Tha dùil gu bheil freagairt ann an eanchainn an duine gu duais (2001)

BEACHDAN: Bidh duaisean neo-fhaicsinneach a ’leantainn gu spìcean nas motha de dopamine. Is e seo a tha a ’dèanamh porn eadar-lìn aig astar àrd eadar-dhealaichte bho porn den àm a dh’ fhalbh
 
J Neurosci. 2001 Apr 15;21(8):2793-8.
 

Stòr

Roinn Saidheansan Eòlas-inntinn agus Giùlan, Sgoil Leigheas Oilthigh Emory, Atlanta, Georgia 30322, USA. [post-d fo dhìon]

Abstract

Tha cuid de chlasaichean brosnachaidh, leithid biadh is drogaichean, air leth èifeachdach ann a bhith a ’gnìomhachadh roinnean duais. Tha sinn a ’sealltainn ann an daoine gum faod gnìomhachd anns na roinnean sin a bhith air atharrachadh le ro-aithris lìbhrigeadh dà òrdugh brosnachail tlachdmhor, sùgh mheasan air a lìbhrigeadh gu beòil agus uisge. A ’cleachdadh ìomhaighean ath-shuidheachadh magnetach gnìomh, b’ e a ’ghnìomhachd airson a bhith a’ duaiseachadh brosnachaidh anns an dà chuid niuclas accumbens agus cortex orbitofrontal medial nuair a bha na brosnachaidhean ro-innseach. A bharrachd air an sin, cha robh roghainn ainmichte nan cuspairean airson sùgh no uisge ceangailte gu dìreach ri gnìomhachd ann an roinnean duais ach an àite sin chaidh a cheangal ri gnìomhachd ann an cortex sensorimotor. Airson brosnachaidhean tlachdmhor, tha na co-dhùnaidhean sin a ’moladh gu bheil ro-innseachd ag atharrachadh freagairt roinnean duais daonna, agus faodar roghainn cuspaireil a sgaradh bhon fhreagairt seo.

Ro-ràdh

Tha a bhith a ’sireadh dhuaisean nàdurrach leithid biadh, deoch, agus feise na phrìomh bhuaidh bhon taobh a-muigh air giùlan dhaoine. Ach a dh ’aindeoin sin, tha a’ cheist mu mar a tha duaisean a ’toirt buaidh air giùlan dhaoine fhathast gun fhuasgladh. Tha mòran fhactaran ann a tha a ’cur ris a’ bheàrn seo nar n-eòlas; ge-tà, tha aon chnap-rathaid air a bhith duilich a bhith a ’mìneachadh agus a’ tomhas buaidhean iomallach dhuaisean air giùlan daonna no gnìomhachd eanchainn. Ann am beathaichean, tha duais air a mhìneachadh mar bhun-bheachd obrachaidh: thathas a ’meas gu bheil brosnachadh buannachdail ma tha e a’ daingneachadh giùlan gu deimhinneach (Hull, 1943; Rescorla agus Wagner, 1972; Robbins agus Everitt, 1996), is e sin, gu earbsach a ’meudachadh coltas an giùlain. Tha an aon bhun-bheachd a ’buntainn ri daoine; ge-tà, tha comas aig daoine a h-uile seòrsa smachd gnìomh a chuir an gnìomh air na gnìomhan aca, agus mar sin tha measaidhean giùlain leotha fhèin nan dòigh neo-iomlan airson giollachd duais a dhearbhadh. San aon dòigh, tha aithisgean soilleir de rudan is nach toil leotha, ie, roghainnean, air am measgachadh le beachd pearsanta neach mu na rudan as toil leotha agus na tha iad a ’roghnachadh aithris. Gus faighinn thairis air na duilgheadasan deuchainneach seo, bu mhath le aon sùil a chumail air toradh giùlan aig an aon àm, roghainn cuspaireil, agus freagairt eanchainn rè gnìomh air a dheagh mhìneachadh. A ’gabhail dòigh-obrach mar seo, tha sinn ag aithris an seo gu bheil gnìomhachd ann an roinnean duais daonna air a cheangal nas dlùithe ri ro-aithris sreath de bhrosnachaidhean tlachdmhor na le roghainnean ainmichte soilleir.

Ann an daoine, faodar gnìomhachd raointean duais a bhith air am faicinn le ìomhaighean ath-shuidheachadh magnetach gnìomh (fMRI) às deidh rianachd dhrogaichean, leithid cocaine (Breiter et al., 1997); ge-tà, is dòcha nach bi in-ghabhaidhean mar sin a ’riochdachadh giollachd duais àbhaisteach air sgàth gach buaidh cungaidh-leigheis dìreach agus neo-dhìreach air cocaine. A bharrachd air an sin, faodaidh drogaichean mar cocaine a bhith ag obair air diofar phàirtean den t-siostam duais na dhuaisean nàdurrach mar biadh agus uisge (mar a theirear riutha).Bradberry et al., 2000; Carelli et al., 2000). Faodaidh duaisean cumhaichte, me airgead, obrachadh air diofar phàirtean den t-siostam duais (Thut et al., 1997; Elliott et al., 2000; Knutson et al., 2000) agus dh ’fhaodadh nach eil e na dhearbhadh iomchaidh de chuairtean duais bun-sgoile ann an daoine. Tha dòigh eile air a mholadh le deuchainnean a tha a ’sealltainn gu bheil ro-innseachd brosnachaidh buannachdail na pharamadair èiginneach airson slighean duais a ghnìomhachadh (Schultz et al., 1992, 1997; Schultz, 1998; Garris et al., 1999). Tha clàran fiosaigeach ann an primates nonhuman air dearbhadh gu bheil neurons ann an roinnean mar an sgìre teasach ventral (VTA), niuclas accumbens, agus striatum ventral a ’freagairt ann an dòigh atharrachail ri brosnachaidhean buannachdail leithid sùgh mheasan no uisge (Shidara et al., 1998). Mar sin, is dòcha gum bi ro-innseachd sreath de bhrosnachaidhean fhèin a ’fastadh structaran neòil co-cheangailte ri duais ann an dòigh a tha furasta aithneachadh le fMRI. A bharrachd air an sin, tha modalan teòiridheach de sgaoileadh dopamine a ’moladh gum bu chòir duaisean neo-fhaicsinneach barrachd gnìomhachd a bhrosnachadh anns na roinnean sin (Schultz et al., 1997). Dh'fheuch sinn ris a ’bheachd seo a dhearbhadh le bhith a’ cleachdadh fMRI gus buaidh ro-innseachd air freagairtean eanchainn daonna a thomhas gu sreathan de bhrosnachaidhean punctate, tlachdmhor.

