিত করে এবং আমরা দেখায় যে এটি সমস্ত ব্যক্তির সাথে সম্পর্কযুক্ত। আমরা অতিরিক্তভাবে আবিষ্কার করি যে ডোপামাইন নিউরনের সিলেন্সিং স্ট্রিটামের কার্যকলাপের পাশাপাশি অন্যান্য মস্তিষ্কের অঞ্চলে (যেমন হাইপোথালামাস), এবং এড়িয়ে চলার আচরণকে দমন করে। পুরস্কার-খোঁজার আচরণের এই দ্বিদলীয় নিয়ন্ত্রণ প্রতিষ্ঠা করার পরে, আমরা তখন এমপিএফসি উত্তেজনার উচ্চতার মাধ্যমে এই সার্কিট্রিটির প্রতিক্রিয়া যাচাইয়ের জন্য পরীক্ষিত। আমরা ডোপামাইনের স্ট্র্যাটাল প্রতিক্রিয়াগুলির দমন দেখেছি, পাশাপাশি ডোপামাইন নিউরন উদ্দীপনা এবং অন্যান্য প্রাকৃতিক ফলপ্রসূ উদ্দীপক অনুসন্ধানের জন্য আচরণগত ড্রাইভ। অবশেষে, আমরা দৃঢ়ভাবে দেখিয়েছি যে স্থিরভাবে উন্নত এমপিএফসি উত্তেজকতা কোরিটিলিম্বম্বিক BOLD এবং ইলেক্ট্রোফিজিওলজিক্যাল ক্রিয়াকলাপকে সিঙ্ক্রোনাইজ করে, যা পাল্টে যায় পৃথক প্রাণীগুলিতে অ্যানডোননিক আচরণের পূর্বাভাস দেয়।

উপসংহার

স্থানীয় কোষ-নির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের সাথে জড়িত পরীক্ষার আমাদের গবেষণায়, একযোগে স্নায়ুতন্ত্রের বিশ্বব্যাপী নিরপেক্ষ পর্যবেক্ষণের সাথে প্রকাশ করে যে এমপিএফসি স্ট্রিটুমের সাথে মিডব্রেইন ডোপামাইনারেজিক মিথস্ক্রিয়াগুলির উপর শীর্ষ-নিয়ন্ত্রণ নিয়ন্ত্রণ করে এবং যখন উচ্চতর হয়, এমপিএফসি-তে কার্যকলাপ প্রাকৃতিক পুরস্কারকে দমন করতে পারে সম্পর্কিত আচরণ। উপরন্তু, আমরা কোর্টিকাল-সাবকোর্টিক নিউরাল ডাইনামিক্স পুরস্কার প্রক্রিয়াকরণ নিয়ন্ত্রণ করতে কনসার্টে কাজ করে দেখি। এই সমস্ত ফলাফল প্রাকৃতিক পুরস্কার-সম্পর্কিত শারীরবৃত্তীয় এবং আচরণের পাশাপাশি এহেডোনিয়া রোগের প্যাথোজেনেসিস সম্পর্কে আমাদের বোঝার জন্য প্রভাব ফেলে।

Optogenetic FMRI স্থানীয়ভাবে manipulate এবং বিশ্বব্যাপী পুরস্কার সংক্রান্ত brainval স্নায়ু কার্যকলাপ কল্পনা করতে ব্যবহৃত হয়। আক্রান্ত রাষ্ট্রগুলিতে জাগ্রত ছাগলগুলি স্ক্যান করা হয়েছে (শীর্ষ ফটোগ্রাফ)। আমরা প্রতিষ্ঠিত যে স্ট্র্যাটাল BOLD কার্যকলাপ ডোপামাইন নিউরনের অপ্টোজেনেটিক উদ্দীপনা দ্বারা বৃদ্ধি এবং অপ্টোজেনেটিক স্নায়ু silencing দ্বারা হ্রাস করা হয়। আমরা দেখিয়েছি যে ফোকাসলি এ্যালিভেটেড এমপিএফসি উত্তেজকতা স্ট্র্যাটাল ডোপামাইন-প্ররোচিত ক্রিয়াকলাপের উপরে শীর্ষ-নিয়ন্ত্রণ নিয়ন্ত্রণ করে এবং নির্দিষ্ট কর্টিকোলম্বিক সার্কিটগুলির মধ্যে সিঙ্ক্রোনাইজ করে পুরস্কার-খোঁজার আচরণকে দমন করে।