Neue Forschungsergebnisse beleuchten den Zusammenhang zwischen Dopamin- und Depressionssymptomen
Ein Forscherteam in Stanford hat bei Mäusen Depressionen in Bezug auf Lust und Motivation erfolgreich induziert und gemildert ventral tegmental Bereich. Dieser Teil des Gehirns ist eine Quelle von Dopamin und ein zentraler Akteur in den internen Motivations- und Belohnungssystemen des Gehirns.
Dies ist ein bedeutender Fortschritt in unserem Verständnis der biologischen Grundlagen von Depressionen und verwandten Verhaltensweisen mit vielversprechenden Implikationen für die zukünftige Forschung
Weitere Details zur Studie finden Sie in a Release:
[Forscher] konnten multiple depressionsähnliche Symptome in Labormäusen sowohl induzieren als auch lindern, indem sie die Dopamin-Neuronen im VTA genetisch so modifizieren, dass sie lichtempfindlich sind. Mit Glasfaserkabeln, die in das Gehirn von Nagetieren eingesetzt werden, könnten sie sofort die depressionsähnlichen Symptome erzeugen und hemmen, indem sie das Licht ein- und ausschalten. Diese von Deisseroth in Stanford in 2005 entwickelte Forschungstechnik ist als Optogenetik bekannt.
Das Team untersuchte Mäuse in einem depressionsähnlichen Zustand mit niedriger Motivation, der durch milde Stressoren hervorgerufen wurde, deren VTA-Neuronen optogenetisch modifiziert waren. „Bei einer Lichtstimulation der VTA-Dopamin-Neuronen zeigten diese Mäuse eine robuste Zunahme des fluchtbedingten Verhaltens. Sie versuchten sofort, schwieriger aus schwierigen Situationen herauszukommen - von ihrem depressiven Zustand, in dem sie sich befanden, kehrten sie zu normalen Anstrengungen zurück “, erklärte Deisseroth.
Stanford Bioengineer und leitender Autor der Studie Karl Deisseroth, MD, PhD, kommentierte die Bedeutung der Ergebnisse und sagte: „Diese Ergebnisse betrafen direkt eine einzelne Klasse von Neuronen in einer einzelnen Gehirnregion - ventrale tegmentale Dopamin-Neuronen - sowohl bei der Erzeugung als auch bei der Linderung sehr verschiedener mit Depression zusammenhängender Symptome Mysterium in der Pathophysiologie der Krankheit. “
Während die Ergebnisse (Abonnement erforderlich) sind bemerkenswert, Deisseroth warnte, dass Depressionen und andere psychische Erkrankungen komplexe, mehrdimensionale Zustände sind, die zwischen den Patienten variieren. Aber er sagte:
… Die von uns untersuchte VTA-Dopamin-Schaltung ist sowohl bei Nagetieren als auch beim Menschen sehr ähnlich. Wir haben gezeigt, dass die Neuronen in diesem Kreislauf verschiedene Symptome der Depression spezifisch verursachen, korrigieren und kodieren. Dies ist ein bedeutender Fortschritt in unserem Verständnis der biologischen Grundlagen von Depressionen und verwandten Verhaltensweisen mit vielversprechenden Implikationen für die zukünftige Forschung.
Bisher: Licht verwenden, um psychische Erkrankungen besser zu verstehen
Wissenschaftler induzieren und lösen Depressionen mit Licht in Mäusen
Forscher der Stanford University wurden zum ersten Mal erfolgreich eingesetzt leicht Stimulation eines Gehirnbereichs bei Mäusen, um zu induzieren und dann zu entlasten Depressionwie Symptome von mangelndem Vergnügen und Motivation. Die Ergebnisse werden in der Dez. 12-Ausgabe des renommierten Wissenschaftsmagazins veröffentlicht Natur.
Unter den Depressionen ist die doppelte Unfähigkeit, die Freude an Dingen, die einst angenehm waren, zu erleben und sich körperlich zu motivieren - Herausforderungen zu meistern oder sogar morgens aus dem Bett zu steigen - seit Jahrzehnten dokumentiert, obwohl es ein rätselhafter Grund dafür war Diese sehr unterschiedlichen Arten von Symptomen zeigen sich zusammen und verschwinden auch, wenn Depressionen erfolgreich behandelt werden.
Es wurde vermutet, dass das chemische Dopamin des Gehirns eine Schlüsselrolle bei der Erkrankung spielen könnte. Und doch ist es in der langen Geschichte der Depressionsstudie bisher nicht gelungen, diese Schlüsselbegriffe eindeutig zu verknüpfen.