MATHANAN AGUS MODHAN

Cuspairean. Chaidh fichead 'sa còig inbheach àbhaisteach tro sganadh fMRI fhad' s a bha iad a 'faighinn ìrean beaga de sùgh mheasan beòil no uisge. Bha na cuspairean a ’dol bho aois bho 18 gu 43, agus thug a h-uile cuspair cead fiosraichte airson protocol a chaidh aontachadh le Comataidh Sgrùdaidh Daonna Oilthigh Emory.

Gnìomh deuchainneach. Fhad ‘s a bha iad san sganair, fhuair cuspairean tomhas beag de shùgh mheasan agus uisge air an lìbhrigeadh gu beòil ann an dòigh a bha dùil no nach gabh a thomhas. Thagh sinn liubhairt òrdugh de shùgh mheasan agus uisge airson trì adhbharan: (1) tha daoine a ’faicinn gu bheil an dà chuid sùgh agus uisge tlachdmhor gu cuspaireil; (2) tha an dà chuid brosnachaidh air an cleachdadh gu riaghailteach mar bhrosnachadh brosnachaidh fhad ‘s a bhios iad a’ trèanadh phrìomhairean neo-dhaonna air gnìomhan giùlain; agus (3) bidh neurons dopaminergic midbrain, agus is dòcha na neurons ris am bi iad a ’pròiseict, a’ nochdadh atharrachaidhean mean air mhean ann an ìre losgaidh mar ghnìomh de ro-aithris ùineail brosnachaidhean sreathach (Schultz et al., 1992). Fhuair com-pàirtichean an dà chuid an sùgh agus an uisge ann an dòigh a bha dùil no nach gabh a thomhas ann an dà ruith sganaidh (Fig. 1). Rè an ruith a bha dùil, chaidh boltaichean sùgh is uisge atharrachadh aig amannan stèidhichte de 10 sec. Rè an ruith neo-fhaicsinneach, chaidh òrdugh sùgh is uisge air thuaiream, agus chaidh an ùine brosnachaidh a chuir air thuaiream cuideachd le bhith a ’samplachadh cuairteachadh eadar-ama Poisson le cuibheas de 10 sec. Mhair gach ruith 5 min, agus chaidh òrdugh an dà ruith (ro-innseach no ro-innseach) air thuaiream thar chuspairean. Leis nach robh fios dè an ùine a bh ’ann a bhith a’ freagairt air an dàrna cuid dùil no ro-innseachd agus air sgàth ‘s gum faodadh atharrachadh suidheachadh gu tric a bhith ag adhbhrachadh eadar-obrachadh le chèile, ie,“ ro-innseachd na ro-innseachd, ”roghnaich sinn na cumhaichean a sgaradh thairis air sgrìoban scan seach a bhith a’ cleachdadh blocaichean suidheachadh nas lugha. taobh a-staigh ruith scan. Leis gu robh a h-uile taobh den deuchainn a ’crochadh air a bhith a’ làimhseachadh ro-innseachd, roghnaich sinn gun a bhith ag ath-aithris shuidheachaidhean taobh a-staigh chuspairean agus an àite sin chuir sinn fòcas air sgrùdadh àireamh nas motha de chuspairean.

Fig. 1.  

Dealbhadh an deuchainn fMRI. Chaidh dealbhadh bàillidh 2 × 2 a chleachdadh, le factaran roghainn (sùgh no uisge) agus ro-innseachd (ro-innseach no ro-innseach). Fhuair na cuspairean bolus 0.8 ml de shùgh is uisge ann an òrdugh a bha dùil no nach robh dùil. A ’cleachdadh fMRI co-cheangailte ri tachartas, chaidh gnìomhachd eanchainn a sgrùdadh a rèir roghainn agus ro-innseachd, a bharrachd air an eadar-obrachadh eatorra.

Fhuair na cuspairean bolus beòil 0.8 ml de gach cuid sùgh mheasan agus uisge tro dhà phìob plastaig. Bha beul-beul a ’cumail cinn an tubair na àite thairis air an teanga, leis an sùgh mheasan air a thoirt a-steach bho thaobh clì a’ bheul agus an uisge bhon taobh cheart. Bha na tiùban ∼10 m de dh'fhaid agus bha iad ceangailte ri pumpa dà-steallaire fo smachd coimpiutair (Harvard Apparatus, Holliston, MA) taobh a-muigh seòmar an sganair. Cha do rinn cuspairean gnìomh sam bith eile rè sganadh agus chaidh iarraidh orra dìreach an lionn a shlugadh gach uair a chaidh a rianachd. Às deidh an t-seisean scan, chaidh cuspairean a thoirt seachad airson an roghainn siùbhlach.

