Setja löngun á fjárhagsáætlun: dópamín og orkunotkun, sætta saman laun og fjármagn (2012)

Hvernig gengur lífið dag frá degi? Er það í jafnvægi og allt eins og það á að vera? Er jafnvægi hvort sem litið er á veraldlega stöðu eða andlega? Lífið er eins og það er. Það er ekki alltaf sólskyn. Það koma reglulega lægðir með rok og rigningu. Við vitum að í heildar samhenginu er lægð hluti af vistkerfi að leita að jafnvægi. Stundum erum við stödd í miðju lægðarinnar. Þar er logn og gott veður, sama hvað gengur á þar sem stormurinn er mestur. Sama lögmál gildir varðandi þitt eigið líf. Ef þú ert í þinn miðju, þínum sannleik þá heldur þú alltaf jafnvægi átakalaust. Sama hvað gustar mikið frá þér þegar þú lætur til þín taka. Huldufólk hefur gefið okkur hugleiðslu sem hjálpar okkur að finna þessa miðju, finna kjarna okkar og sannleikann sem í honum býr. Þegar þú veist hver þú ert og hvers vegna þú ert hér, mun líf þitt vera í flæðandi jafnvægi. Hugleiðslan virkjar þekkinguna sem er í vitund jarðar og færir hana með lífsorkunni inn í líkama okkar. Þar skoðar hún hugsana og hegðunar munstrið og athugar hvort það myndar átakalausu flæðandi jafnvægi. Hinn möguleikinn er falskt jafnvægi sem hafa þarf fyrir að viðhalda með tilheyrandi striti, áhyggjum og ótta. Síðan leiðbeinir þessi þekking okkur að því jafnvægi sem er okkur eðlilegt. Við blómstrum átakalaust, líkt og planta sem vex átakalaut frá fræi í fullþroska plöntu sem ber ávöxt.

Hugmyndin um að meginhlutverk dópamíns sé að miðla umbun er útbreidd. Þrátt fyrir að nákvæmlega ríki deilur hvernig dópamín getur stuðlað að umbun - eða jafnvel ef það gerir (Cannon og Palmiter, 2003; Vitur, 2004; Berridge, 2007; Goto et al., 2007; Robbins og Roberts, 2007; Salamón, 2007; Schultz, 2007; Redgrave o.fl., 2008), umbun sem skipulagandi myndlíking fyrir dópamínvirkni er svo alls staðar nálæg að oft er verið að meðhöndla þau sem staðreynd, þróun sérstaklega áberandi innan offitu og fóðrunarbóka þar sem dópamín á miðhjálp er í raun jafnað við umbun (t.d. Kenny, 2010; Volkow et al., 2010; Avena og Bocarsly, 2011; Berthoud o.fl., 2011). Hins vegar hafa áratuga rannsóknir óumdeilanlega skjalfest skýr hlutverk fyrir dópamín í mótunarvirkni, best sýnt með geðörvandi eiginleikum lyfja sem auka merki um dópamín. Salamone og samstarfsmenn hafa lengi haldið því fram að aðaláhrif dópamíns séu að stjórna áreynsluvirkni, sem gerir dýrum kleift að vinna bug á viðbragðskostnaði sem fylgir því að sækjast eftir verðmætu áreiti (Salamón, 2009, 2011). Nýlega hafa erfðarannsóknir sem kanna möguleg gen sem stjórna sjálfboðavinnu bent til dópamínskyldra gena hjá sumum höfundum sem benda til þess að dópamín gæti verið „endanleg sameiginleg leið“ til að stjórna sjálfboðavinnu (Leamy o.fl., 2008; Kelly et al., 2010; Hnútur og ljósfótur, 2010; Mathes o.fl., 2010; Garland o.fl., 2011). Þrátt fyrir sannfærandi og umtalsverð gögn sem benda til þess að dópamín gegni lykilhlutverki í orkuútgjöldum, skyggir þessi skoðun á dópamíni af verðlaunasjónarmiði. Til dæmis í mörgum greinum þar sem fjallað er um dópamín og offitu (Geiger o.fl., 2009; Berridge o.fl., 2010; Kenny, 2010; Berthoud o.fl., 2011), er ekki einu sinni tekið tillit til hlutverks dópamíns í orkunotkun, þrátt fyrir að orkunotkun tákni hugmyndalega helming orkujöfnunarjöfnunnar.

Hingað til hefur enginn sannfærandi umgjörð samþætt þessi tvö sérstöku svið dópamínáhrifa og hugsanlegrar virkni, hina viðurkenndu umbununaraðgerð og minna áberandi en jafn áberandi áhrif dópamíns á virkni og orkuútgjöld. Svo virðist sem dópamínvirk áhrif á virkni séu oft römmuð inn sem afleiðing af umbunaferli. Til dæmis hefur verið lagt til að hlutverk dópamíns í mótun frjálsra hjólhjóla í nagdýrum hljóti að stafa af dópamínvirkri mótun á umbun og styrkingu í tengslum við hjólhlaup (Garland o.fl., 2011; Roberts o.fl., 2011; Yang et al., 2012). Hér þróum við tilgátu þar sem aðal hlutverk dópamíns er að stjórna orkugjöldum. Sérstaklega er haldið fram að dópamín þjóni sem viðmót milli innra og ytra umhverfis sem samsvarar hegðunarorkuútgjöldum og ríkjandi umhverfisorkuhagkerfi. Við leggjum til að dópamín stjórni orkunotkun með tvennum víddum: (1) hvernig mikið orku til að eyða (spara-eyða ás) og (2) hvernig á að dreifa eða úthluta orku til mismunandi athafna (kanna-nýta ás, útfærður hér að neðan). Að þessari skoðun koma umbunartengd áhrif dópamíns í kjölfar og í þjónustu við aðlögunar að stjórnun orkunotkunar. Við erum mjög skuldsett glæsilegri vinnu Salamone og leggjum áherslu á hlutverk dópamíns við að stjórna áreynslu og viðvarandi gagnrýni hans á verðlaunatilgátu dópamíns. Núverandi tilgáta táknar samþættingu og útvíkkun grundvallar innsæis hans í víðari tilgátu þar sem dópamín stýrir aðlagandi bæði áreynslu og umbun - stigstærð áhrif fyrri umbunarsögu á núverandi hegðun - með tilliti til að orka er í umhverfinu.

Rannsaka dópamíns í aðlögunarhæfni, hálf-náttúrufræðilegu samhengi

Hér að neðan munum við fyrst skoða nýlegar rannsóknir frá rannsóknarstofu okkar sem draga í efa forgang verðlauna í dópamínvirka mótun hegðunar og varpa ljósi á hlutverk þess í orkuútgjöldum. Í kjölfarið munum við útfæra tilgátu um orkuhagfræði um dópamínvirkni og fara yfir viðeigandi fræðirit. Við munum ljúka með íhugun núverandi tilgátu við rannsókn á hlutverki dópamíns í offitu. Hugtakið „umbun“ er því miður misnotað innan bókmenntanna eins og aðrir hafa bent á (Cannon, 2004; Salamone et al., 2005; Salamón, 2006; Yin o.fl., 2008). Sérstaklega er orðið notað óákveðinn og tvíræð til að fanga mismunandi hugtök, þar með talin affektísk viðbrögð (eins og að líkja eitthvað), styrkingu (útkoma sem eykur líkurnar á því að fyrri hegðun sé endurtekin), áreiti sem fullnægir lystandi þörf (t.d. matur) og svo framvegis. Í fyrri hluta þessarar skoðunar notum við (mis-) hugtakið í stórum dráttum, alveg eins og það er misnotað í bókmenntum, sem regnhlífarheiti til að klumpa saman og fanga þemu sem fara í gegnum bókmenntirnar, þrátt fyrir ýmsan fræðilegan mun á ólíkum hugmyndum. Í kjölfarið munum við skilgreina umbun nánar þegar við þróum tilgátu okkar.

