Taugaboðefnið dópamín vinnur verk sín í gegnum meðvitundarlaust nám
Eftir Kelly Crowe, CBC News
Sent: Jan 2, 2013 10: 33 AM ET
Taugavísindi er hið nýja svarta, þegar kemur að tísku í vísindarannsóknum.
„Genið var aðal málið í líffræði á 20. öld,“ sagði nóbelsverðlaunahafinn Dr. Eric Kandel, taugafræðingur við Columbia háskóla í viðtali í Toronto fyrir skömmu. „Hugurinn er grundvallaratriði líffræðinnar á 21. öldinni.“
„Og vissulega ef þú hugsar um afleiðingar lýðheilsu, sjúkdómana, sársauka, geðklofa, þunglyndi, geðdeyfðarröskun, áfallastreituröskun, Guð veit hvað, svo mörg vesen mannkyns kemur frá geð- og taugasjúkdómum,“ bætti Kandel við.
Aftur á sjöunda áratug síðustu aldar, þegar Kandel hóf Nóbelsverðlaun sín og leitaði að líffræðilegri uppsprettu minni, var taugavísindin einmana grein. „Það vakti ekki áhuga margra líffræðinga. Líffærafræði var talin leiðinleg og raftæknifræði var of tæknilega flókin til að flestir vísindamenn gætu veitt athygli, “sagði hann.
Richard Beninger er atferlis taugafræðingur við Queen's University, sem minnir á að sem nemandi hafi hann rannsakað heilann sem safn hluta. „Þú gætir séð hvítt efni og dökkt efni og fullt af smáatriðum, allt að taugafrumustigi, en þetta var allt formgerð, uppbygging,“ sagði hann.
„En þetta breyttist allt saman þegar vísindamenn fóru að skilja efnafræðilegar leiðir í heilanum. Formgerðin er enn til staðar, en nú vitum við hver sendikerfin eru. Þannig að við höfum nýjan heila aðeins síðustu 40 árin til að vinna með, “sagði Beninger.
Tæknin í dag gerir vísindamönnum kleift að setja lifandi, andandi menn í segulómskoðunarvél, segja þeim að hugsa um eitthvað og fylgjast með líffræðilegum ummerkjum hugsunarinnar birtast og hverfa í litríkum sprengingum, mælt með breytingum á súrefnismagni í blóði. Það þýðir að vísindamenn geta nú kannað tauga landslagið í rauntíma og kortlagt vitræna krafta sem hafa mótað tegund okkar frá fyrstu dögum okkar.
Þegar þeir rannsaka þetta tauga undraland eru vísindamenn að kanna kjarnann í því sem gerir okkur að mönnum. Það er eins og þeir séu að lyfta hettunni af mannkyninu og fikta í raflögnum til að finna hvernig það sem fær okkur til að gera það sem við gerum. Og þeir eru að uppgötva að leyndarmálið við öllu sem við gerum, hugsum eða finnum fyrir er í þeim raflögnum, síbreytilegt net taugafræðilegra tenginga sem eru mótaðar af þróun og reknar af víxlverkun raf og efna.
Hugurinn er meginatriðið fyrir líffræði á 21st öld, segir nóbelsverðlaunahafinn Dr. Eric Kandel. (Lucas Jackson / Reuters)Dr. Kandel kallar það flóknustu skipulagsgerð í alheiminum. „Við erum því langt frá því að skilja það alveg, mjög langt, en upphafið hefur verið ansi dramatískt,“ segir hann.
„Það er vissulega ótrúlegt, öll reynsla okkar af lífinu, öll andleg reynsla okkar, ef þau stafa öll af virkni efnafræðinnar í heila okkar, virkni taugaboðefna og taugalausna, það er ótrúlegt,“ sagði Beninger.
Dópamín lykill að hegðun
Fyrir Beninger er dópamín mest heillandi taugaboðefnið, sem gerir okkur kleift að hafa samskipti við umhverfi okkar og senda okkur í leit að því sem við þurfum til að lifa af. „Eitthvað sem er líffræðilega dýrmætt, matur, til dæmis vatn, kynlífsfélagi, félagi, félagslegur samstarf, það eru hlutir sem virkja dópamínkerfið,“ segir hann.