Togail dàta MRI. Chaidh sganadh a dhèanamh air sganair 1.5 Tesla Philips NT. Às deidh dhaibh sganadh anatomical le cuideam àrd T1 fhaighinn, chaidh cuspairean fo dhà ruith gnìomh làn-eanchainn de sganaidhean 150 gach fear (ìomhaighean mac-planar, mac-talla ath-ghairm caisead; ùine ath-aithris, 2000 msec; àm mac-talla, 40 msec; ceàrn flip, 90 °; 64 × 64 matrix, sliseagan axial 24 5 mm a chaidh fhaighinn co-shìnte ri loidhne commissural anteroposterior) airson tomhas buaidh ocsaideanachadh ìre fuil-eisimeil (BOLD) (BOLD) (Kwong et al., 1992; Ogawa et al., 1992). Chaidh gluasad cinn a lùghdachadh le bhith a ’pleadhadh agus a’ cuingealachadh.

Mion-sgrùdadh. Chaidh an dàta a sgrùdadh le bhith a ’cleachdadh Mapadh Parametric Staitistigeil (SPM99; Wellcome Roinn Cognitive Neurology, Lunnainn, RA) (Friston et al., 1995b). Chaidh ceartachadh gluasaid chun a ’chiad scan gnìomh a dhèanamh taobh a-staigh cuspairean a’ cleachdadh cruth-atharrachadh cruaidh-chorp sia-paramadair. Leis gu bheil slugadh gu do-sheachanta ag adhbhrachadh gluasad mòr ceann, chaidh na paramadairean ceartachaidh gluasad a chleachdadh cuideachd gus faighinn a-mach an robh gluasad cinn gu math eadar-dhealaichte eadar na cumhaichean. Chaidh ciall nan ìomhaighean a chaidh a cheartachadh le gluasad a chlàradh an uairsin gu MRI structarail 24-slice an neach fa leth a ’cleachdadh cruth-atharrachadh 12-paramadair affine. Chaidh na h-ìomhaighean an uairsin a dhèanamh àbhaisteach gu spàsail gu teamplaid Institiùd Neurological Montreal (MNI) (Talairach agus Tournoux, 1988) le bhith a ’cur an sàs cruth-atharrachaidh affine 12-paramadair, air a leantainn le warping neo-àbhaisteach a’ cleachdadh gnìomhan bunait (Ashburner agus Friston, 1999). Chaidh ìomhaighean a ghluasad an dèidh sin le kernel Gaussach isotropic 8 mm agus bann-pas air a shìoladh anns an raon ùine. Chaidh mion-sgrùdadh staitistigeil air thuaiream, co-cheangailte ri tachartas, a dhèanamh le SPM99 (Friston et al., 1995a, 1999). Chaidh an deuchainn a sgrùdadh mar dhealbhadh factaraidh 2 × 2. An toiseach, chaidh modail sreathach coitcheann fa leth (GLM) a shònrachadh airson gach cuspair, le ceithir cumhaichean a ’riochdachadh nan ceithir seòrsachan tachartais a dh’ fhaodadh a bhith ann: lionn a tha ro-innseach-roghnaichte, fluid ro-innseach-neo-roghnaichte, lionn neo-fhaicsinneach-roghnach, agus lionn neo-fhaicsinneach-neo-roghnaichte. Chaidh ceithir vectaran de ghnìomhan delta le amannan a rèir gach tachartas a chruthachadh airson gach aon de na ceithir cumhaichean. Chaidh iad sin a dhearbhadh le gnìomh freagairt hemodynamic gnèitheach agus chaidh iad a-steach do mhaitrix dealbhaidh ceithir-colbh. Chaidh ciall gach ruith scan a thoirt air falbh air stèidh voxelwise. Rinn sinn obrachadh a-mach trì ìomhaighean iomsgaradh dà-thaobh a bha a ’freagairt ri prìomh bhuaidhean roghainn [vectar iomsgaradh (1-11-1)], ro-innseachd [vectar iomsgaradh (11-1-1)], agus an teirm eadar-obrachaidh [vector coimeas (1) -1-11)]. Tha an eadar-obrachadh a ’toirt cunntas air mar a tha dùil-beatha ag atharrachadh buaidh roghainn. Chaidh na h-ìomhaighean eadar-dhealaichte fa leth sin a thoirt a-steach do sgrùdadh dàrna ìre, a ’cleachdadh aon-sampall air leth t deuchainn (df = 24) airson gach taobh de gach teirm san GLM (sia eadar-dhealachaidhean gu h-iomlan). Chuir sinn sìos na mapaichean staitistigeil geàrr-chunntais sin aig p <0.001 (neo-cheartaichte airson ioma-choimeas). Chaidh na mapaichean sin a chòmhdach thairis air ìomhaigh structarail àrd-rùn ann an stiùireadh MNI.

Modail teòiridheach. Mar inneal airson an dà chuid a bhith a ’dealbhadh agus a’ mìneachadh an deuchainn fMRI, chleachd sinn modail lìonra neural a bh ’ann mu thràth de sgaoileadh dopamine gus freagairt na h-eanchainn a shamhlachadh ri diofar phàtranan temporal de dhuaisean brosnachail (Fig.2). Bha am modail seo stèidhichte air an dòigh air eadar-dhealachaidhean ùineail (TD), a tha a ’postadh gu bheil stuth a tha a’ daingneachadh gu synaptically, me, dopamine, air a leigeil ma sgaoil mar fhreagairt air mearachdan ann an ro-innse duais (Schultz et al., 1997). Chaidh am modail seo a chleachdadh ann an raon farsaing de thagraidhean, a ’gabhail a-steach gnìomhan ionnsachaidh iom-fhillte leithid tàileasg (Sutton, 1988; Tesauro agus Sejnowski, 1989), a bharrachd air a bhith a ’ro-innse gu soirbheachail gnìomhachd neurons dopamine ann an grunn paraidean dìon (Houk et al., 1995; Montague et al., 1995) agus gnìomhan òrdachadh motair (Berns agus Sejnowski, 1998).