Hækkað dópamín: Minnkuð tenging til verðlauna

Hugmyndin um að dópamín sé óbeint í umbunarsjónarmiðum dópamín eykur áhrif umbunar á hegðun. Rannsóknarfræðilega er þetta stutt af óteljandi rannsóknum sem sýna að aukning á dópamíni eykur áreynslu sem dýr leggur sig fram við umbun á meðan lækkun dópamíns dregur úr áreynslu (Wise o.fl., 1978; Taylor og Robbins, 1986; Aberman o.fl., 1998; Pecini et al., 2003; Kelley, 2004; Cagniard o.fl., 2006a,b; Phillips o.fl., 2007; Salamón, 2009, 2011). Þessi uppsöfnuðu gögn hafa leitt til þess að margir rannsóknarmenn komust að þeirri niðurstöðu að annað hvort umbunin sjálf eða hvatning í tengslum við umbunartengt áreiti séu aukin með dópamíni. Að öðrum kosti er hægt að minnka næmni fyrir kostnaði í tengslum við að fá umbunina með aukinni dópamíni (Phillips o.fl., 2007; Salamón, 2011). Það sem oft er ályktað um þessar rannsóknir, jafnvel þó að höfundar þeirra séu andsnúnir slíkum túlkunum (td Salamone), er að dópamín mótar sambandið milli umbunar og hegðunar á þann hátt að dópamín eykur að hve miklu leyti umbunin skekkir hegðunarval. Til dæmis heldur Salamone því fram að dópamín móti alls ekki umbun; hann sýnir að dópamín auðveldar átak. Þannig hindrar leit dýranna að umbun minna af viðbragðskostnaði. Margir hafa túlkað þetta þannig að þau auki áhrif umbunar á val á hegðun ekki með því að breyta umbuninni sjálfri heldur með því að breyta þætti - viðbragðskostnaði - sem takmarkar venjulega umbun á umbun.

Til að kanna hvernig aukin dópamín breytir aðlögun að hálfnáttúrulegu umhverfi spurðum við hvort aukning hvata til umbunar myndi ítrekað hafa í för með sér minni sveigjanleika í hegðun (eða ekki)Beeler o.fl., 2010). Til að prófa þetta notuðum við heimilishús fyrir búr þar sem mýsnar bjuggu í starfrænum búrum og öll fæða þeirra var fengin með því að ýta á lyftistöng, 24 / 7. Engin takmörkun á matvælum var notuð og mýs máttu sjálfir stjórna neyslu þeirra. Tvær stangir skiluðu mat þar sem önnur var alltaf „ódýr“ og þurfti lítinn fjölda pressna fyrir kúlu (FR20) á meðan hin var alltaf „dýr“ og þurfti meiri fjölda pressa sem hækkuðu eftir því sem tilraunin hélt áfram (FR40 – FR200) . Hvaða lyftistöng var sem skipti þó af handahófi hvert 20 – 40 mín. Þannig að mýs þurftu að fylgjast með áframhaldandi endurgreiðslu á endurgreiðslum og skipta reglulega um stangir til að fá lægsta kostnaðinn. Við prófuðum villtar tegundir C57BL / 6 (stjórntæki) og dópamín flutningaflutningsmús (DATkd) mýs sem hafa hækkað utanfrumu dópamín og aukið tonic dópamín skotvirkni (Zhuang o.fl., 2001; Cagniard o.fl., 2006b).

Við komumst að því að mýs með hækkað dópamín (DATkd) pressuðu marktækt meira á stöngina með háum kostnaði en villtar tegundir af músum, í samræmi við fyrri fræðirit sem sýna að dópamín eykur áreynsluna í átt að umbun. En í þessu tilfelli jók aukin áreynsla ekki umbunina, eingöngu magnið sem varið var til þeirrar umbunar. Ítarleg greining á gögnum sýnir að DATkd voru ekki ónæmir fyrir eða ókunnugt um rofa á milli stanganna þar sem hegðun þeirra milli skipta var í meginatriðum eins. Mismunurinn varð á stöðugum tímabilum milli lyftistöngva þar sem DATkd músin dreifðu áreynslu sinni jafnt til beggja stanganna meðan villtar tegundir músanna pressuðu helst á ódýran stöng. Til að skilja betur þá stefnu sem liggur að baki hegðun DATkd, passum við gögnin að tímabundið mismunadrifslíkan (TD) líkan (Sutton og Barto, 1998). Í þessum gerðum eru tveir lykilþættir: námshraði sem stýrir hraða sem ný verðlaunaupplýsingar eru felldar inn í (og hverfur frá) gildi þess að ýta á stöngina og „andhverfu hitastig“ sem stjórnar því hve miklu leyti það gildi bendir á atferlisval. Síðarnefnda færibreytan er oft kölluð kanna-hagnýta færibreytuna þar sem meiri hlutdrægni leiða til hagnýtingar á námi meðan minni hlutdrægni leyfir meiri könnun (Sutton og Barto, 1998; Daw et al., 2006). Við komumst að því að enginn munur var á arfgerðum með tilliti til námshlutfalls, í samræmi við skort á námsmismun sem sást í kringum rofa, en að DATkd sýndi lækkað andhverfuhitastig. Það er, það var a minnka tengsl milli umbunar sögu og atferlisval þeirra. Við fyrstu sýn virðist þetta þversagnakennt. Þrátt fyrir að DATkd-mýsnar hafi unnið erfiðara með að fá verðlaun, í samræmi við áratuga fræðirit, virðist þetta ekki myndast sem afleiðing af því að umbunin hafði meiri stjórn á hegðun þeirra. Þvert á móti, það var minni tenging milli umbunar og atferlisvals. Frekar en umbun sem hafði meiri hlutdrægni á hegðun þeirra hafði það minna. Aukið dópamín, við þessar aðstæður, leiddi til minnkaðrar frekar en aukinnar nýtingar. Athyglisvert er að Salamone o.fl. (Salamone et al., 2001) hafa sýnt fram á að rottur með eyðingu dópamíns í nucleus accumbens eru meira háð nýlegum umbun til að vinna bug á svörunarkostnaði, sem bendir til þess að spjallað sé undir minni dópamíni, og aukist tenging milli umbunar sögu og val.

Hækkað dópamín: mótun áreynslu án aukins neyslu

Önnur hugmynd sem felur í sér umbunarsjónarmið dópamíns er að dópamín, með því að auka að hve miklu leyti umbunin er hlutdrægni, stjórnar því að hvaða stigi dýr mun stunda umbun; þ.e.a.s. dópamín miðlar „að vilja“: meira dópamín, meira vilja, meiri leit (Robinson og Berridge, 1993; Leyton o.fl., 2002; Volkow et al., 2002; Tindell o.fl., 2005; Berridge o.fl., 2010). Þessi áhrif dópamíns eru megin í mörgum kenningum um fíkn (Robinson og Berridge, 2001; Koob og Volkow, 2010) og nýlega kenningar um dópamín og offitu (Volkow og vitur, 2005; Finlayson o.fl., 2007; Zheng et al., 2009; Berridge o.fl., 2010; Volkow et al., 2010; Avena og Bocarsly, 2011; Berthoud o.fl., 2011). Í annarri nýlegri rannsókn á heimagistingu (Beeler o.fl., 2012a), við spurðum hvort eða ekki við mismunandi umhverfisaðstæður þessi aukna „vilja“ gæti verið aðlagandi. Til að prófa þetta hýstum við mýs aftur í búrum sem búnar voru stýrivélar þar sem þeir fengu allan mat sinn með því að ýta á lyftistöng, aftur án þess að takmarka matinn sérstaklega. Í þessari hugmyndafræði skilaði aðeins einni lyftistöng mat og vinnuþörfin fyrir þá lyftistöng aukist á 3 daga fresti tilraunanna, byrjaði á FR5 og endaði á FR250. Þetta skilar eftirspurnarferli sem sýnir að hve miklu leyti mýs aðlaga daglega neyslu sína að núverandi kostnaði við kögglar. Miðað við að dópamín auki verðmæti umbunar og / eða dragi úr næmi fyrir kostnaði, þá gerum við ráð fyrir að DATkd músin með hækkuðum dópamíni færi betur í þessari hugmyndafræði og héldu áfram að ýta meira á hærri kostnað en villtar tegundir músa. Þrátt fyrir að DATkd sýndi væg aukna pressun með hærri kostnaði sýndu þeir í heildina sömu aðlögun að stigmagnandi kostnaði og villtar tegundir af músum, en enginn munur sást á breytingum á líkamsþyngd eða lifun í tilrauninni. Þar að auki, þegar gögnin voru fallin að líkan af mýkt í eftirspurn (Hursh og Silberberg, 2008), það var enginn munur á arfgerðunum í mýkt. Svo hvert fóru dópamínáhrif á fyrirhöfn og umbun?

