Quelle
1] Abteilung für psychiatrische Bildgebung, MRC Clinical Sciences Center, Imperial College London, Hammersmith Hospital, London, Großbritannien [2] Zentrum für Neuropsychopharmakologie, Abteilung für Hirnwissenschaften, Abteilung für Medizin, Imperial College London, London, UK.
Abstrakt
Striatale Dopamin-Funktion ist wichtig für normale Persönlichkeit, kognitive Prozesse und Verhalten, und Anomalien sind mit einer Reihe von neuropsychiatrischen Erkrankungen verbunden. Jedoch haben keine Studien den relativen Einfluss von genetischer Vererbung und Umweltfaktoren bei der Bestimmung der striatalen Dopamin-Funktion untersucht. Mit der [18F] -DOPA-Positronenemissionstomographie (PET) wurde versucht, die Vererbbarkeit der präsynaptischen Striatum-Dopamin-Funktion zu bestimmen, indem die Variabilität der Aufnahmewerte bei eineiigen Zwillingen mit eineiigen Zwillingen mit zweieiigen (DZ) Zwillingen verglichen wurde. Neun MZ- und 10-DZ-Zwillingspaare wurden einer hochauflösenden [18F] -DOPA-PET unterzogen, um die präsynaptische striatale Dopamin-Funktion zu bestimmen. Uptake-Werte für die Striatum- und funktionellen striatalen Unterteilungen wurden durch eine Patlak-Analyse unter Verwendung einer zerebellären Referenzregion bestimmt. Heritabilität, gemeinsame Umwelteinflüsse und nicht-geteilte individuelle spezifische Effekte wurden mithilfe einer Region of Interest (ROI) -Analyse und einer konfirmatorischen parametrischen Analyse geschätzt. Striatale Erblichkeitsschätzungen aus den ROI- und Parameteranalysen waren 0.44 bzw. 0.33. Wir fanden eine Unterscheidung zwischen striataler Heritabilität in den funktionellen Unterteilungen, wobei die größten Heritabilitätsschätzungen im sensomotorischen Striatum und die größte Wirkung individuell spezifischer Umweltfaktoren im limbischen Striatum vorkamen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Variation der gesamten präsynaptischen striatalen Dopamin-Funktion durch eine Kombination genetischer Faktoren und individuell-spezifischer Umweltfaktoren bestimmt wird, wobei familiäre Umweltwirkungen keine Wirkung haben. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung individuell spezifischer Umweltfaktoren für die striatale dopaminerge Funktion, insbesondere im limbischen Striatum, mit Implikationen für das Verständnis neuropsychiatrischer Störungen wie Schizophrenie und Süchten.
Neuropsychopharmacology Advance Online-Publikation, 24 Oktober 2012; doi: 10.1038 / npp.2012.207.
Natur und Ernährung werden im Belohnungszentrum des Gehirns aufgezogen
Die PET-Scanning-Studie hat wichtige Implikationen für die zukünftige Erforschung von Erkrankungen wie Schizophrenie, Sucht und Parkinson-Krankheit.
Von Eliot Barford
Eine Studie von Imperial College London Wissenschaftlern hat einen beispiellosen Einblick in die Rollen, die Natur und Pflege in unserem Verhalten spielen, mit wichtigen Implikationen für die zukünftige Erforschung von Erkrankungen wie Schizophrenie, Sucht und Parkinson-Krankheit.
Dr. Paul Stokes dauert ebenfalls 3 Jahre. Das erste Jahr ist das sog. Abteilung für Medizin und seine Kollegen führten über drei Jahre lang Gehirn-Scans an Zwillingspaaren durch, um die Funktion der Gehirnchemikalie Dopamin zu messen. Dopamin hat den Ruf der „Lustchemikalie“, weil es im Zusammenhang mit Belohnungen im Gehirn freigesetzt wird. "Wenn Menschen eine Droge nehmen oder Alkohol trinken, ist der Grund, warum sie ein Gefühl der Freude oder Belohnung bekommen, die Freisetzung von Dopamin", sagt Stokes. Diese chemische Belohnung leitet unser Verhalten und hilft uns zu lernen: „Dopamin ist sehr wichtig für normale Prozesse im Gehirn, aber auch für abnormale Prozesse.“
Die Dopaminfreisetzung im Gehirn variiert bei allen, aber sehr hohe oder niedrige Mengen sind mit psychischen Erkrankungen verbunden: eine übermäßige Dopaminfreisetzung tritt bei Menschen mit Schizophrenie auf, während bei Menschen mit Alkohol- und Substanzstörungen sehr wenig beobachtet wird. Es wird auch angenommen, dass ein Defizit in der Dopamin-Funktion das langsame Arbeitsgedächtnis von Menschen mit Parkinson-Krankheit verursacht.
Neurowissenschaftler schließen immer noch, ob diese Veränderungen der Dopaminaktivität die Ursache für psychische Erkrankungen oder deren Folgen sind, aber eines der dringlichsten Rätsel, die gelöst werden müssen, ist, ob sie vererbt werden oder nicht. Wie wir jetzt wissen, dass Schizophrenie vererbt werden kann, besteht großes Interesse an der Möglichkeit, dass dysfunktionale Dopaminaktivität auch in Familien auftreten könnte. Die Antwort wird einen großen Einfluss darauf haben, wie solche Krankheiten in Zukunft behandelt werden. "Es ist sehr wichtig, zu verstehen, wie Gene und Umwelt das Dopamin-System beeinflussen", sagt Stokes.