„Þessi kerfi eru forn, þú veist, ávaxtaflugur hafa svipuð kerfi og orma,“ segir hann. „Þeir finnast í fiskum og öllum hryggdýrum, þeir eru mjög gamlir, þessar dópamín taugafrumur,“ sagði Beninger.
Sem þýðir að sömu efnafræðilegu hvatirnar sem leiða ávaxtaflugu til að kafa í vínglerið þitt gerir þér einnig kleift að ná flöskunni og hella því öðru glasi.
„Þegar dópamín taugafrumur eru virkjaðar, fær það sem er að finna á þeim tíma sterkari getu til að laða að sér í framtíðinni,“ segir Beninger. „Svo fyrir dýr í náttúrunni, matartengdu áreiti, hlutir sem gefa til kynna fæðu, eins og tiltekinn stað, tiltekinn hlut, öðlast þá getu til að teikna dýrið í framtíðinni.“
Þegar sumir viðkvæmir borða mat sem er hlaðinn sykri, salti og fitu sýna þeir hegðun sem er svipuð og aðrir fíklar, segir Caroline Davis. (CBC)Dópamín vinnur verk sín í gegnum meðvitundarlaust nám og kennir heilanum að þekkja umhverfisvísbendingar, markið hljóð, lykt, tilfinningar sem leiða aftur til þess sem fyrst vakti umbunarbrautina, jafnvel þó að sá ‘hlutur’ sé hættulegur. „Svo lyf sem eru misnotuð af fólki, öll virkja þau dópamínkerfið,“ útskýrir Beninger.
Vaxandi vísindamenn telja einnig að matur geti rænt umbunarkerfi heilans. Í York háskóla er prófessor Caroline Davis að rannsaka líffræðilegan grundvöll matarfíknar. Hún segir að umbunarkerfi heilans geti verið sérstaklega viðkvæmt fyrir mjög unnum mat með samsetningum af salti, sykri, fitu og bragði sem hvergi sé að finna í náttúrunni.
Heilinn og matarfíkn
„Vegna þess að þeir eru svo girnilegir höfum við tilhneigingu til að borða mikið af þeim og þeir veita okkur meira dópamín uppörvun en spergilkál gerir,“ sagði Davis. „Hlutirnir sem hlaðnir eru sykri, hlaðnir fitu, salti, ásamt því að vera mjög, mjög erfitt að standast og það eru vísbendingar um að ef þú borðar nóg af þessum matvælum, hjá sumum viðkvæmum einstaklingum, sýni þeir hegðun sem svipar mjög hegðun sem við sjáum hjá öðrum fíklum. “
Þegar rannsóknarrottum er veittur aðgangur að sykruðum fæðu, bugast þeir og þegar sykurinn er tekinn í burtu sýna þeir líkamleg fráhvarfskerfi sem líkjast úrsögn dýrsins frá heróíni. Rannsóknir hafa sýnt að dópamín er ein leiðin sem virkjast hjá þessum sykurfíklu músum.
Rotta í rannsóknarstofu Richard Beninger heldur kyrru fyrir þegar vísindamenn gefa henni lyf sem hindrar dópamínviðbrögð. (Með leyfi Richard Beninger)Caroline Davis hefur uppgötvað dópamín tengil hjá mönnum sem eru háðir matvælum, erfðafræðilegt prófíl sem tengist sterkari dópamínmerkjum og hún telur að þessi gen geti gert suma fólk viðkvæmari fyrir vísbendingum dópamíns.
„Fólk sem hefur tilhneigingu til að vera mjög viðkvæmt fyrir umbun, samkvæmt gögnum okkar, það getur verið erfiðara fyrir það, í þessu umhverfi. Á öðrum tímum hefði það verið alveg aðlagandi vegna þess að þeir hefðu fengið mikla ánægju af mat og þeir hefðu verið að pakka á pundin og lifað lengur. En það virkar ekki svo vel í þessu umhverfi. “
Dópamín tengt hvatningu
Aftur í Queen's University í Kingston, Ont., Er Richard Beninger að horfa á röð af myndböndum af rannsóknarrottum á höku upp bar, tekin af nemendum sínum. Þegar venjulegri rottu er komið fyrir á stönginni fellur hún strax niður. En eitthvað ótrúlegt gerist þegar vísindamenn gefa dýrinu lyf sem hindrar dópamínviðtaka. Nú er rottan áfram á hakanum, lengur og lengur eftir hvern skammt.