Fig. 2.  

Modail lìonra nàdurrach den deuchainn agus na roinnean eanchainn co-cheangailte ri giullachd fiosrachaidh. A, Tha diagram a ’nochdadh ar beachd-bharail air mar a dh’ fhaodadh an sreath de bhrosnachaidhean buaidh a thoirt air toradh dopaminergic. Anns a ’bheachd seo, tha sinn air comharrachadh gum faodadh atharrachaidhean ann an toradh dopaminergic buaidh a thoirt air structaran neòil targaid ann an dòigh a tha furasta aithneachadh ann an tomhas fMRI BOLD. Thathas a ’sealltainn gu bheil an sùgh agus an uisge an dà chuid mothachaidh (teilgeadh bho àm crìochnaichtebogsa uinneig) agus duais (an r slighean) riochdachaidhean a thaobh a ’bhuaidh aca air gnìomhachd dopaminergic. Gus freagairt hemodynamic ris an robh dùil a ghineadh bhon bheachd-bharail seo, rinn sinn uinneag ùine crìochnaichte (bogsaichean beaga airson sùgh is uisge), a cho-dhùin luach an duais sa bhadr(t) (1 ma thachair sùgh, 0.5 ma thachair uisge, agus 0 mura do thachair brosnachadh). Bidh an gluasad seo gu neo-riaghailteach a ’suidheachadh sùgh gu dà uair luach uisge. Chan eil seo cudromach airson a ’phrìomh dhùil a ghineadh am modail.B, Buaidh dopamine ro-mheasta airson sreathan ro-innseach agus neo-fhaicsinneach de lìbhrigeadh sùgh is uisge. Ais chòmhnard tha àireamh scan. Ais inghearach a bheil an fhreagairt hemodynamic ris a bheil dùil air a ro-innse le modail eadar-dhealachadh ùineail. An sgèile air an axis dhìreach tha e neo-riaghailteach. Is e a ’phuing chudromach ri thoirt fa-near gu bheil an ruith a tha dùil a’ dol air adhart gu 0, ach tha an ruith neo-fhaicsinneach fhathast àrd-leud air feadh. Chaidh na lorgan a chruthachadh le bhith a ’dearbhadh kernel freagairt hemodynamic le toradh modail eadar-dhealachaidh ùineail. Bha seo a ’moladh gum biodh am freagairt cuibheasach BOLD nas motha nuair nach robh na brosnachaidhean ro-innseach.

Ann an ùine ghoirid, tha ionnsachadh TD an urra ri dà phrìomh bharail. An toiseach, bidh atharrachadh geàrr-ùine ann an cuairteachadh neòil sònraichte a ’tachairt leis an amas ro-innse suim lasaichte de dhuaisean san àm ri teachd. Tha mìneachadh duais an urra ris a ’cho-theacsa anns am faighear e. Ma tha duais putative a ’meudachadh giùlan sònraichte, tha e air a mheas mar dhaingneachadh adhartach. A rèir staid a-staigh a ’bheathaich, is dòcha nach bi an aon duais a’ daingneachadh giùlan, me, nuair a tha am beathach air a chuairteachadh. Ann an co-theacsa deuchainn fMRI, a tha gu h-àbhaisteach mì-nàdarrach, tha stuth blasda eòlach mar uisge no sùgh mheasan air fhaicinn mar chuspair tlachdmhor agus mar sin buannachdail. San dàrna àite, tha ro-innse duais an urra ri riochdachadh gnàthach seata brosnachaidh. Tha an riochdachadh brosnachaidh caran neo-riaghailteach anns a ’mhodail, agus tha e a’ toirt a-steach beagan riochdachaidh air ais tro ùine, ie, lorg brosnachaidh. Airson stuthan mar uisge no sùgh mheasan, tha an dà chuid tomhasan mothachaidh (me, teòthachd agus mothachadh tactile air an teanga) agus an fhìor dhuais, a tha gu pearsanta a ’faighinn tlachd mar thoileachas. Mar sin, tha e reusanta beachdachadh air na tomhasan tactile de lìbhrigeadh fluid mar an dà chuid neodrach agus eadar-dhealaichte bhon taobh buannachdail. San aon dòigh, thathas a ’meas gu bheil na tomhasan sònraichte sin air an giullachd le diofar chuairtean eanchainn, a dh’ fhaodar a shamhlachadh le fMRI. Gus toradh a ’mhodail a mhapadh air tomhas a tha coltach ris an tomhas a fhuaireadh le fMRI, thug sinn geàrr-chunntas air toraidhean an dà chuid na slighean neodrach agus buannachdail, a bha sinn a’ gabhail ris a bha a ’tighinn còmhla anns an striatum ventral agus niuclas accumbens. Tha sinn ag aideachadh nach eil fianais dhìreach ann airson seo, agus a rèir an gabhadan sònraichte, faodaidh dopamine buaidh caochlaideach a thoirt air gnìomhachd neuronal. Chaidh an dearbh dhealbhadh deuchainneach a thoirt a-steach don mhodail, a bha coltach ri Matlab 5.3 (MathWorks, Natick, MA). Chaidh na toraidhean a bha a ’co-fhreagairt an dà chuid na neurons dopamine putative agus na làraich ro-mheasaidh aca a thomhas airson na ruith ro-innseach agus neo-dùil (Fig. 2).

