Nat Neurosci. 2018 21 (8): 1072-1083. doi: 10.1038 / s41593-018-0191-4. Epub 2018 Juli 23.
Saunders BT1,2,3, Richard JM4,5,6, Margolis EB7, Janak PH8,9,10.
Abstrakt
Umwelteinflüsse werden durch das Pawlowsche Lernen zu konditionierten Reizen, die die Tiere zum Erwerb von Belohnungen (zum Beispiel Nahrung) führen, die für das Überleben notwendig sind. Wir testeten die fundamentale Rolle von Dopaminneuronen im Mittelhirn, indem sie prädiktive und motivationale Eigenschaften, unabhängig von externen Belohnungen, auf Hinweise übertragen. Wir fanden, dass kurze phasische optogenetische Erregung von Dopaminneuronen, wenn sie in zeitlicher Assoziation mit diskreten Sinnesreizen präsentiert wurden, ausreichte, um diese Hinweise als konditionierte Stimuli zu instantiieren, die anschließend sowohl Dopaminneuronenaktivität auf ihr eigenes als auch ausgelöstes kontextgesteuertes Verhalten hervorriefen. Bemerkenswerterweise identifizierten wir stark parzellierte Funktionen für Dopaminneuronen-Subpopulationen, die in verschiedene Regionen des Striatums vorstoßen und dissoziierbare Dopaminsysteme zur Erzeugung von Anreizwerten und konditionierter Bewegungsverstärkung aufzeigen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Dopaminneuronen die Pawlowsche Konditionierung über funktionell heterogene, schaltungsspezifische Motivationssignale koordinieren, um cue-kontrollierte Verhaltensweisen zu erzeugen, zu steuern und zu formen.
PMID: 30038277
PMCID: PMC6082399
Forscher untersuchen, wie Hinweise unser Verhalten steuern
- Datum: August 2, 2018
Haben Dopamin-Neuronen eine Rolle dabei, Auslöser in unserer Umwelt zu veranlassen, Wert zu erlangen? Und wenn ja, haben verschiedene Gruppen von Dopamin-Neuronen unterschiedliche Funktionen in diesem Prozess?
Das sind die Fragen, die Forscher an der medizinischen Fakultät der Universität von Minnesota beantworten wollen.
Aktuelle Forschung veröffentlicht in Nature Neuroscience Benjamin Saunders, PhD, Neurowissenschaftler an der Medizinischen Fakultät der Universität von Minnesota, verwendet ein pawlowsches Konditionierungsmodell, um zu sehen, ob das Einschalten eines Lichts - ein einfacher Hinweis - kurz vor der Aktivierung von Dopamin-Neuronen die Aktion motivieren könnte. Das klassische Pavlov-Modell kombinierte das Läuten einer Glocke mit der Bereitstellung eines leckeren Steaks für einen Hund, der einen Hund im Laufe der Zeit zum Sabbern brachte, wenn die Glocke mit oder ohne Steak läutete. In dieser Forschung gab es jedoch keine „echte“ Belohnung wie Nahrung oder Wasser, um es den Forschern zu ermöglichen, die Funktion der Dopamin-Neuronenaktivität zu isolieren.
"Wir wollten wissen, ob Dopamin-Neuronen tatsächlich direkt dafür verantwortlich sind, diesen vorübergehenden Umweltmerkmalen wie Zeichen einen Wert zuzuweisen", sagte Saunders, der einige seiner Forschungen als Postdoktorand im Labor von Patricia Janak, PhD, bei Johns durchführte Hopkins University.
Dopamin-Neuronen, jene Zellen im Gehirn, die sich einschalten, wenn sie eine Belohnung erhalten. Sie sind auch die Neuronen, die bei der Parkinson-Krankheit degenerieren.
"Wir haben gelernt, dass Dopamin-Neuronen eine Möglichkeit sind, wie unser Gehirn den Hinweisen um uns herum Bedeutung gibt", sagte Saunders. "Die Aktivität von Dopamin-Neuronen allein - selbst wenn keine Nahrung, keine Medikamente oder andere von Natur aus lohnende Substanzen vorhanden sind - kann Hinweise mit Wert erfüllen und ihnen die Fähigkeit geben, Handlungen zu motivieren."
Um die zweite Kernfrage zu beantworten, zielten die Forscher auf bestimmte Segmente von Dopamin-Neuronen ab - solche, die sich im wesentlichen Nigra (SNc) befinden, und solche, die sich im ventralen tegmentalen Bereich (VTA) befinden. Diese beiden Arten von Neuronen wurden in der Vergangenheit in verschiedenen Bereichen der Krankheitsforschung untersucht - SNc-Neuronen bei Parkinson und VTA-Neuronen in Suchtstudien.
Die Wissenschaftler erfuhren, dass Hinweise, die die Aktivierung der beiden Arten von Neuronen vorhersagen, sehr unterschiedliche Reaktionen hervorrufen - diejenigen, die die SNc-Neuronen vorhersagen, führten zu einer Art „Aufstehen und Gehen“ -Reaktion einer belebten schnellen Bewegung. Der Hinweis, der die Aktivierung von VTA-Neuronen vorhersagt, wurde jedoch von sich aus verlockend und führte zu einer Annäherung an den Ort des Hinweises, einer Art „Wohin gehe ich?“. Antwort.
„Unsere Ergebnisse zeigen parallele Motivationsrollen für Dopamin-Neuronen als Reaktion auf Hinweise. In einer realen Situation sind beide Motivationsformen entscheidend “, sagte Saunders. "Man muss motiviert sein, sich zu bewegen und sich zu verhalten, und man muss motiviert sein, an den spezifischen Ort der Dinge zu gehen, die man will und braucht."
Diese Ergebnisse liefern ein wichtiges Verständnis für die Funktion von Dopamin-Neuronen in Bezug auf Motivationen, die durch Umweltreize ausgelöst werden. Und diese Arbeit trägt zum Verständnis des Rückfalls für diejenigen bei, die mit Süchten zu kämpfen haben.
"Wenn ein Stichwort - ein Schild, eine Gasse, eine Lieblingsbar - diesen starken Motivationswert annimmt, wird es schwierig sein, Auslösern für einen Rückfall zu widerstehen", sagte Saunders. "Wir wissen, dass Dopamin beteiligt ist, aber ein wesentliches Ziel für zukünftige Studien ist es zu verstehen, wie sich normale, gesunde, durch Stichworte ausgelöste Motivation von dysfunktioneller Motivation unterscheidet, die bei Menschen mit Sucht und verwandten Krankheiten auftritt."
Geschichte Quelle
Materialien Zur Verfügung gestellt von Medizinische Fakultät der Universität von Minnesota. Hinweis: Der Inhalt kann für Stil und Länge bearbeitet werden.
Journal Referenz:
- Benjamin T. Saunders, Jocelyn M. Richard, Elyssa B. Margolis, Patricia H. Janak. Dopaminneurone erzeugen Pawlowsche konditionierte Stimuli mit schaltungsdefinierten motivationalen Eigenschaften. Nature Neuroscience, 2018; 21 (8): 1072 DOI: 10.1038/s41593-018-0191-4
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