„Dýrið mun bara sitja þar ef dópamínið er stíflað. Það er ekki það að þeir geti ekki hreyft sig, þeir eru bara ekki áhugasamir um að hreyfa sig, “sagði Beninger. „Það virðist vera að þú þurfir dópamín til að taka þátt í umhverfinu.“
„Ég er enn í erfiðleikum með að skilja afleiðingar þessa ástands,„ krabbamein “, sagði hann. En hann kallar það spennandi uppgötvun. "Ég held að það séu nokkrar nýjar og dýrmætar upplýsingar í þessu fyrirbæri."
„Ég held að vísbendingarnar sem eru í kringum okkur, hlutirnir sem við höfum samskipti við frá degi til dags, allt sem við erum fær um að bregðast við, taka upp og höndla, allt sem krefst ákveðins stigs dópamíns. Og ef við verðum ítrekað fyrir áreiti, með minnkað dópamín, missum við getu okkar til að bregðast við þessum tilteknu áreitum. Það virðist sem að dópamín gefi þér ástæðu til að hreyfa þig, fara af barnum, starfa eftir áreiti og án þess hefur þú engan áhuga á að bregðast við áreitum eða umhverfi. “
Beninger segir að það líkist truflunum á hreyfingum hjá fólki með Parkinsonsveiki, sem tengist minni dópamínvirkni, nokkuð sem hann er einnig að læra í rannsóknarstofu sinni.
Hlutverk dópamíns í samböndum
Beninger er einnig að skoða hvernig dópamín mótar sambönd okkar. Það virðist sem þegar einhver er góður við okkur, þá dregur dópamínið okkur aftur til viðkomandi.
„Svo þegar ég hef samskipti við einhvern annan og þeir eiga samstarf við mig, þá öðlast sá einstaklingur, sem er framsetning í heila mínum, með verkun dópamíns, aukna getu til að laða að mér í framtíðinni,“ segir Beninger. „Svo dópamínið eyðir samfélagslegu landslagi okkar.“
Ég held að það sé algjört undur, þú getur aðeins undrast meira þegar þú byrjar að læra meira um efnafræðilega taugakvilla heilans, “segir Beninger. „Það er allt þetta samstarf sem skapar andlega reynslu mína, allt mitt líf. Það er algjört undur. “
Ef þeir skilja heilaefnafræði telja taugavísindamenn þeir geta boðið meðferðir til að berjast gegn geðsjúkdómum og bæta alla reynslu manna. Eric Kandel segir að uppgötvanir séu óhjákvæmilegar, meðal annars vegna þess að það eru nú svo margir vísindamenn á þessu sviði.
„Þegar ég var læknanemi vildi ég taka valgrein í heilafrumufræði, en það var aðeins eitt rannsóknarstofa í New York borg sem hafði góða manneskju sem ég gat unnið með. Það var fáheyrt. Núna ferðu á götuna og hver önnur manneskja sem þú kynnist er að gera heilavísindi. “
„Ég var að vinna í rannsóknarstofu í fyrsta skipti árið 1955. Árið 1969 hafði verið stofnað félag í Norður-Ameríku sem kallaðist Taugavísindafélagið og það voru 600 meðlimir. Nú eru það 35,000 meðlimir. Fjöldi fólks sem vinnur nú að heilavísindum hefur aukist gífurlega. Það er horfið frá bogagrein. Nú er það eitt mest spennandi, ef ekki mest spennandi svið líffræðinnar. “
Þetta er hluti tveir af fjórum þáttaröð sem heitir Inside Your Brain á CBC's The National, World at Six og CBC.ca og kannar hvernig nútíma taugavísindi eru að breyta því hvernig við hugsum um hugsun okkar. Í þriðja hluta uppgötvar Kelly Crowe að heilinn okkar er mjög virkur jafnvel þegar við skynjum hann vera aðgerðalausan og aðgerðalaus heilinn getur verið lykillinn að vitundarvakningu. Rannsóknir fyrir þessa seríu voru styrktar af kanadískri verðlaun blaðamanna fyrir heilbrigðisrannsóknir.
;