Bu chòir dhuinn a bhith faiceallach innse do leughadairean gu bheil ar cleachdadh air a ’mhodal eadar-dhealachaidh ùineail gus ar dealbhadh agus ar mìneachadh às deidh sin (gu h-ìosal) a mhìneachadh stèidhichte air a shoirbheachadh roimhe ann a bhith a’ toirt cunntas air atharrachaidhean ann an toradh spike ann an neurons dopaminergic ann am prìomhairean a tha a ’dèanamh gnìomhan giùlain co-cheangailte. Tha tuairisgeulan computational so-chreidsinneach eile a dh ’fhaodadh a bhith gu leòr.

TORAIDHEAN

Às deidh na sganaidhean, chaidh cuspairean a cheasnachadh mun roghainn as fheàrr leotha airson an dà bhrosnachadh. B ’fheàrr le ochd-deug de chuspairean 25 (72%) sùgh, agus b’ fheàrr leis a ’chòrr uisge. Bha roghainn sònraichte aig a ’mhòr-chuid de chuspairean airson aon no an tè eile, ged nach do dh’ iarr sinn orra seo a thomhais. Ged a bha gluasad cinn mòr ann rè na sganaidhean, bha a h-uile eadar-theangachadh agus cuairteachadh timcheall air gach brosnachadh beag mar as trice agus cha robh iad gu math eadar-dhealaichte eadar gin de na cumhaichean. Mar eisimpleir, b ’e an eadar-theangachadh cuibheasach ± ​​SD a bha co-cheangailte ri gach brosnachadh 0.041 ± 0.069 mm anns an t-suidheachadh a bha dùil agus 0.044 ± 0.069 mm anns an t-suidheachadh neo-fhaicsinneach (càraid) t deuchainn;p = 0.853).

Is iongantach an fhreagairt eanchainn don t-sruthan as fheàrr le glè bheag de ghnìomhachd eadar-dhealaichte an coimeas ris an t-sruthan neo-roghnaichte (Clàr1). Cha do choimhead sinn eadar-dhealachadh gnìomhachd mòr sam bith ann an roinnean duais clasaigeach leithid an niuclas accumbens, hippocampus, no cortex prefrontal medial. Thachair an atharrachadh gnìomhachd bun-sgoile airson neo-roghnaichte> as fheàrr anns an cortex somatosensory ann an sgìre faisg air sgìre a ’bheul is an teanga (t = Co-chomharran 4.19, MNI, −60, −12, 16).

Faic an clàr seo:  

Clàr 1.  

Roinnean eanchainn a ’nochdadh atharrachaidhean mòra ann an gnìomhachd tomhaiste (p <0.001 neo-cheartaichte; meud brabhsair> 10 voxels, ach far a bheil e air a chomharrachadh)

Bha prìomh bhuaidh an dùil gu mòr nas motha na prìomh bhuaidh roghainn (Fig. 3). Airson an ruith neo-fhaicsinneach an coimeas ris an ruith a bha dùil, chaidh gnìomhachd dà-thaobhach a choimhead ann an raon mòr de cortex orbitofrontal medial a bha a ’toirt a-steach na niuclas accumbens (Clàr 1). Bha raointean gnìomhachaidh a bharrachd a ’toirt a-steach raon mòr de cortex parietal gu dà-thaobhach agus gu paracentrally agus gnìomhachd beag fòcas anns an dà chuid niuclas mediodorsal clì an thalamus agus cerebellum ceart. Leis nach robh gin de na roinnean sin a ’dol an-sàs ann am prìomh bhuaidh roghainn, bha iad air an cur an gnìomh le brosnachaidhean neo-fhaicsinneach, ge bith dè an roghainn a bh’ ann. Airson an ruith ro-innseach an coimeas ris an ruith neo-fhaicsinneach, chaidh raon de na gyrus temporal adhartach ceart a chuir an gnìomh, a bharrachd air gnìomhachd fòcasach anns na gyrus precentral clì agus cortex orbitofrontal lateral ceart.

Fig. 3.  

Sheall prìomh bhuaidh na ro-innseachd gun robh barrachd buaidh BOLD aig roinnean co-cheangailte ri duais do na brosnachaidhean nach robh dùil. A, Tha plèanaichean stèidhichte aig (0, 4, −4) a ’sealltainn gu bheil niuclas dà-thaobhach accumbens / ventral striatum (NAC) agus cortex parietal adhartach dà-thaobhach nas gnìomhaiche anns an t-suidheachadh a bha dùil. B, Bha sgìre bheag anns na gyrus temporal adhartach ceart gu ìre mhòr air a ghnìomhachadh leis na brosnachaidhean a bha dùil. Chaidh cudromachd a chuingealachadh aigp <0.001 agus ìre> 10 voxels co-shìnte.

Chomharraich an eadar-obrachadh eadar roghainn agus ro-innseachd raointean anns an robh aon bhuaidh ag atharrachadh an taobh eile gu neo-eisimeileach bhon dà phrìomh bhuaidh. Bha an insula ceart, an cingulate posterior clì, agus an cerebellum ceart a ’nochdadh eadar-obrachadh cudromach airson an eadar-dhealachadh (roghainn - neo-roghnaichte) × (ro-innseach - neo-fhaicsinneach). Cha do nochd a chaochladh, (roghnaichte-neo-roghnaichte) × (neo-fhaicsinneach-ro-innseach), gnìomhachd sam bith cudromach aig an p Ìre <0.001; ge-tà, bha sgìre bheag anns na gyrus temporal adhartach clì (co-chomharran MNI, −48, −4, −16) cudromach aig an p <0.01 ìre (t = 3.15).