Greining á einstökum máltíðargögnum (þ.e. fjölda, lengd og stærð máltíða) bendir til mikilla áhrifa af arfgerð þar sem DATkd músin átu stærri en færri máltíðir. Það er, þrátt fyrir að dópamín hafi ekki breytt verulega heildarneyslu þeirra, en það breytti máltíðum máltíðar þeirra - hvernig þeir dreifðu áreynslu sinni og neyslu tímabundið. Þessar upplýsingar benda til þess að stigmagnandi kostnaður hafi valdið skorti sem varð til stöðugleika í náttúruvernd bæði í náttúrunni og DATkd. Til að koma í veg fyrir þetta gervi ástand á skorti, gerðum við stigvaxandi hlutfallsrannsóknir á búrinu þar sem stigmagnandi kostnaður kemur fram innan hverrar máltíðar eða vegna pressunar þar sem kostnaður við hverja síðari pillu eykst um 2. Eftir að 30 mín. Stöðvun hefur verið stöðvuð á að endurstilla hlutfallið. Þannig gætu mýs flutt áreynsla sína í átt að stærri, kostnaðarsamari máltíðum eða minni, ódýrari og tíðari máltíðum án þess að fórna heildarneyslu. Í þessari rannsókn sáum við engar marktækar breytingar á líkamsþyngd milli hópa og enginn marktækur munur á heildarneyslu. Hins vegar borðuðu DATkd-mýsnar aftur stærri máltíðir og sýndu hærri brotstig innan einstakra lota, í samræmi við fyrri fræðirit sem sýndu að hækkuð dópamín eykur brotstig í framsækið hlutfallsreglu. Hins vegar, eins og að ofan, var þetta meiri áreynsla vegið upp á móti með tíðari máltíðum þannig að heildarneysla var ekki önnur. Af þessum rannsóknum drögum við tvær mikilvægar ályktanir. Í fyrsta lagi virðast áhrif dópamíns á leit að mat, að minnsta kosti í þessari hugmyndafræði, haldast undir stöðugum stjórnun. Í öðru lagi virðist dópamín ekki hafa áhrif á „vilja“ eða almenna leit að mat í alþjóðlegum skilningi en virðist móta áreynslu sem varið er innan tímabundinna staðbundinna þátta um markmiðsleit. Í stuttu máli virðist dópamín hafa haft áhrif á orku og fyrirhöfn dreift frekar en að auka áhuga á hvatningu í sjálfu sér.

Við fylgjum hér með að aukið dópamín gerir ekki eftirspurnina tregar; það er, Alls ofurdópamínvirkar mýs aðlaga neyslu sína að svörunarkostnaði á svipaðan hátt og villt tegund. Á yfirborðinu virðist þetta stangast á við margar rannsóknir sem benda til þess að örva eða hindra flutning dópamíns geti aukið eða dregið úr viðleitni sem byggir á áreynslu, í sömu röð (td Aberman og Salamone, 1999; Bardgett et al., 2009; Salamone o.fl., 2009b), væntanlega að hafa áhrif á mýkt sem svar við kostnaði. Hins vegar virðumst við sama fyrirbæri og fram kom í þeim rannsóknum: dópamín auðveldar meiri áreynslu meðan á lota af leit að mat, sem hér er sýnt af stærri máltíðum og hærri tímamótum. Hins vegar fylgjumst við einnig með hvaða fundarannsóknum er ekki hægt - að þessi munur á áreynslu, sem við getum ályktað um breytingar á mýkt, fylgir ekki endilega breytingum á neyslu og eftirspurn. Þessar stærri máltíðir eru bættar upp með færri máltíðum, sem leiðir til sams konar svipaðs mýktar til að bregðast við stigmagnandi kostnaði. Að hækkuð dópamín hafi ekki valdið mýkt í þessum rannsóknum þýðir ekki að dópamín mótar aldrei mýkt, einungis að samband dópamíns, áreynsla og eftirspurnar gæti verið flóknara en áður hefur verið metið.

Hækkað dópamín: Eykur ekki Hedonic gildi eða breytir hegðunarvali

Önnur hugmynd sem felst í dópamíni og umbun tilgátu er sú dópamín eykur leitina að frambærilegustu matvæli (Salamone et al., 1991; Frænkur og fleiri, 1993; Salamón, 1994; Lowe og Levine, 2005; Zheng et al., 2009; Berridge o.fl., 2010; Kenny, 2010; Volkow et al., 2010), þar sem „valinn“ er yfirleitt skilgreindur sem bragðgóður, hedonískur gefandi matur: hluti sem bragðast vel. Frá sjónarhóli hvatamyndunar eykur dópamín meiri hvata í tengslum við ákjósanlegan mat. Með þeim rökum, Salamone o.fl. (Salamone et al., 1991; Salamone, 1994) hafa sýnt fram á að við frjálsar fóðrunaraðstæður breytist ekki val á dópamínvirkni; það er að segja, dópamín eykur hvata ekki eða breytir vali á fæðu þegar engin (eða lítil) vinnuþörf er til staðar. Í námi sínu, hins vegar, þegar hann fékk valinn mat is í tengslum við viðbragðskostnað eykur dópamín viðleitni sem dýr mun beita og breytir þannig dýrum hegðunarval í þágu meiri leit að valinn mat (Salamón, 1994; Salamone et al., 1994), sem er oft tekið til að benda til þess að aukið dópamín myndi auka leit að valinn mat í náttúrulegu jurtasviði með því að draga úr næmi fyrir tilheyrandi kostnaði.

Í nýlegri röð rannsókna (Beeler o.fl., 2012b), við skoðuðum hlutfallslegt framlag næringar- og hedonic, eða smekk, gildi til neyslu, val og styrking og spurðum hvernig hækkað dópamín gæti breytt þessu. Til að prófa á smekkgildi eingöngu notuðum við kaloríulaus sætuefni (bæði súkralósa og sakkarín). Til að prófa á næringargildi eingöngu notuðum við trpm5 útkallandi mýs sem skortir sætan bragðviðtaka og smakka ekki sætar (Damak o.fl., 2006; de Araujo et al., 2008), sem gerir okkur kleift að meta áhrif næringarinnar eingöngu. Í báðum tilvikum notuðum við mýs með og án þess að slá niður í dópamínflutningafyrirtækinu til að prófa áhrif hækkaðs dópamíns. Bókmenntirnar benda til þess að aukin dópamín hafi meiri áhrif á verðmætari matvæli. Af þessu gætum við spáð því að hækkuð dópamín hafi ákjósanleg áhrif á hedonic umfram næringarlaun. Við fundum í fyrsta lagi að þrátt fyrir að bæði hedonic og næringargildi framkölluðu aukna neyslu og val, þá var hedonic gildi sem var aðskilið frá næringargildi lélegur styrking. Það er að segja mýs neyttu kaloríulausra sætra lausna og vildu það frekar en vatn, en sætt bragð, án kaloríugildis, skorti getu til að framkalla ástand í flöskunarprófinu tveimur. Ennfremur, í framsæknu hlutfalli, olli súkrósa aukinni svörun yfir lotur. Aftur á móti, kaloríulaus sætuefni, vöktu hins vegar mun minna svör sem lækkuðu í raun á fundum og líkist svokölluðu „útrýmingaríkn“ (Wise o.fl., 1978). Berridge og Robinson (Robinson og Berridge, 1993) hafa frægt lýst aðgreining milli „vilja“ og „mætur“ í fíkn þar sem fíklar þróa „vilja“ fyrir fíkniefni án þess að „líkja“; það er að hvati til að leita eftir nauðungarlyfjum er óháð hedonic afleiðingum þess. Þessi gögn benda til viðbótargreiningar á „mætur“ án þess að „vilja“ þar sem hægt er að upplifa jákvæð hedonic viðbrögð án þess að þróa með sér hvata sem hvetja til nauðungarleitar þeirrar reynslu í framtíðinni (Beeler o.fl., 2012b).

