Quelle: University of Wyoming
Nucleus accumbens im Gehirn spielen eine zentrale Rolle im Risiko-Ertrags-Kreislauf. Ihre Operation basiert hauptsächlich auf drei essentiellen Neurotransmittern: Dopamin, das das Verlangen fördert; Serotonin, zu dessen Wirkungen Sättigung und Hemmung gehören; und Glutamat, das zielgerichtete Verhaltensweisen und Reaktionen auf belohnungsbezogene Hinweise und Kontexte fördert.
In einer Studie mit gentechnisch veränderten Mäusen stellte ein Fakultätsmitglied der Universität von Wyoming fest, dass sich die durch Kokainkonsum rekrutierten Nucleus-accumbens-Ensembles weitgehend von den durch Saccharose oder Haushaltszucker rekrutierten Nucleus-accumbens-Ensembles unterscheiden. Da sie getrennt sind, besteht die Möglichkeit, dass der Drogenkonsum angegangen werden kann, ohne die biologisch adaptive Suche nach Belohnung zu beeinträchtigen.
„Wir haben festgestellt, dass im Nucleus accumbens, einer wichtigen Gehirnregion der Belohnungsverarbeitung, die neuronalen Ensembles - ein spärliches Netzwerk gleichzeitig aktivierter Neuronen - belohnungsspezifisch sind und die Ensembles für Saccharose und Kokain sich größtenteils nicht überlappen“, sagt Ana Clara Bobadilla. ein UW-Assistenzprofessor an der School of Pharmacy und im medizinischen Ausbildungsprogramm des WWAMI (Washington, Wyoming, Alaska, Montana und Idaho).
Bobadilla ist Hauptautor eines Papiers mit dem Titel „Kokain- und Saccharose-Belohnungen rekrutieren verschiedene suchende Ensembles im Nucleus Accumbens-Kern“, das in der Ausgabe vom 28. September von veröffentlicht wurde Molecular Psychiatry. Die Zeitschrift veröffentlicht Arbeiten zur Aufklärung der biologischen Mechanismen, die psychiatrischen Störungen und ihrer Behandlung zugrunde liegen. Der Schwerpunkt liegt auf Studien an der Schnittstelle zwischen präklinischer und klinischer Forschung, einschließlich Studien auf zellulärer, molekularer, integrativer, klinischer, bildgebender und psychopharmakologischer Ebene.
Bobadilla führte die Forschung durch, während sie ihre Postdoktorarbeit an der Medizinischen Universität von South Carolina abschloss. Das Projekt begann Mitte 2017. Ein Beitrag zur Studie arbeitet derzeit am Anschutz Medical Campus der Universität von Colorado.
Derzeit sei der Rekrutierungsprozess in jedem belohnungsspezifischen Ensemble unbekannt, sagt sie. Mit molekularbiologischen Instrumenten konnte Bobadilla jedoch identifizieren, welcher Zelltyp sowohl im Kokain- als auch im Saccharose-Ensemble rekrutiert wurde.
Diese Zellen sind als GABAerge Projektionsneuronen bekannt, die auch als mittelstachelige Neuronen bezeichnet werden. Sie machen 90 bis 95 Prozent der neuronalen Population mit dem Nucleus accumbens aus. Diese mittelstacheligen Neuronen exprimieren den Dopamin D1- oder D2-Rezeptor.
Die Studie bestimmte, dass die Saccharose- und Kokain-Ensembles hauptsächlich D1-Rezeptoren rekrutierten, die mittelstachelige Neuronen exprimierten. Diese Ergebnisse stimmen mit dem allgemeinen Verständnis auf diesem Gebiet überein, dass die Aktivierung des D1-Pfades die Suche nach Belohnungen fördert, während die Aktivierung des D2-Pfades zu Abneigung oder verminderter Suche führen kann, sagt Bobadilla.
Die Studie bestimmte, dass die Saccharose- und Kokain-Ensembles hauptsächlich D1-Rezeptoren rekrutierten, die mittelstachelige Neuronen exprimierten. Bild ist gemeinfrei
„Beim Menschen werden Medikamente im Vakuum selten eingesetzt. Die meisten von uns haben ein komplexes Leben, einschließlich vieler Quellen für nicht medikamentöse Belohnungen wie Essen, Wasser, soziale Interaktion oder Sex “, erklärt Bobadilla. „Wie Drogen treiben diese Belohnungen unser Verhalten ständig an und beeinflussen es. Das in dieser Studie verwendete duale Kokain- und Saccharosemodell ermöglicht es uns, das kokainspezifische Ensemble zu charakterisieren, nachdem die Mäuse Saccharose erfahren haben, eine andere Art der konkurrierenden Belohnung.