Mhol an samhladh coimpiutair gum bu chòir duaisean neo-fhaicsinneach barrachd sgaoileadh dopamine a dhùsgadh na feadhainn a bha dùil (Fig.2 B). Nuair a tha dùil ri duaisean, bidh gach brosnachadh a ’dèanamh ro-innse ceart air an fhear a thig às a dhèidh, agus bidh an comharra mearachd, a thathas an dùil a bhith air a mheadhanachadh le dopamine, a’ lùghdachadh mean air mhean. Nuair a tha na duaisean neo-fhaicsinneach, chan eil cothrom ann don t-siostam ionnsachadh, agus tha an fhreagairt do gach brosnachadh nas motha.

SGEULACHDAN

Sheall na toraidhean againn dealachadh inntinneach ann am freagairt an eanchainn gu ro-innseachd agus ri aithisgean cuspaireil de roghainn. Bha freagairt an eanchainn do roghainn gu tur cortical, ach sheall an fhreagairt gu ro-innseachd gnìomhachd sònraichte de shiostaman duais a bha cuideachd aithnichte mar thargaid neurons dopaminergic midbrain. Ma tha sinn a ’gabhail ris gu bheil gnìomhachd nan raointean duais sin tlachdmhor do dhaoine, tha an lorg seo a’ toirt a-mach gum faodadh an aithisg cuspaireil de roghainn a bhith air a sgaradh bho chuairtean neòil a tha aithnichte mar cho-dhùnaidhean cumhachdach de ghiùlan cumhaichte.

Dh'adhbhraich an dà chuid an t-uisge agus an sùgh mheasan gnìomhachd mòr air feadh an eanchainn, agus ged a bha cuid den fhreagairt seo mar thoradh air taobhan motair na h-obrach, chaidh fo-sheataichean sònraichte de na roinnean sin a dhì-ghalarachadh gu tomhasan roghainn agus ro-innseachd. Bha buaidh roghainn air a chuingealachadh ri roinnean cortical co-cheangailte ri giollachd mothachaidh, agus thug an spreagadh as fheàrr leotha barrachd gnìomhachd anns na roinnean sin. Tha na roinnean sin nan laighe faisg air cortex sensorimotor a tha aithnichte a bhith air a ghnìomhachadh rè gluasadan teanga (Corfield et al., 1999) agus slugadh (Hamdy et al., 1999). Ann an obair roimhe seo air freagairt eanchainn do ghluasad teanga, chaidh an cerebellum a ghnìomhachadh gu mòr, lorg a bha gu sònraichte neo-làthaireach anns a ’phrìomh bhuaidh roghainn. Tha freagairt eadar-dhealaichte an eanchainn, ie, roghainn neo-roghnaichte, a ’toirt air falbh roinnean cumanta de ghnìomhachadh; mar sin, tha dìth gnìomhachd cerebellar a ’nochdadh nach robh coltas ann gur e gluasadan teanga eadar-dhealaichte a bu choireach ris a’ phàtran de ghnìomhachadh cortical airson roghainn cuspaireil. Bha an fhìrinn gu robh sgìre somatosensory ceangailte ri roghainn ainmichte a ’toirt beachd gun do thachair cuid de ghiollachd neòil eadar-dhealaichte airson an dà bhrosnachadh. Bha e na iongnadh gun robh seo follaiseach ann an raon giullachd mothachaidh bun-sgoile agus chan ann ann an raointean duais clasaigeach. Ged a b ’fheudar do chuspairean aon susbaint a shònrachadh thairis air an fhear eile mar an roghainn a b’ fheàrr leotha, chaidh an dà fhliuchas a thaghadh a dh'aona ghnothach airson a bhith tlachdmhor, a ’dol an aghaidh aon dhiubh a bhith casgach. Leis gu robh an dà fhliuchas tlachdmhor san fharsaingeachd, is dòcha nach robh buaidh roghainn làidir gu leòr airson eadar-dhealachadh mòr gnìomhachd ann an roinnean duais. Bhiodh seo co-chòrdail ri co-dhùnaidhean gu bheil neurons dopamine midbrain air an cur an gnìomh gu fàbharach le brosnachadh brosnachail seach aversive (Mirenowicz agus Schultz, 1996). Ach a dh ’aindeoin sin, tha na co-dhùnaidhean againn a’ moladh eadar-dhealachadh siostam de roghainn cuspaireil bho dhuais shìmplidh, a tha a ’toirt taic do bharailean roimhe nach eil“ ag iarraidh ”an aon rud ri“ toigh ”(Robinson agus Berridge, 1993).