Andstætt væntingum breytti hækkuð dópamín ekki marktækt hvata fyrir hedonic, sætan smekk einn heldur eykur áreynsluna fyrir sameina bragð / næringu sem og næringu eingöngu. Fyrri rannsóknir á losun dópamíns hafa sýnt að dópamín losnar til að bregðast við smekk einum (td með því að nota inntöku til inntöku til að örva smekk án þess að hafa áhrif á áhrifin).Mark et al., 1991; Hajnal o.fl., 2004; Norgren et al., 2006; de Araujo et al., 2008; Wheeler o.fl., 2011). Svo hvers vegna sáum við minni styrkingu í sætu bragði án næringar? Við gerðum voltammetry rannsókn þar sem rotturnar voru útsettar fyrir bæði súkrósa og sakkarínpillum, hver með auðkennandi bragð, til að veita þeim tækifæri til að greina frá þeim og fræðast um hlutfallslegt næringargildi hvers (Beeler o.fl., 2012b). Við mældum þá valda losun dópamíns sem svar við annað hvort súkrósa eða sakkaríni. Rotturnar sóttu og neyttu báðar tegundir af kögglum jafnt; þegar við mældum vakti losun dópamíns var svörunin við sakkaríni mjög minnkuð miðað við súkrósa. Í eftirfylgni rannsókn, sást sama minnkun á völdum dópamíns sem svar við vísbendingum sem spáðu annað hvort súkrósa eða sakkaríni (McCutcheon et al., 2012). Dregið dópamín svar við kaloríulausu bragði eingöngu er í samræmi við minnkaða svörun og augljósar útrýmingarrannsóknir sem fram komu í hegðunarrannsóknum með músunum. Í stuttu máli, þessar rannsóknir sýna að aukið dópamín, þó að það auki áreynslu og breyti dreifingu orkuútgjalda (þ.e. máltíðarmynstur), hafi ekki breytt neyslu eða kjörum og aukið ekki „vilja“ á heiðursverðmætum matvælum án næringar. .

Í hefðbundnu samhliða valverkefni (Salamón, 1994) dýr hafa val á milli ýta á lyftistöng fyrir ákjósanlegan mat eða borða laus við venjulegt chow á einni klukkustundar lotu. Salamone og samstarfsmenn hafa sýnt að dópamín eykur hlutfall ákjósanlegs matar miðað við venjulegt chow neytt; það er, að dópamín breytir hegðunarkostum til að greiða kostnaðarsamari en valinn kost. Margir draga þá ályktun frá þessari vinnu að dópamín muni auka leit að valinni fæðu. Við prófuðum þessa ályktun með því að framkvæma framsækið hlutfall á heimahögunum samhliða valtilraunum þar sem mýs gátu beitt sér fyrir valinn mat (PR2), annaðhvort kaloríulaus sætuefni eða súkrósa, eða borðað frjálst tiltækt chow. Í þessari hálf-náttúrulegu hugmyndafræði, jók aukin dópamín, eins og greint var frá í framsæknum hlutfallsrannsóknum á eftirspurn og heimagistingu hér að ofan, dreifingu áreynslu í átt til meiri orkuútgjalda (þ.e. lengri lotur af pressun, meiri brotpunktur, en færri heildar lotur) Þrátt fyrir meiri fyrirhöfn breytti hækkun dópamíns þó ekki hegðunarvali þeirra sem endurspeglast í hlutfalli ákjósanlegs matar og venjulegrar chow. Salamone hefur haldið því fram að aukin áreynsla í átt að ákjósanlegri fæðu sem sést hefur í sams konar valfrelsi endurspegli breytingar á næmi fyrir svörunarkostnaði og ekki breyttum vali (Salamone et al., 2007). Þessi gögn staðfesta og lengja þessi rök með því að falsa ályktunina um að aukin áreynsla sem sést í sams konar valmöguleika muni auka umbunssókn. Í hálfnáttúrulegu umhverfi fylgjumst við með sömu auknu áreynslu í átt til ákjósanlegs matar sem Salamone sá, en þetta breytir ekki neyslu, vali eða atferlisvali en endurspeglar mismunandi áætlanir um orkugjöld.

Samþætta umbun og atferlisorkunotkun

Erfitt er að skýra þessar niðurstöður eingöngu með tilliti til núverandi kenninga um dópamín og umbun. (1) Frekar en að auka áhrif umbunar á hegðun, sjáum við minni tengsl milli umbunar sögu og val, sem bendir til að dópamín valdi meiri könnun; það er, minna hlutdrægni að eigin vali með umbun. (2) Dópamín virðist virka innan þvingunar reglna um stöðugleika, en breyta ofstopískum aðferðum og stuðla að umframneyslu. dreifingu áreynslu í leit að mat án þess að breyta heildarneyslu; það er að dópamín vekur meiri þrótt en ekki meiri „vilja“. (3) Frekar en að færa áreynsla, neyslu og atferlisval yfir í ákjósanlegri fæðu eykur dópamín aftur þrótt án þess að breyta neyslu, vali eða vali; það er að sýnileg minnkuð næmi fyrir kostnaði breytir ekki lystarmarkmiðum. Rannsóknirnar sem lýst er benda á sameiginlegt þema: að dópamín mótar hegðunarorku útgjöld. Dópamín mótun áreynsla og útgjalda hefur verið litið á annað hvort sem ósértæk áhrif - „almenn virkni“ - og / eða sem endurúthlutun áreynslu sem sigrar svarkostnað í tengslum við að ná markmiðum (Salamone et al., 2007). Í það sem eftir er af blaðinu munum við reyna að samþætta umbun og virkni til að móta þætti dópamíns. Til að gera það munum við þróa annað sjónarhorn: Áhrif dópamíns á umbun koma til annars og í þjónustu við að stjórna atferlisorkuútgjöldum og setja umbunarkerfið í stærra samhengi við að samræma orkuútgjöld við tiltæk úrræði.

Dópamín: Atferlisfræðilegt orkustjórnunarkerfi

Orka og notkun hennar er lokaniðurstaðan fyrir aðlögun. Allar lífveruþarfir og aðgerðir, allt frá hitastýringu til æxlunar til orkuöflunar sjálfrar, þurfa orku. Það mætti ​​hugsa sér að viðhalda fullnægjandi framboði sem þróunartilskipun. Mikil áhersla hefur verið lögð á kerfi sem stjórna leit, neyslu og geymslu orku, en mun minni athygli á kerfum sem stjórna útgjöldum hennar. Samt, fyrir utan að vera „jafn félagi“ við að ákvarða orkujafnvægi (þ.e. neysla - útgjöld = nettójafnvægi), þá skiptir sköpum fyrir aðlögun að ná sem bestri dreifingu orku á mismunandi athafnir. Það er, það sem dýr gerir með tiltækri orku er að öllum líkindum jafn mikilvægt og að öðlast orku. Hvernig best er að beina orkunotkun er þó háð umhverfisaðstæðum. Í orkuríku umhverfi er könnun, hreyfing og orkunotkun aðlögunarhæf. Í orkusnauðu umhverfi er nýting fyrri reynslu og orkusparnaður - að fá sem mestan árangur fyrir spakmælis orkugjafa sinn - nauðsynleg. Í þessari sýn felur árangursrík orkustjórnun í sér að ákveða (1) hve mikla orku þarf ég að eyða og (2) hversu vandlega, eða sértækt, þarf ég að dreifa henni. Við einkennum þessar tvær spurningar sem tvo ása í orkustjórnun: eyða á móti varðveita og kanna á móti nýta, í sömu röð (mynd 1).