Das Striatum befindet sich nahe der Mitte des Gehirns. (Bild: Life Science Datenbanken (LSDB))
Dopamin wirkt am meisten in einem Teil des Gehirns, dem Striatum, einem rundlichen Knoten, der fast in der Mitte des Gehirns vergraben ist. "Das Striatum ist ein relativ kleiner Bereich des Gehirns, aber sehr wichtig für Belohnung, Emotionen und einige kognitive Funktionen", erklärt Stokes. Das Striatum besteht aus drei Teilen mit unterschiedlichen Verantwortlichkeiten. Das limbische Striatum beherbergt dieses Gefühl der Belohnung und die Motivation, die es bietet. Das assoziative Striatum steuert das Arbeitsgedächtnis und andere Denkprozesse, während das sensomotorische Striatum die Bewegung steuert. Stokes und seine Kollegen betrachteten jeden der drei Teile einzeln.
Ihr innovatives Studiendesign umfasste eine Variante des PET-Scans. PET erkennt winzige Mengen an Radioaktivität im Körper eines Subjekts mit hoher Auflösung und ergibt eine Reihe von „Schnitten“, die zu einem 3D-Modell zusammengesetzt werden können. Die Radioaktivität kommt von einem Tracer, der in das Subjekt injiziert wurde. In dieser Studie verwendeten die Wissenschaftler F-DOPA, eine Chemikalie, die als Marker für die Dopaminfunktion fungiert. F-DOPA wird im Gehirn überall dort in Dopamin umgewandelt, wo Dopamin freigesetzt wird. Die PET-Scans zeigten also, wo und wie viel Dopaminaktivität im Gehirn der Zwillinge vor sich ging.
Ein Blick auf Zwillinge bietet Informationen über Vererbung, die auf andere Weise oft unerreichbar sind. Da eineiige Zwillinge genau die gleiche DNA haben, haben die Unterschiede zwischen ihnen nichts mit ihren Genen zu tun. Sie können abschätzen, wie sehr ein Merkmal wie Größe oder Intelligenz vererbt wird, indem Sie herausfinden, wie ähnlich es bei Zwillingen ist. Zum Beispiel ist die Größe sehr erblich - Zwillinge sind normalerweise ungefähr gleich groß - während Intelligenz ziemlich erblich ist und Zwillinge oft unterschiedliche IQs haben.
Wie die meisten Zwillingsstudien verglich diese identische und nicht identische Zwillinge. Nicht identische Zwillinge teilen wie jedes andere Bruder- oder Schwesterpaar 50 Prozent ihrer DNA, sind jedoch ein besserer Vergleich zu identischen Zwillingen, da sie gleichzeitig geboren werden. Stokes und seine Kollegen verglichen die Dopaminfunktion im Gehirn der Zwillingspaare und verwendeten statistische Modelle, um abzuschätzen, wie viel des Unterschieds auf ihre Gene und wie viel auf Umwelteinflüsse zurückzuführen war.
Sie haben zwei Hauptschlussfolgerungen erreicht. Erstens haben die genetische Vererbung und die individuellen Erfahrungen, die jeden von uns einzigartig machen, einen wichtigen Einfluss auf die Dopaminfunktion im Striatum. "Dies sind normalerweise Erfahrungen, die ein wenig später im Leben, in der Jugend oder im frühen Erwachsenenalter passieren", erklärt Stokes. Im Gegensatz dazu haben Faktoren in der familiären Umgebung, wie die Erfahrung, ein Zuhause zu teilen und zusammen zu wachsen, wenig oder keinen Einfluss.
Zweitens ist das limbische Striatum - der Teil, der für Belohnung und Motivation von zentraler Bedeutung ist - von diesen Erfahrungen viel stärker betroffen als die anderen Teile. Dies legt auf faszinierende Weise nahe, dass das Vergnügungszentrum und das Verhalten, das es leitet, hauptsächlich durch Lebenserfahrungen und nicht durch unsere Gene geformt werden. Dies stellt frühere Annahmen in Frage, wonach die Dopaminfunktion direkt vererbt werden könnte, was die Ursachen für Schizophrenie und Sucht noch mysteriöser macht.
Stokes hofft, dass diese Erkenntnisse die zukünftige Forschung mit solchen Techniken zur Bildgebung des Gehirns beeinflussen werden. "Ich möchte versuchen, PET in Bezug auf Diagnose, Behandlung und Ergebnismessungen nützlicher zu machen." Als beratender Psychiater für ein großes Team für psychische Gesundheit in West-London möchte Stokes, dass seine Bildgebungsstudien in seine klinische Versorgung einfließen. Indem er Patienten aus seiner Klinik in sein Studium einbezieht, möchte er, dass sie als erste von den Fortschritten in der wissenschaftlichen Diagnose und Therapie profitieren, die sich aus seiner Forschung ergeben.
Diese Forschung wurde durch einen Zuschuss der. Unterstützt Medical Research Council und ein veröffentlicht in der Zeitschrift Neuropsychopharmakologie.
Referenz
PRA Stokes et al. "Natur oder Erziehung? Bestimmung der Heritabilität der humanen striatalen Dopamin-Funktion: a [18F]-DOPA PET-Studie ” Neuropsychopharmakologie Online-Vorabveröffentlichung 24. Oktober 2012; doi: 10.1038 / npp.2012.207
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