Eu-coltach ri buaidh roghainn, bha neo-sheasmhachd ceangailte mar phrìomh bhuaidh chudromach le gnìomhachd anns an niuclas accumbens, thalamus, agus cortex orbitofrontal medial, ach bha ro-innseachd ceangailte gu ìre mhòr ri gnìomhachd anns na gyrus temporal adhartach ceart. Tha na seann roinnean a ’co-fhreagairt gu dlùth le làraich ro-mheasadh dopamine aithnichte (Koob, 1992; Cooper et al., 1996). Bha e na iongnadh gun robh neo-sheasmhachd, agus chan e roghainn, ceangailte ri gnìomhachd anns na raointean duais sin. Nam biodh barrachd gnìomhachd anns na roinnean sin co-cheangailte ri toileachas, dh ’fhaodadh aon cho-dhùnadh gu robh duaisean nach robh dùil nas tlachdmhoire na feadhainn a bha dùil. Ach, cha do mhothaich a ’mhòr-chuid de na cuspairean eadar-dhealachadh sam bith eadar na suidheachaidhean a bha dùil agus nach robh dùil. Nam biodh na buannachdan neo-fhaicsinneach nas tlachdmhoire na an fheadhainn a bha dùil, no a chaochladh, feumaidh seo a bhith a ’tachairt aig ìre fo-mhothachail. Tha mìneachadh eile a ’gabhail ris gu bheil dopamine air a leigeil ma sgaoil ann an suimeannan nas motha gu duaisean ris nach robh dùil (Montague et al., 1996; Schultz et al., 1997;Schultz, 1998). Faodaidh dopamine lùghdachadh a dhèanamh air excitability neuronal (Cooper et al., 1996) agus dh ’fhaodadh iad cuideachd am microvasculature a chuingealachadh gu dìreach (Krimer et al., 1998), ach tha barrachd gnìomhachd accumbens cuideachd air a bhith co-cheangailte ri toileachas pearsanta cocaine (Breiter et al., 1997). Tha na co-dhùnaidhean sin a ’moladh gum faodadh an àrdachadh a chaidh fhaicinn againn ann an gnìomhachd le neo-sheasmhachd a bhith co-cheangailte ri barrachd sgaoileadh dopamine, an dàrna cuid air sgàth gu bheil na pròiseactan accumbens chun VTA no seach gu bheil e a’ faighinn ro-mheasadh bhon VTA, a bhiodh an dàrna cuid a rèir toraidhean a ’mhodail. Bu chòir an eadar-mhìneachadh seo a bhith air a theannadh le dà fhìrinn chudromach: (1) chan eil fios dè na h-innleachdan a chuireadh càraid de sgaoileadh dopaminergic gu atharrachaidhean anns a ’chomharradh BOLD, agus (2) chan eil tomhas neo-eisimeileach againn de sgaoileadh dopaminergic, dìreach atharrachaidhean anns an fhreagairt BOLD. Tha an comas gu bheil sinn a ’cumail sùil air atharrachaidhean neo-dhìreach ann an gnìomhachd dopaminergic brosnachail ach chan urrainnear a cho-dhùnadh gu mì-chothromach ann an deuchainn fMRI. Tha e, ge-tà, co-chòrdail ri co-dhùnaidhean roimhe seo a ’cleachdadh tomagrafaireachd sgaoilidh positron gu bheil dopamine air a leigeil a-steach don striatum ventral fo chumhachan brosnachadh airgid (Koepp et al., 1998). Còmhla ri buaidh leudachaidh neo-dùil, tha e cuideachd co-chòrdail ri buaidhean beachd-bharail dopamine air “buannachd” neuronal (Cohen agus Servan-Schreiber, 1992), leis an toradh deireannach gun èirich cuid de roinnean agus cuid eile a ’lughdachadh.

Bha na roinnean sònraichte a chaidh an cur an gnìomh an ìre mhath neo-fhaicsinneach a rèir roinnean eanchainn co-cheangailte ri gnìomhan appetitive. A bharrachd air na nucleus accumbens, sheall an cortex orbitofrontal medial prìomh bhuaidh airson neo-sheasmhachd. Chaidh an roinn seo a shealltainn ann an primates gus an dà chuid taobhan buannachdail agus neodrach de mhothachadh blas a thoirt còmhla agus thathas den bheachd gu bheil e a ’nochdadh gu sònraichte luachan brosnachail nan gluasadan sin (Rolls, 2000). Tha neurons anns an roinn seo cuideachd a tha a ’dèanamh leth-bhreith air roghainn dàimheach airson duais (Tremblay agus Schultz, 1999). Tha an cortex orbitofrontal mar as trice duilich a bhith a ’dèanamh ìomhaigh le fMRI air sgàth an artifact buailteach bho na sinuses nasal (Ojemann et al., 1997). Ach, tha an sgìre a dh ’ainmich sinn mar as trice nas fheàrr agus nas faiceallach na an àite artifact àbhaisteach. Chaidh an roinn seo a lorg roimhe seo a ’freagairt air blasan tlachdmhor (Francis et al., 1999). Is dòcha nach robh dàrna sgìre, anns an lobe parietal adhartach, co-cheangailte ri taobhan buannachdail den ghnìomh ach mar thoradh air atharrachaidhean ann an aire. Bha an sgìre seo air a bhith an sàs ann an aire lèirsinneach roimhe seo, gu sònraichte aig àm brisidhean dùil (Nobre et al., 1999). Bha sgìre eile, anns an cortex temporal clì, a ’nochdadh atharrachadh mòr thar-chrìochan le neo-dùil. Ann an deuchainnean fMRI o chionn ghoirid, tha an lobe temporal chlì air a bhith co-cheangailte ri bhith a ’giullachd ro-innseachd brosnachaidh sreathach (Bischoff-Grethe et al., 2000). An seo, bidh sinn a ’leudachadh na co-dhùnaidhean roimhe seo bho bhrosnachaidhean neodrach gu brosnachaidhean tlachdmhor, a’ moladh gum faodadh an roinn seo sgrùdadh coitcheann a dhèanamh air ro-innseachd gu neo-eisimeileach bho fhaireachdainn brosnachaidh.

