Az alkoholizmust a dinamikus dopamin egyensúlyhiány okozhatja
Március 10, 2017
Egy nemzetközi kutatási együttműködésben azonosították az alkoholizmus mechanizmusait, amelyek a megváltozott dopaminerg neuronválaszhoz kapcsolódnak a dopamin felszabadulást befolyásoló prefrontalis cortex neuronok komplex dinamikájához.
Az agykéreg kölcsönhatásba lépő neuronpopulációi elektromos impulzusokat (úgynevezett akciós potenciálokat) generálnak, amelyeket az idegi tüzelés (vagy komplex idegi dinamika) specifikus térbeli és időbeli mintázata jellemez. Ezek a tüzelési minták az egyes neuronok belső tulajdonságaitól, az idegi hálózati kapcsolattól és ezen áramkörök bemenetétől függnek. Ennek a számítási tanulmánynak a prefrontalis cortex neuronok egy specifikus populációjára vonatkozó kísérleti bizonyíték, amely az izgató szinapszisokon keresztül kapcsolódik a dopaminerg és gátló hatáshoz. ventrális tegmentális terület (VTA) neuronok. Így a prefrontalis kéreg idegi égetésének szerkezete közvetlenül befolyásolhatja a dopamin sejtválaszot és a dopamin felszabadulását.
Borisz Gutkin az Elméleti Idegtudományi Csoportot vezeti a HSE Megismerési és Döntéshozási Központjában. A csoport egyik kutatási területe a kábítószer-visszaéléshez és -függőséghez vezető neurobiológiai folyamatokra összpontosít - konkrétan a gyógyszer hatásának neurobiológiai mechanizmusai és a megfigyelhető viselkedési reakciók közötti összefüggések felderítésére. Különösen a kutatók matematikai modellezéssel vizsgálják a dopaminerg neuronok tüzelési mintáinak sajátosságait és dinamikáját, amelyek függőséghez vezethetnek.
A dopamin, az agy dopaminerg idegsejtjei által felszabadult neurotranszmitter, olyan vegyi anyag, amely kulcsszerepet játszik a belső agyi jutalmazási rendszerben, amely ösztönzi a motivált viselkedés megtanulását. Az agy jutalmazási rendszerein belüli fellépés révén (pl. Az agy középső részében található ventrális tegmental terület; a helyes cselekvések kiválasztásáért felelős striatum és az önkéntes célokat és viselkedést ellenőrző prefrontalis cortex) jelzi akár váratlan jutalmat, akár előrejelzést egy adott akcióból vagy eseményből származó jutalom. Így a dopamin pozitívan megerősíti a viselkedést, amely e jutalmakhoz vezet, és megismétli őket. Ezzel szemben, ha egy adott intézkedés nem hozza meg a várt pozitív hatást, vagy egy kellemetlen esemény követi, a dopamin felszabadulása hirtelen csökken, ami frusztrációhoz és hajlandóságnak megismételni a kérdéses magatartást.
Számos dopamin neuron generálja ezeket a tanulási jeleket, ha gyors tüskékkel bocsát ki, amikor az állat a vártnál nagyobb jutalmat kap, vagy szünetet tart, amikor a vártnál kevesebb van. A tanulás helyes szabályozása érdekében a kitörések (és a felszabadult dopamin) számának arányosnak kell lennie a kapott és a várt jutalék közötti különbséggel (például ha az ember számít arra, hogy munkájáért 50 eurót kap, de megkapja az 100-ot; a dopamin aktivitásnak arányosnak kell lennie az 50-del; ha az 50 várható, de megkapja az 500-et; az aktivitásnak az 450-rel arányos számot kell jeleznie). Ennélfogva minél nagyobb az eltérés, annál erősebb a válasz. A dopamin neuronok egy újabb alcsoportja egyszerűen csak jelzi, ha az ingerek fontosak a viselkedéshez, vagy nem adnak bináris „összes vagy egy” választ. Ezek a bináris jelek azután orientálódnak vagy megközelítik a fontos viselkedést. Tehát a két dopamin sejtpopuláció eltérő válaszmóddal rendelkezik: az analóg tanulási jel vagy az összes vagy semmi fontosságú riasztás.
Kétféle neuron aktivitás
Gutkin csoportjának legújabb kutatása az Indiana Egyetem és a RAN Alkalmazott Fizikai Intézet tudósaival közösen az alkohol dopaminerg neuronaktivitásra gyakorolt lehetséges hatásainak mechanizmusaira utal. Című, "Dopaminneuronok megváltoztatják az ingerlékenység típusát az ingerekre reagálva" című cikküket PLoS One, a dopamin (DA) neuronaktivitás számítási modelljét tartalmazza, leírva annak főbb tulajdonságait, és bemutatva, hogy a DA neuron válaszmódja a szinaptikus bemenet mintázatától függően változhat (beleértve a prefrontális kéregét).
Az első üzemmódban a DA neuronok által felszabadult dopamin mennyisége tükrözi a tanulási jelet annak a különbségnek a függvényében, amit egy állat vagy ember vár, és amit egy adott tevékenység eredményeként valójában kapnak. A második DA neuron módban a dopamin felszabadulás referencia bináris jelként szolgál, jelezve, hogy egy adott esemény fontos-e vagy sem. Így a számítási tanulmány eredményei erre utalnak dopamin neuronok Lehet, hogy nem két különálló populáció, de képesek rugalmasan átkapcsolni az egyik válaszmódtól a másikig, a kapott jelek jellegétől függően.