 

Mynd 1. Tveir ásar hugtakarammar til að stjórna dópamíns atferlisorkuútgjöldum. Láréttu ásarnir tákna hlutverk dópamíns við að stjórna almennum virkni stigum meðfram samfellu frá lítilli virkni (varðveita) til mikillar virkni (eyða). Lóðréttu ásarnir tákna hlutverk dópamíns við að stjórna jafnvægi milli könnunar og nýtingar með því að stilla hve miklu leyti umbunarupplýsingar halla á dreifingu atferlisvirkni. „Dópamínvirkni“ er túlkuð í stórum dráttum hér og getur ekki aðeins falið í sér styrk dópamíns utan frumna, virkni dópamín taugafrumna (þ.e. hraða styrkleika, algengi sprengingar) heldur einnig breytur eins og hlutfallslega tjáningu mismunandi viðtaka (td. D1 og D2), tjáning og virkni doapmine flutningsaðilans (DAT) sem og eiginleikar losunar blöðrubólgu, þar með talin stærð sundur sem auðvelt er að losa og stærð blöðrunnar. Sem almenn hugmyndaregla tengjum við skerta dópamínvirkni við varðveislu og nýtingu (neðra vinstra fjórðunginn) og aukna dópamínvirkni við útgjöld og könnun (efri hægri fjórðungurinn), eins og stærri örin endurspeglar. Hins vegar geta breytingar á mismunandi þáttum dópamínkerfisins (til dæmis að færa hlutfallslega tjáningu D1 og D2 viðtaka) breytt þessu sambandi og myndað hegðun sem lýst er af öðrum fjórmenningum, svo sem háum útgjöldum ásamt meiri nýtingu á umbunarupplýsingum ( neðri hægri fjórðungur).

Í núverandi tilgátu tengjum við þessa tvo ása orkunotkunar við tvær vel skjalfestar dópamín aðgerðir. Í fyrsta lagi tengjum við hlutverk dópamíns við að stjórna almennri virkni við eyðslu ásana. Í öðru lagi leggjum við til að hlutverk dópamíns í umbun sé ekki að móta umbun hvata og girnilega leit í sjálfu sér, en að nota umbuna upplýsingar að stjórna dreifing orku til mismunandi athafna og miðla öxlum til að kanna og nýta; það er, hvernig vali ætti að beita orku? Við ramma þennan annan þátt dópamíns innan TD námslíkana af dópamíni og umbuna þar sem dópamín miðlar bæði (1) nám um umbun - það er að úthluta gildi á áreiti sem beinir orkuútgjöldum og (2) að hve miklu leyti þær verðlauna upplýsingar eru ofsafengnar hegðunarval, túlka annan ásinn, kanna-nýta, sem ötull sparsemi: hversu vandlega þarf ég að nýta tiltækar auðlindir mínar?

Með því að leggja áherslu á stjórnun orkuútgjalda frekar en umbun mótunar sem aðal hlutverk dópamíns, geta margar að öðru leyti erfitt að sætta athuganir sameinast í miðlægri myndskipulag til að skilja hlutverk dópamíns í hegðun. Í eftirfarandi köflum, ítarlega við helstu þætti þessarar tilgátu í samhengi við núverandi hugmyndir og fræðirit um dópamín.

Þess má geta að dópamínkerfið er flókið og margþætt. Til viðbótar við þéttni dópamíns utanfrumu og tíðni tonic og fasísks dópamínfrumuhreyfingar, getur „dópamínvirkni“ falið í sér mótun losunar við markmið þess, mótun á nýmyndun, blöðruumbúðum og auðveldlega losanlegum laugum, breytingum á tjáningu og virkni viðtaka og breytingum á dópamín flutningsaðila og endurupptöku. Sem nauðsynleg einföldun til að skýra frá, munum við tala um „mikla“ og „lága“ dópamínvirkni, sem er ekki óalgengt í bókmenntum. Sá flækjustig sem þetta hulur er hugsanlegt fyrirkomulag þar sem dópamínkerfið getur beitt meira blæbrigði, sveigjanlegri og háþróaðri stjórnun á virkni þess (r). Á mynd 1, það eru þessir margbreytileikar sem gera okkur kleift að líta á dópamín ekki sem eina línu frá háu til lágu (eins og sýnt er í miðjunni) heldur sem flóknari aðgerð sem gæti hugsanlega verið á milli tvívíddar rýmis sem lýst er. Að skilja þessa margbreytileika fer þó eftir túlkunarramma sem hægt er að skipuleggja ítarlegri upplýsingar um. Hér leggjum við áherslu á að móta a beinagrind val umgjörð og reyndu ekki að tileinka okkur allt sem vitað er um dópamín né gera nánari grein fyrir öllum þeim aðferðum sem mögulega eru þátttakendur í dópamínmerkjum, óleysanleg áskorun fyrir eina ritgerð.

Dópamín: Að miðla millum innri og ytri heima

Dópamínkerfið er samsett á milli tveggja heima áreita: hið ytra og innra. Annars vegar mótar dópamín viðbrögð lífvera við umhverfisörvunum. Í eflingu lærdómshorfs dópamíns og umbunar (Montague o.fl., 1996; Schultz o.fl., 1997), dópamín miðlar gagnrýninn fræðslu um gildi áreitis (ástands) og hvaða svör (aðgerðir) eru bestar (Reynolds o.fl., 2001; Schultz, 2002; McClure et al., 2003; Daw og Doya, 2006; Dagur og Carelli, 2007; Day o.fl., 2010; Flagel et al., 2010; Gan et al., 2010; Day o.fl., 2011). Sjónarmið hvatningar og velmegunar halda því fram að dópamín mæli hvatagildið í tengslum við áreiti umhverfisins og breytir að hve miklu leyti áreiti hefur hlutdrægni á hegðunarvali (Phillips o.fl., 2003; Berridge, 2004; Roitman et al., 2004; Cagniard o.fl., 2006b; Day o.fl., 2006; Cheer o.fl., 2007). Í báðum tilvikum, þó að vélrænt sé mjög frábrugðið, er dópamín að breyta svörun lífverunnar við áreiti umhverfisins, heiminum fyrir utan.

Nýlegri vinna hefur sýnt fram á flókin samspil dópamíns og stöðubundinna kerfa sem fylgjast með og merkja upplýsingar um innri lífveru umhverfi (Davis et al., 2010a; de Araujo et al., 2010; Figlewicz og Sipols, 2010; Opland o.fl., 2010; Vucetic og Reyes, 2010). Dópamín taugafrumur í miðjuhjúpi tjá viðtaka fyrir fjölmörg merki í blóðrás sem tengist stöðvunaraðferðum, þar með talið leptíni, ghrelin, orexíni og insúlíni (til umfjöllunar, Figlewicz og Sipols, 2010). Auk beinnar skynjunar á stöðubundnum merkjum, fá dópamínkjarar skothríð frá ýmsum hvarfefnum sem tengjast stýrikerfum með stöðvun, þar með talin skothellum (Opland o.fl., 2010). Það er almennt talið að þessi aðföng móti umbunaferli. Til dæmis er oft lagt til að leptín í blóðrás dragi úr dópamínvirkni sem aftur dregur úr verðmæti matar og dregur þar af leiðandi af matarlyst (Morton o.fl., 2009; Davis et al., 2010a; Figlewicz og Sipols, 2010; Opland o.fl., 2010; Vucetic og Reyes, 2010). Nákvæm hlutverk þessara innsláttaraðstæða er enn umdeilt. Lykilatriðið hér er að dópamínkerfið fær umtalsverðar upplýsingar um innra umhverfi og stöðugt ástand lífverunnar og setur það í aðstöðu til að nýta sér lífveruna þekkingu á umhverfi sínu í samræmi við innri þarfir og kröfur; það er að móta hegðun til að hámarka sambandið á milli þessara tveggja heima, hins innra og ytra, lífverunnar og heimsins. Auðvitað, á vissan hátt hefur allur heilinn þróast til að miðla milli innri og ytri heima, en breiðu og dreifðu vörpun dópamínkerfisins, ásamt margvíslegum aðföngum sem renna saman í það og augljós hlutverk þess í að móta fjölbreytt úrval af hegðun og ferli, allt frá hvatningu til hreyfiframleiðslu ásamt því að vera mjög varðveitt á milli tegunda bendir til þess að það hafi í raun þróast til að gegna einhverju grundvallaratriðum og mikilvægu hlutverki í aðlögun.