Tha na roinnean eanchainn a dh ’ainmich sinn mar a bhith a’ freagairt gu neo-dùil ann an dòigh dhìreach no modulatory air a bhith an sàs ann an grunn deuchainnean air duais ionmhasail. Faodaidh airgead a bhith buannachdail dha daoine, ach tha e a ’daingneachadh a-mhàin air sgàth gu bheil e air na togalaichean sin fhaighinn tro shuidheachadh iom-fhillte. Coltach ris an lorg gu bheil cocaine ag obair air diofar neurons na luchd-neartachadh nàdurrach (Carelli et al., 2000), tha e comasach gum bi luchd-neartachaidh cumhaichte, leithid airgead, ag obair air diofar shiostaman neòil na neartaichean nàdarra leithid biadh is uisge. Tha gnìomhachd anns an dà chuid an striatum ventral agus midbrain air a cheangal le ìrean iomlan de dhuais ionmhasail (Thut et al., 1997;Delgado et al., 2000; Elliott et al., 2000; Knutson et al., 2000), co-dhùnadh gu sònraichte neo-làthaireach anns na toraidhean againn. Mar a chaidh ainmeachadh roimhe, bha an dà chuid an sùgh agus an uisge beagan tlachdmhor, agus mar sin is dòcha nach robh eadar-dhealachadh mòr ann an duais iomlan, ged a ghabh sinn ri eadar-dhealachadh beag anns a ’mhodal teòiridheach. Cuideachd, cha do chleachd sinn brosnachadh brosnachail sam bith no rud sam bith a dh ’fhaodar a mhìneachadh mar dhuais àicheil, a dh’ fhaodadh a bhith mar thoradh air an eadar-dhealachadh seo. Gu h-inntinneach, bha na roinnean a dh ’ainmich sinn mar aon chuid gu dìreach fo bhuaidh no air am meudachadh le neo-chunbhalachd a’ freagairt ris na roinnean a chaidh a lorg roimhe seo a bhith mothachail do eisimeileachd co-theacsa duais ionmhasail (Rogers et al., 1999; Elliott et al., 2000). Gu sònraichte, chaidh an dà chuid an cingulate subgenual agus thalamus medial a cheangal ri neo-chunbhalachd san sgrùdadh againn agus chaidh a lorg gu robh iad an urra ri co-theacsa Elliott et al. (2000).

Leis gun robh ro-innseachd ag atharrachadh buaidh roghainn, tha e cudromach dealachadh a dhèanamh eadar na stòran ro-innse a dh ’fhaodadh a bhith ann. Ann an deuchainn fuarachaidh clasaigeach, bidh brosnachadh neodrach a ’tighinn ron duais. Às deidh trèanadh, thig an spreagadh a bha roimhe neodrach gu bhith na ro-innseadair, no na bhrosnachadh suidheachadh. Leis nach eil mòran dàta ann mu chleachdadh brosnachaidh beòil ann am fMRI, roghnaich sinn an deuchainn agus an smachd a dhèanamh nas sìmplidhe airson taobhan motair na h-obrach le bhith a ’cleachdadh dà bhrosnachadh beòil eadar-dhealaichte, uisge agus sùgh mheasan. Mar sin, is dòcha gun tàinig stòr an ro-innse san deuchainn againn bhon t-sreath de bhrosnachadh fhèin. Ann an cuid de dhòighean, tha seo nas sìmplidh na bhith a ’toirt a-steach modh brosnachaidh eile, leithid sealladh lèirsinneach, ach leis gu robh an dà bhrosnachadh brosnachail, chan urrainn dhuinn co-dhùnaidhean sam bith a dhèanamh a thaobh pròiseas fuarachaidh. An dà chuid am modail teòiridheach (Schultz et al., 1997) agus dàta neurophysiologic (Schultz et al., 1992, 1993) moladh gum bi ro-innse duais air a thomhas aig an àm ro lìbhrigeadh duais. Leis nach eil fios againn dè an ùine a tha ro-innse mar sin air a thomhas, roghnaich sinn sgrùdadh a dhèanamh air an deuchainn mar dìreach dà shuidheachadh, a bha dùil agus nach gabh a thomhas. Le bhith a ’cumail suas ùine reusanta saidhgeòlach eadar luchd-brosnachaidh, 10 sec, cha robh ùine gu leòr ann airson eadar-dhealachaidhean ann an giullachd interstimulus fhuasgladh. Is dòcha gu bheil an leithid de ghiullachd a ’tachairt, agus dh’ fhaodadh seo a bhith air fhuasgladh le deuchainn air a dhealbhadh gu eadar-dhealaichte.

Ann an geàrr-chunntas, faodar gnìomhachd ann an roinnean duais daonna atharrachadh le ro-innseachd ùineail prìomh dhuaisean leithid uisge agus sùgh. Tha na toraidhean sin a ’toirt taic chudromach do mhodalan coimpiutaireachd a tha a’ postadh gum faod mearachdan ann an ro-innse duais atharrachadh synaptic a stiùireadh agus na co-dhùnaidhean sin a leudachadh bho phrìomhairean neo-dhaonna gu daoine. Tha sònrachas roinneil an atharrachaidh seo cuideachd a ’moladh gum faodadh fiosrachadh, mar a tha e air a riochdachadh le ro-innseachd coimeasach sruth brosnachaidh, a bhith mar sheòrsa de airgead neòil a lorgar le fMRI.

Footnotes

    • Fuasgladh Mapa (Fosgail) 11 an t-Samhain, 2000.
    • Ath-bhreithneachadh fhaighinn Faoilleach 17, 2001.
    • a 'gabhail ris Faoilleach 26, 2001.
  • Fhuair an obair seo taic bhon Institiud Nàiseanta air Tabhartasan Mì-ghnàthachaidh Dhrugaichean K08 DA00367 (gu GSB) agus RO1 DA11723 (gu PRM), an Caidreachas Nàiseanta airson Rannsachadh ann an Sgitsophrenia agus Ìsleachadh (GSB), agus Bunait Teaghlaich Kane (PRM). Tha sinn a ’toirt taing do H. Mao, R. King, agus M. Martin airson an taic le cruinneachadh dàta.

    Faodar litrichean a chuir gu gach cuid Gregory S. Berns, Roinn Eòlas-inntinn agus Saidheansan Giùlan, Sgoil Leigheas Oilthigh Emory, 1639 Pierce Drive, Suite 4000, Atlanta, GA 30322, Post-d:[post-d fo dhìon], no P. Leugh Montague, Roinn Neuroscience, Colaiste Leigheas Baylor, 1 Baylor Plaza, Houston, TX 77030, Post-d:[post-d fo dhìon].

Artaigilean a ’toirt iomradh air an artaigil seo