Die Forschung beleuchtet einige der möglichen Mechanismen der saisonalen affektiven Störung, die häufiger unter ihrem Akronym SAD bekannt ist. Dies ist vor allem in Gebieten mit starker oder länger anhaltender Wintersaison verbreitet.
Forscher der Stanford University haben erfolgreich Depression-ähnliche Defizite in der Lust und Motivation von Mäusen induziert und beseitigt, indem sie nur einen einzigen Bereich des Gehirns, den ventralen Tegmentbereich, kontrollieren. Es ist das erste Mal, dass klar definierte Typen von Neuronen in einer bestimmten Gehirnregion direkt an die Kontrolle einer Vielzahl von Symptomen einer schweren depressiven Erkrankung gebunden sind.
Die Stanford University School of Medicine zählt durchweg zu den besten medizinischen Fakultäten des Landes und integriert Forschung, medizinische Ausbildung, Patientenversorgung und gemeinnützige Arbeit. Weitere Neuigkeiten über die Schule finden Sie unter http://mednews.stanford.edu. Die medizinische Fakultät ist Teil der Stanford Medicine, zu der das Stanford Hospital & Clinics und das Lucile Packard Children's Hospital gehören.
Karl Deisseroth, MD, PhD und Stanfords Bioingenieur und ein Team aus Postdoktoranden wie Kay Tye und Melissa Warden und Forschungsassistentin Julie Mirzabekov verwendeten eine als Optogenetik bekannte Technik, um eine bestimmte Hirnposition zu bestimmen, die mehrere Depressionen erzeugt Symptome.
Die Stanford School of Engineering ist seit fast einem Jahrhundert führend in der Innovation und hat entscheidende Technologien und Unternehmen geschaffen, die die Welten von Technologie, Medizin, Energie und Kommunikation verändert und den Grundstein für das Silicon Valley gelegt haben. Die Schule fördert die moderne Wissenschaft und Technik durch Lehre und Forschung. Die Schule beherbergt neun Abteilungen, 245 Fakultäten und mehr als 4,000 Schüler, die sich mit den dringendsten Problemen der Welt in Bereichen wie der menschlichen Gesundheit und der ökologischen Nachhaltigkeit befassen.
Die fragliche Region ist der ventrale tegmentale Bereich oder VTA, eine Dopaminquelle und ein zentraler Akteur in den internen Motivations- und Belohnungssystemen des Gehirns.
"Wir haben zum ersten Mal Dopamin-Neuronen im VTA direkt mit der Kontrolle und Linderung dieser sehr unterschiedlichen und vielfältigen Symptome verbunden."
sagte Deisseroth, der leitende Autor der Studie und Professor für Bioingenieurwesen sowie für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften.
"Während Depressionen eine komplexe Krankheit mit noch vielen Unbekannten sind, kann dieses Wissen dazu beitragen, neue Arten von Untersuchungen zu den Wegen der Depression im Gehirn einzuleiten und Konzepte zu entwickeln, die Menschen helfen, die an Depressionen leiden."
Deisseroths Team war in der Lage, mehrere depressionsähnliche Symptome bei Labormäusen zu induzieren und zu lindern, indem die Dopamin-Neuronen im VTA genetisch so verändert wurden, dass sie lichtempfindlich sind. Mithilfe von Glasfaserkabeln, die in das Gehirn von Nagetieren eingeführt werden, können sie die depressionsähnlichen Symptome sofort erzeugen und hemmen, indem sie das Licht ein- und ausschalten. Diese Forschungstechnik, die 2005 von Deisseroth in Stanford entwickelt wurde, ist als Optogenetik bekannt.
Das Team untersuchte Mäuse in einem depressionsähnlichen Zustand mit niedriger Motivation, der durch milde Stressoren hervorgerufen wurde, deren VTA-Neuronen optogenetisch modifiziert waren.
„Bei einer Lichtstimulation der VTA-Dopamin-Neuronen zeigten diese Mäuse einen starken Anstieg des Fluchtverhaltens. Sie haben sich sofort mehr Mühe gegeben, aus herausfordernden Situationen herauszukommen - und sind aus dem depressiven Zustand, in dem sie sich befanden, zu normalen Anstrengungen zurückgekehrt. “
erklärte Deisseroth.
In ähnlicher Weise sagte er, als ihm die Wahl des Zuckerwassers über die Ebene angeboten wurde, wählten die Mäuse, die sich in einem depressiven Zustand befunden hatten, das Zuckerwasser viel häufiger, als ihre VTA-Dopamin-Neuronen durch Beleuchtung stimuliert wurden. Sie entschieden sich dafür, Vergnügen zu erleben - zurück zum normalen Niveau.