"Es ist ein komplexeres Modell, das jedoch näher an dem liegt, was bei Menschen mit Substanzstörungen auftritt, die täglich gegen konkurrierende Belohnungen kämpfen", fügt sie hinzu.
Bobadilla konzentriert sich nun auf die Frage, wie Zellen in Ensembles rekrutiert werden. Darüber hinaus möchte sie eine weitere grundlegende Frage in der Suchtforschung ansprechen: ob die Suche nach allen Drogenbelohnungen denselben netzwerkspezifischen Mechanismen zugrunde liegt.
"Alle Drogen des Missbrauchs teilen eine hohe Wahrscheinlichkeit eines Rückfalls", sagt sie. „Jede Klasse von Suchtmitteln weist jedoch eine unterschiedliche akute Pharmakologie und synaptische Plastizität auf. Wir untersuchen jetzt, ob belohnungsspezifische Eigenschaften von Ensembles diese Unterschiede erklären können. “
Finanzierung: Die Studie wurde zum Teil von Bobadillas Postdoktoranden-Mentor Peter Kalivas, Professor und Lehrstuhl für Neurowissenschaften an der Medizinischen Universität von South Carolina, und von einem Anfang 2019 verliehenen Bobadilla-Preis der National Institutes of Health für den Weg zur Unabhängigkeit finanziert.
Über diese neurowissenschaftlichen Forschungsnachrichten
Quelle: University of Wyoming
Kontakt: Ana Clara Bobadilla - Universität von Wyoming
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Originalforschung: Geschlossener Zugang.
"Belohnungen für Kokain und Saccharose rekrutieren verschiedene suchende Ensembles im Kern des Nucleus accumbens”Von Ana-Clara Bobadilla, Eric Dereschewitz, Lucio Vaccaro, Jasper A. Heinsbroek, Michael D. Scofield und Peter W. Kalivas. Molecular Psychiatry
Abstrakt
Belohnungen für Kokain und Saccharose rekrutieren verschiedene suchende Ensembles im Kern des Nucleus accumbens
Eine schlecht regulierte Belohnungssuche ist ein zentrales Merkmal der Substanzstörung. Jüngste Forschungsergebnisse zeigen, dass die Belohnung drogenbezogener Erfahrungen eine synchrone Aktivierung einer diskreten Anzahl von Neuronen im Nucleus accumbens induziert, die kausal mit belohnungsbezogenen Kontexten verbunden sind. Hier charakterisieren wir umfassend das spezifische Ensemble von Neuronen, die durch Erfahrung aufgebaut wurden und mit der Suche nach Verhalten verbunden sind. Wir befassen uns außerdem mit der Frage, ob Suchtmittel die durch natürliche Belohnungen rekrutierten neuronalen Netzwerke an sich reißen, indem wir mit Kokain und Saccharose assoziierte Ensembles innerhalb derselben Maus bewerten. Wir haben Fos benutztCreERT2 / +/ Ai14 transgene Mäuse zur Markierung von Zellen, die durch die Suche nach Kokain und Saccharose aktiviert wurden und möglicherweise für diese kodieren. Wir haben ~ 1% der Neuronen in der Kernsubregion der Accumbens (NAcore) markiert, die während der Cue-induzierten Suche nach Kokain oder Saccharose aktiviert wurden. Die Mehrheit der markierten Zellen in den suchenden Ensembles waren D1-MSNs und wurden während der Suche spezifisch aktiviert, nicht während des Aussterbens oder wenn Mäuse im Heimkäfig blieben. Um verschiedene belohnungsspezifische Ensembles innerhalb derselben Maus zu vergleichen, verwendeten wir ein Doppelverwaltungsprotokoll für Kokain und Saccharose, das eine belohnungsspezifische Suche ermöglicht. Unter Verwendung dieses Modells fanden wir einen Unterschied von ~ 70% zwischen den Zellen, aus denen das Kokain besteht, und dem Ensemble, das nach Saccharose sucht. Die Feststellung, dass Kokain ein Ensemble von NAcore-Neuronen rekrutiert, das sich weitgehend von Neuronen unterscheidet, die in einem Ensemble rekrutiert wurden, das für die Suche nach Saccharose kodiert, legt eine fein abgestimmte Spezifität von Ensembles nahe. Die Ergebnisse ermöglichen eine weitere Untersuchung der Mechanismen, die eine belohnungsbasierte positive Verstärkung in eine Suche nach schlecht angepassten Medikamenten umwandeln.
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