Dópamín: setja löngun í fjárhagsáætlun

Fáir myndu halda því fram með þessari hugmynd að dópamín samþætti innri og ytri upplýsingar til að laga hegðun að umhverfisaðstæðum og fullnægja lífverum þörfum. Erfiða spurningin er hvernig nær dópamín þessu? Það er, hvað er aðal effector með hvaða hætti dópamín aðlagar hegðun? Ríkjandi skoðun, næstum háreyfing, er sú að dópamín mótar umbunaferli - óháð því hvort það miðlar að læra um umbun, tjáningu hvata eða einhverja samsetningu beggja - og mótar þar af leiðandi hvatningu: markmiðin og athafnir sem lífveran stundar og þróttinn sem þetta er elt. Það skiptir sköpum að mótunin er ætandi: hversu mikil umbun vekur leit sína.

Þó miklu minna sé fjallað um breytir dópamín einnig virkni. Samhliða þessari breytingu á virkni hafa Salamone og samstarfsmenn löngum haldið því fram að dópamín geti mótað báðum átaki að markmiði (Salamone et al., 1997, 2005, 2009a) sem og almenn virkni (Frænkur og fleiri, 1993; Correa et al., 2002), athuganir sem eru miðpunktur núverandi tilgátu.

Við munum halda því fram að dópamín stjórni orkuútgjöldum til að sætta hegðun við orkulindir; það er að dópamín mótar ekki löngun, það setur það á orkufjárhagsáætlun. Í þessari skoðun er framboð orku, ekki umbun, aðal þátturinn sem hefur áhrif á dópamínvirk stjórnun hegðunar. Í eftirfarandi köflum munum við útfæra þessa orkustjórnunar tilgátu um dópamín þar sem fjallað er um fyrstu virkjunaraðgerðir sem dópamín stjórnar orkunotkun og síðan er fjallað um fyrirkomulag sem dópamínkerfið stjórnar dreifingu orkunnar með upplýsingum um umbun. Eftir að hafa útfært tilgátuna munum við einbeita okkur sérstaklega að annarri frásögn af hlutverki dópamíns í offitu.

Axis I: Conserve-Expend

Í eftirfarandi köflum munum við gera grein fyrir hlutverki dópamíns í að breyta orkuútgjöldum meðfram samfellu í varðveislu og útgjöldum. Í því sjónarmiði sem þróast er að stjórna orkuútgjöldum - bæði almennri virkni og áreynsla í átt að tilteknum markmiðum - er í grundvallaratriðum óháð umbun og fer í staðinn af tiltækum orkulindum. Verðlaun, við munum halda því fram, gegnir sérstöku hlutverki við að ákvarða dreifingu eða úthlutun af þeim orkuútgjöldum, táknað með kanna-nýta ásinn og rædd í kafla „Axis II: Explore-exploit.“

Dópamín og almenn virkni: Eyða eða vista?

Hækkuð dópamín hefur verið tengd aukinni virkni í áratugi. Lyf sem auka losun dópamíns, svo sem amfetamín, kókaín eða dópamín endurupptökuhemla, auka almenna virkni hjá mönnum og nagdýrum (Kelly, 1975; Mogenson o.fl., 1980; Beninger, 1983; Ahlenius o.fl., 1987; Carlsson, 1993; Xu o.fl., 1994; Sedelis o.fl., 2000; Correa et al., 2002; David o.fl., 2005; Viggiano, 2008; Charntikov o.fl., 2011). Gjöf D1 örva eða hemla eykur og minnkar virkni, í sömu röð. D2 verkandi lyf verka eftir samstillingu á miðlungs spiny taugafrumur í hamlandi, óbeinum ferli; þó virka þeir einnig samstillt á dópamín og glútamat skautanna og sem sjálfvirk viðtaka á dópamínfrumum. Afleiðingin er að litlir skammtar af kínpíróli, D2 örvi, draga úr virkni sem væntanlega dregur úr losun dópamíns með virkjun sjálfvirkra viðtaka meðan stórum skömmtum af kínpíróli eykur virkni, væntanlega með virkjun á postsynaptískum D2 viðtökum sem draga úr virkni í hamlandi, óbeinu leiðinni (Lomanowska o.fl., 2004). Hjá nagdýrum eykur sum ávanabindandi misnotkunarlyfja sem eru þunglyndislyf í miðtaugakerfinu (td morfín), áhrif sem talin eru stafa af aukinni losun dópamíns (Koek o.fl., 2012). Lyf sem hindra endurupptöku dópamíns auka virkni (Billes og Cowley, 2008; Young et al., 2010) og DAT tjáning er í samhengi við hreyfingu. Mýs með skerta tjáningu á dópamínflutninganum, sem leiðir til hækkaðs tonic dópamíns, eru ofvirk (Cagniard o.fl., 2006a).

Þó það sé enginn vafi á því að dópamín mótar almenna virkni, þá er illa séð hvernig það gerir það. Reyndar er enginn almennur rammi til að gera sér grein fyrir því hvað, „almenn virkni“ eða örvun er í fyrsta lagi (Quinkert o.fl., 2011). Í nagdýrum er almenn virkni venjulega mæld með því að nota annaðhvort víðavangshlaup, hlaupahjóla eða virkni skjáa á heimabúr. Rætt er um hve hátt hver endurspeglar almennt virkni (Dishman, 2008; Viggiano, 2008; Hesse o.fl., 2010; Garland o.fl., 2011). Til dæmis er hægt að líta á víðavanginn sem mælikvarða á almenna virkni, könnunarhegðun eða „tilfinningasemi.“ Hlaupahjólið, því að hlaup er mjög styrkt í nagdýrum (Wagner, 2005; Brené o.fl., 2007; Greenwood o.fl., 2011), getur verið ruglað saman við umbunaferli. Engu að síður, með því að auka dópamín eykur virkni allra þriggja ráðstafana og öfugt, með því að minnka dópamín, dregur það úr virkni allra þriggja ráðstafana (Ahlenius o.fl., 1987; Zhuang o.fl., 2001; Correa et al., 2002; Leng o.fl., 2004; Beeler o.fl., 2006, 2009; Dishman, 2008; Kitanaka o.fl., 2012).

Frekar en að líta á „almenna virkni“ sem er frábrugðin markmiðstengdri, umbunardrifinni hegðun, væri annað sjónarhorn að dópamín merki um framboð orku og valdi orkuútgjöldum, hvort sem þeim er beint að gefandi, styrktri starfsemi eins og hjólhlaupi (eða ýta á lyftistöngina), í átt að könnunum eins og á víðavangi eða hreyfa þig bara við að gera meira músalegt efni dag frá degi í búrinu heima. Eins og notendur geðveikra í áratugi bera vitni um: dópamín er orkugefandi. Þannig eru áhrif dópamíns á almenna virkni grundvallarverkun í stjórnun orkuútgjalda með því að stýra upp eða niður reglunni um hversu mikla orku er eytt í hegðunarstarfsemi óháð því hvernig þessari starfsemi má beina: óháð umbun.