Egy kapcsolódó tanulmányban: „A szinkronizált GABAerg idegsejtek hozzájárulása a dopaminerg idegsejtek égetéséhez és felszakadásához” Journal of Neurophysiology, ugyanaz a csoport azt sugallja, hogy a DA és a prefrontalis cortex neuronok közötti közvetlen kapcsolatok mellett fontolóra kell venni a prefrontalis cortex közvetett idegi bemeneteit gátló (GABAergic) VTA idegsejteken keresztül is. A kutatók különösen azt találták, hogy a prefrontalis kéreg jelei a GABAergic neuronok szinkronizálódását idézhetik elő, erős gátló hatást gyakorolva a DA neuronokra. A tanulmány megállapította, hogy bizonyos esetekben az ilyen gátló hatások paradox eredményeket eredményezhetnek - ahelyett, hogy elnyomnák a DA neuronok égetését és ezáltal csökkentenék a dopamin felszabadulását, megsokszorozhatják a DA tüzelési gyakoriságát, ami magasabb dopamin felszabadulás és pozitív megerősítés.
Mit jelent az alkoholizmus megértésében?
Kísérleti bizonyítékok azt sugallják, hogy az alkohol képes módosítani a DA neuronok tüzelési mintáit, közvetett módon a prefrontalis kéreg és a gátló VTA neuronok révén, és közvetlenül a DA idegsejteken történő hatással. A jelenlegi eredmények alapján a kutatók feltételezik, hogy milyen mechanizmusok lehetnek bevonva.
A VTA körülbelül 20,000 DA neuronokkal rendelkezik alkoholmentes személyben. Ezek közül néhány annak jelzésére szolgál, hogy egy adott inger fontos, míg mások továbbítják a hibajelet. A kétféle jel közötti bizonyos egyensúly elengedhetetlen a jó megítéléshez és a helyes viselkedéshez. Az alkohol megzavarja az egyensúlyt azáltal, hogy megváltoztatja a prefrontalis cortex idegi aktivitásának mintáját és a DA neuron tulajdonságait. Ez a változás több neuront torzíthat, hogy jelezze a fontosságot, nem pedig a hibát. Tehát alkohol befolyása alatt az alkohollal kapcsolatos bármilyen ingert a DA idegsejtjei viselkedésbeli és motivációs jelentőségűnek tekintik, függetlenül attól, hogy megegyezik-e a várt eredménnyel vagy sem, míg alkohol hiányában az idegi tüzelés általában megfelel az várható és kapott megerősítések.
Ez a hatás lehet az oka annak, hogy az alkoholisták végül a szokásosnál szűkebb viselkedési reakciókat fejleszthetik ki, motiválva őket az alkohol keresésére. Ennek során vagy nincsenek tisztában cselekedeteik lehetséges következményeivel, vagy még ha képesek is előre látni ilyen következményeket, ez a tudatosság alig vagy egyáltalán nem befolyásolja viselkedésüket. Felmérések szerint a legtöbb alkoholista megértette, hogy elveszítheti otthonát és családját, sőt meghalhat a mértéktelen ivás miatt, de ez ritkán állítja meg őket. Az ivás következményeinek megfelelő értékeléséhez prefrontális kérgüknek integrálódnia kell, és meg kell tanulnia megfelelően képviselni az e viselkedésből fakadó negatív elvárásokat, amelyeket a DA neuronok megerősítő tanulási jelei támogatnak. Ez azért nem fordulhat elő, mert az alkohol (mint más hangulatváltozó szerek) egyaránt befolyásolhatja a szenvedélybeteg idegi prefrontális kéreg és DA idegsejtjeik közvetlenül, gátolva a tanulást.
A függő agyban a dopamin funkció kiegyensúlyozásának és a környezeti ingerekre adott megfelelő idegválaszok kiváltásának módjának megtalálása abban az esetben is, ha befolyás alatt van, reményt kínálhat a kábítószer-fogyasztókkal küzdő emberek számára.
Fedezze fel tovább: A stresszes stressz patkányok több alkoholt fogyasztanak, felfedve ezzel kapcsolatos agyi kémiai ismereteket
További információ: Ekaterina O. Morozova et al., A dopamin neuronok megváltoztatják az ingerlékenység típusát a stimulusokra adott válaszként, PLOS számítási biológia (2016). DOI: 10.1371 / journal.pcbi.1005233
Ekaterina O. Morozova et al. A szinkronizált GABAerg neuronok hozzájárulása a dopaminerg neuronok tüzeléséhez és robbantásához, Journal of Neurophysiology (2016). DOI: 10.1152 / jn.00232.2016
Napló száma: PLoS ONE Journal of Neurophysiology PLoS számítási biológia
Által biztosított: Nemzeti Kutató Egyetem Közgazdasági Főiskola
Bővebben az alábbi címen: https://medicalxpress.com/news/2017-03-alcoholism-dynamical-dopamine-imbalance.html#jCp
;