Und bemerkenswerterweise stellte Deisseroth fest, dass die VTA-Dopamin-Neuronen optogenetisch inhibiert, anstatt sie zu stimulieren, verursacht und nicht korrigiert wurden - beide Arten von Depressionssymptomen - sofort und reversibel.
"Diese Ergebnisse implizierten direkt eine einzelne Klasse von Neuronen in einer einzelnen Gehirnregion - ventrale tegmentale Dopamin-Neuronen - bei der Erzeugung und Linderung sehr unterschiedlicher depressionsbedingter Symptome, wodurch ein Rätsel in der Pathophysiologie von Krankheiten gelöst wurde", sagte Deisseroth.
Und doch blieb noch eine wichtige Frage: Was machen die VTA-Dopamin-Neuronen in nachgeschalteten Schaltkreisen? Mit anderen Worten, wie werden die depressionsbedingten Steuersignale ausgelesen?
Um diese Fragen zu beantworten, führten die Forscher die Arbeit als nächsten Schritt weiter, indem sie die Auswirkungen der Aktivität von Dopamin-Neuronen im VTA auf den Nucleus Accumbens, ein Gehirnzentrum, das verschiedene Funktionen des Vergnügens beeinflussen soll, und den Ort der Wirkung von Suchtmitteln bestimmt ebenso gut wie natürlich Belohnt. Eine Veränderung des Nucleus Accumbens zu sehen, würde Aufschluss über den Mechanismus geben, wie sich die Wirkungen von VTA-Dopamin-Neuronen im Gehirn manifestieren.
„In der Tat haben wir festgestellt, dass die elektrophysiologische Darstellung der Wirkung im Nucleus accumbens durch die Aktivierung von VTA-Dopamin-Neuronen tatsächlich grundlegend verändert wird. Wenn wir die VTA-Dopamin-Neuronen aktivieren, beeinflusst dies die Kodierung der physischen, motivierten Aktion durch den Nucleus accumbens. “
betonte Deisseroth. Zusammen stellten diese Ergebnisse einen lang ersehnten Einblick in die Ursachen und das Verhalten von Depressionen dar.
Obwohl die Ergebnisse von Bedeutung sind, warnte Deisseroth, der auch praktizierender Psychiater ist, vor Depressionen und anderen psychischen Erkrankungen, die komplex, multidimensional und von Patient zu Patient verschieden sind. Die Symptome der Depression werden sicherlich von vielen neuronalen Schaltkreisen beeinflusst, sagte er.
„Trotzdem ist die von uns untersuchte VTA-Dopamin-Schaltung sowohl bei Nagetieren als auch beim Menschen sehr ähnlich. Und wir haben gezeigt, dass die Neuronen in diesem Kreislauf spezifisch verschiedene Symptome einer Depression verursachen, korrigieren und codieren. Dies ist ein bedeutender Fortschritt in unserem Verständnis der biologischen Grundlagen von Depressionen und verwandten Verhaltensweisen mit vielversprechenden Auswirkungen auf die zukünftige Forschung. “
sagte Deisseroth.
Eine kürzlich veröffentlichte Studie, die letzte Woche von Forschern der University of Queensland in Australien veröffentlicht wurde, fand den Mechanismus, warum körperliche Betätigung die Anzahl der Stammzellen erhöht, die aktiv neue Nervenzellen im Gehirn erzeugen, was den normalerweise mit dem Alter der Tiere beobachteten Rückgang rückgängig macht.
"Wir haben herausgefunden, dass das Wachstumshormon (GH), das ursprünglich als wirksamer Stimulator für das Wachstum von Tieren entdeckt wurde, im Gehirn laufender Tiere erhöht ist und dass dies die Aktivierung neuer neuronaler Stammzellen stimuliert."
QBI-Wissenschaftler Dr. Daniel Blackmore sagte.
Die Studie wurde an älteren Mäusen durchgeführt, die den gleichen kognitiven Rückgang zeigen wie Menschen.
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Quellen:
Chaudhury, Dipesh. (2012-12-12) Schnelle Regulation des Verhaltens bei Depressionen durch die Kontrolle von Mittelhirn-Dopamin-Neuronen. Natur, 351. DOI: 10.1038 / nature11713
Tye, Kay M. (2012-12-12) Dopamin-Neuronen modulieren die neuronale Kodierung und die Expression von depressionsbedingtem Verhalten. Natur, 2877. DOI: 10.1038 / nature11740
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2012-12/sumc-rir121112.php
Blackmore DG, Vukovic J, Waters MJ und Bartlett PF. (2012) GH vermittelt die übungsabhängige Aktivierung von neuronalen SVZ-Vorläuferzellen in älteren Mäusen. PloS eins, 7 (11). PMID: 23209615