Dópamín og áreynsla: Hversu mikið get ég haft efni á?

Bókmenntirnar eru fullar með vísbendingar um að aukið dópamín auki áreynslu í leit að markmiðum, sem er myndrænt sýnt með aukinni frammistöðu í framsæknum hlutföllum þar sem kostnaður við hverja síðari umbun eykst eftir hverja umbun.Hodos, 1961). Sögulega hefur áreynsla sem einstaklingur leggur sig í framvinduhlutfallspróf verið túlkað sem mælikvarði á styrkingu skilvirkni: það er, hversu erfitt ég vinn er mælikvarði á hversu verðmæt eða hvetjandi umbunin er (Madden o.fl., 2007a,b). Þetta er hliðstætt því að meta gildi eitthvað í samræmi við það verð sem einhver er tilbúinn að greiða.

Hins vegar mælir brotamarkmið óbeint ákvörðun um kostnað og ávinning (Salamone o.fl., 2009a). Þó að dópamín stuðli að þessari áframhaldandi ákvörðun er hlutverk þess óljóst (Salamone et al., 1997; Roesch et al., 2007; Day o.fl., 2010, 2011; Ostlund o.fl., 2010). Annars vegar, eins og haldið er fram í hvatningar- og velmegunarkenningunni, getur dópamín aukið hvata eiginleika áreitis í tengslum við umbun og í raun aukið skynja ávinningur (Berridge, 2007; Gan et al., 2010). Aftur á móti halda Salamone og samstarfsmenn því fram að dópamín dragi úr næmi fyrir kostnaði og dragi þannig úr kostnaður hluti (Salamón, 2011, sjá einnig Phillips o.fl., 2007). Í báðum tilvikum er afleiðingin aukin leit að umbun sem stafar af breyttri kostnaðarákvörðunarákvörðun, sem sést sem hækkað brotamark. Í hefðbundinni framsækið hlutfallsreglu er erfitt að greina þessa tvo möguleika þar sem hegðunarárangurinn myndi líta eins út: aukið áreynsla og viðbrögð. Rannsóknir á heimabúrinu sem skoðaðar voru hér að ofan geta hins vegar greint á milli þessara tveggja kosta. Ef aukið dópamín eykur næmni fyrir umbun, vekur meiri „vilja“ og uppskar reglur um matarlyst, þá myndum við búast við að sjá meiri neyslu og auka val á meira gefandi mat. Við sáum hvorugt. Í staðinn sáum við svipaða neyslu, val og atferlisval en breyting á fóðrunaraðferðum í átt til meiri orkuútgjalda. Hins vegar væri rangt að segja að DATkd músin séu það ónæmir að kostnaði; þeir laga neyslu sína og fyrirhöfn til að bregðast við stigmagnandi kostnaði rétt eins og músir af villtum tegundum. Þar að auki, í ódýr-dýr lyftistöng rofi hugmyndafræði, ef stangir ekki rofi, DATkd mýs kjósa ódýran stöng eins og villtar. Öllu heldur virðist aukið dópamín færa stefnu til að auka orkuútgjöld.

Við ákvörðun á hagkvæmustu skiptingu milli kostnaðar og ávinnings eru báðir þættirnir háð aðstæðum. Annars vegar er ávinningur háð þörf. Matarpillur verður mun dýrmætari og hvetjandi fyrir svöng mús en metin. Það hlutverk sem hvatningarástand gegnir við að ákvarða umbun og styrkingu á sér langa sögu í sálfræði og taugavísindum (Berridge, 2004) og táknar virkt rannsóknasvið (Dayan og Balleine, 2002; Balleine, 2005; Fontanini og Katz, 2009; Haase o.fl., 2009). Mun minna þegið er þó að mat á kostnaði getur einnig verið háð. Nánar tiltekið fer kostnaðurinn við öll útgjöld eftir tiltækum fjármagni. Kostnaður vegna pylsufylgis pylsu er ekki metinn eins af forstjóra milljónamæringa og lélegum framhaldsnemanda. Hjá nagdýrum geta svipuð viðbragðsástand átt við. Til dæmis getur seinkunarkostnaður verið mikilvægari ef aðeins takmarkaður tími er fyrir hendi (svo sem í einnar klukkustundar starfandi lotur) til að fá umbun. Á sama hátt getur kostnaðurinn sem tengist stöngpressum háð almennu framboði á orku til músar. Þannig að ef dópamín dregur úr næmni kostnaðar eru tvær túlkanir. Í því fyrsta lækkar kostnaðarnæmi miðað við ávinning; það er, þegar kostnaður og umbun eru bornir saman, dregur dópamín úr kostnaðarþáttnum til að greiða umbun (virka jafngildir því að auka hvatagildið). Í öðru lagi mótar dópamín kostnaðarnæmi miðað við tiltæk úrræði. Ef orka er mikið til er afsláttur af átakskostnaði.

Þannig færum við rök fyrir því að dópamínstjórnun viðleitni sé óháð umbunargildi; það er að áhrif dópamíns á áreynslu endurspegla beina mótun orkunotkunar miðað við tiltæka orkuauðlind frekar en óbeina afleiðingu af mótun á milli kostnaðar og umbunar. Eins og dópamín eykur orkunotkun almennt, eins og fjallað er um hér að ofan, eykur það orkunotkun - eða kraft í markmiðsleit - í sérstökum athöfnum, enn og aftur, við höldum því fram, óháð umbunargildi: Ef þú hefur orku skaltu nota það.

Axis II: Explore-exploit

Í eftirfarandi köflum höldum við því fram að umbun þjóni meginhlutverki í dópamínmeðhöndluðu orkustjórnun: stjórnun dreifing af orkuútgjöldum, sem við táknum með kanna-nýta ásinn (mynd 1). Í þessari skoðun ákvarðar (e) lærd verðmæti (r) gildi hlutfallsleg notagildi mismunandi athafna; það sem þó er afgerandi á þessum ás er gráðu sem þessi gildi (og andstaðan á milli þeirra) raunverulega hlutdrægni og móta val á hegðun. Við sameinum okkur í þessum ás styrkingarnámi og sjónarmið um hvatningu og hæfni með þeim rökum að fasískt dópamín miðli því að læra um og uppfæra umbunargildi, eins og víða er talið, meðan tonic dópamín, eins og hvatningarskoðanir benda til, mælist með áhrif þessara gilda á hegðunarval, tjáningu lærðra gilda. Við endurskilgreinum þennan hvatahæfingu formlega sem hlutverk í styrkingarnámi sem stjórnar því að hve miklu leyti fyrri umbununám hefur valið; það er, hversu mikið rótgróið nám er nýtt. Við úthlutum þessari síðarnefndu aðgerð tonic dópamíni og túlkar það sem reglur sparsemi; það er að segja að stjórna sparsemi orkuútgjalda.

Dópamín og markmiðsval: Að gera skynsamlega val í orkuútgjöldum

Sparsemi útgjalda hvers og eins fer eftir því hvaða fjármagn er til staðar. Ríkur einstaklingur þarf ekki að þræta um þúsundir dollara á meðan fátækur þarf að telja smáaura. Á sama hátt þurfa dýr sem búa í orkumiklu umhverfi ekki að hafa áhyggjur af orkusparnaði meðan þeir sem búa við skort skorta verða að eyða orku á skynsamlegan hátt. Þannig felur orkustjórnun ekki aðeins í sér að ákvarða heildarstærð orkunotkunar, eins og fjallað var um hér að framan, heldur einnig úthlutun hennar til sérstakrar starfsemi.

Við byrjum á þeirri forsendu að þegar orka er aðgengileg eru orkuútgjöld aðlagandi hagstæð af tveimur aðalástæðum. Í fyrsta lagi hefur verið sýnt fram á líkamsáreynslu í óteljandi rannsóknum sem stuðla verulega að heilsu og langlífi (Holloszy o.fl., 1985; Samorajski o.fl., 1985; Paffenbarger o.fl., 1986; Holloszy, 1988; Helmrich o.fl., 1991; Greendale o.fl., 1995; Booth et al., 2000; Alevizos o.fl., 2005; LaMonte o.fl., 2005; Warburton o.fl., 2006; Gaesser, 2007; Huffman o.fl., 2008; Hawley og Holloszy, 2009; Mercken o.fl., 2012). Við skort, þurfa dýr að vinna hörðum höndum við að finna fæðu; þó, við nægar aðstæður gera þeir það ekki. Kerfi sem jók orkunotkun til að bregðast við gnægð skilyrða myndi viðhalda virkni og heilsu, að minnsta kosti útiloka dýr að verða feitur, hægur biti í kvöldmat á rándýri. Þar að auki, ef orka er til staðar, þá er upplýsingakostur við rannsóknir sem gerir dýri kleift að læra betur um umhverfi sitt, upplýsingar sem gætu nýst í framtíðinni (Behrens o.fl., 2007). Svo, þegar orka er til staðar, er rökrétt að framkalla útgjöld og hegðunarkönnun. Hins vegar, þegar orka er af skornum skammti, þarf dýrið að varðveita orku sína og nýta þekkingu sína á umhverfinu sem best. Í tilgátunni sem er þróuð hér, kemur hlutverk dópamíns í umbunarferli upp sem aðferð til að úthluta orku til sérstakra athafna og áreita.

Til að úthluta orku á besta hátt eru tvær aðalaðgerðir nauðsynlegar. Í fyrsta lagi verður lífveran að ákvarða gildi áreitis og aðgerða í fyrsta lagi. Í öðru lagi, lífveran þarf að ákvarða að hve miklu leyti ber að taka tillit til þessara gilda við hegðunarkjör: hversu sparsöm eða „gildi-meðvituð“ ættu að vera útgjöld? Þessar tvær aðgerðir eru regnhlífarnar tvær af dópamíni og umbun, styrkingarfræðslan og tilgátur um hvatningarheilsu. Í köflunum hér að neðan skoðum við bæði aðgerðir og framlag þeirra til að kanna og nýta ásinn (mynd 1) varpað út af TD námslíkönum.

Dópamín og styrkingarnám: virðisbókhald

Eins og fram kemur í inngangi getur hugtakið „umbun“ verið margrætt. Hér notum við upplýsingasjónarmið og skilgreinum umbun sem jákvætt metnar niðurstöður. Aðal spurningin sem þarf að taka til er hvaða hlutverk dópamín gegnir við að tengja umbunarsögu við framtíðarval. Sjónarmið um styrkingu námsins halda því fram að dópamín móti plastleika í barkæða og fæðingu til að bregðast við umbun, þ.e. upplýsingum um jákvæðar niðurstöður og miðla þannig námi um áreiti og aðgerðir sem eru verðmætar. Hvatningarskoðanir, sérstaklega hvatningar-salness, benda til þess að dópamín móti tjáning af áður lærðu gildum (hvatning). Núverandi tilgáta nær yfir bæði innan TD náms ramma.

Tímabundin mismunarmódel eru flokkur styrktaráætlana sem hafa verið notaðir til að skilja hvernig tauga undirlag, svo sem dópamín og grunnganga, miðla atferlisfræðilegu styrkingarnámi. Innan þessara gerða er áreiti og aðgerðum úthlutað „gildi“ sem felur í sér öll vænt umbun í framtíðinni sem tengd er þessum áreiti eða aðgerðum. Þegar tíminn þróast og dýrið færist stigvaxandi fram í tímann, framfarir í gegnum samfelld ríki (þ.e. stillingar áreitis, aðgerða, umbunar), við hvert skref fram á við fyrri spá (t - 1) er borið saman við það sem raunverulega barst á sínum tíma t auk væntanlegra umbuna í framtíðinni, það er að meta verðmætin kl t. Ef það er misræmi, kallað spávilla, er fyrra gildi kl t - 1 er leiðrétt þannig að þegar það ástand verður uppi aftur verður það nákvæmara. Þegar dýrið færist fram í tímann til t + 1, sama ferli mun eiga sér stað, að þessu sinni er aðlagað spáð gildi fyrir t með því að bera það saman við raunveruleg umbun kl t + 1 auk væntanlegs verðmætis framtíðar t + 1, og svo framvegis. Nafnið TD kemur til vegna þess að heilt röð ríkja, hvert með sína eigin spá um „eftir“ framtíðarlaun, er leiðrétt eitt skref í einu. Það er þessi safn gilda sem tengjast mismunandi ríkjum - áreiti og aðgerðum - sem gerir kleift að spá fyrir um framtíðarlaun. Í stuttu máli er það reiknirit sem auðveldar nám og prófun á villum þar sem dýrið er alltaf eins og það var, í miðöldum resog nákvæm mat á gildi tiltekins áreitis og aðgerða safnast smám saman með tímanum með reynslu.

Tímabundin mismunarmódel hafa tvær lykilaðgerðir. Í fyrsta lagi læra þeir. Eins og lýst er hér að ofan, með því að nota uppfærslureglu sem byggist á spávillum, aðlagast þau fyrri gildi tengd áreiti og aðgerðum. Í öðru lagi taka þeir ákvarðanir. Það er, þegar þú hefur sett gildi, þá er regla um það hvernig þessi gildi eru notuð við val á aðgerð. Þessar tvær aðgerðir eru tengdar tveimur breytum, oft þekktar sem alfa, námshraði og beta, „hitastiginu“. Námshlutfallið ákvarðar að hve miklu leyti nýjar upplýsingar breyta gildum, bæði vega nýjar upplýsingar gagnvart gömlum og koma á „gleymsku glugga.“ Hitastigið ákvarðar að hve miklu leyti núverandi gildi upplýsinga (þ.e. umbunarsaga) skekkir val á aðgerðum, oft vísað til sem „kanna-hagnýta“ færibreytuna.

Mikilvæg sönnunargögn styðja hlutverk dópamíns í að miðla styrkingarnámi og barkæðastíflu, sem ekki verður endurskoðað hér (Montague o.fl., 1996; Schultz o.fl., 1997; Reynolds og Wickens, 2002; Schultz, 2002, 2010; Cannon og Palmiter, 2003; Vitur, 2004; Berridge, 2007; Goto et al., 2007; Redish o.fl., 2007; Robbins og Roberts, 2007; Salamón, 2007; Schultz, 2007; Dayan og Niv, 2008; Kheirbek o.fl., 2008, 2009; Redgrave o.fl., 2008; Kurth-Nelson og Redish, 2009; Lovinger, 2010; Lüscher og Malenka, 2011). Þessi námsaðgerð hefur fyrst og fremst verið tengd fasískri dópamínvirkni sem starfar á millisekúndu tímamótum og er ekki talið að það gefi umbun beint. Í staðinn er talið að fasísk dópamín kóði forspárvillur við að læra af TD námi eins og lýst er hér að ofan. Með því að merkja um óvænt umbun eða bilun væntanlegra umbunar (Schultz o.fl., 1997; Schultz, 2007; Flagel et al., 2010; Brown et al., 2011; Day o.fl., 2011), fasískt dópamín uppfærir gildin sem eru tengd áreiti og aðgerðum með því að breyta synaptic þyngd með áhrifum þess á barksterandi fæðingu. Innan núverandi tilgátu samþykkjum við og lítum á þessa aðgerð fasísks dópamíns í því að uppfæra gildi sem í vissum skilningi bókhaldsleg aðgerð: dópamín setur ekki, býr til eða veldur ekki geðþótta gildi en gefur virkilega kennslumerki til að breyta námi til að endurspegla nákvæmlega gildi í tengslum við áreiti og aðgerðir. Einfaldlega sagt, þessi aðgerð dópamíns er að reyna að „fá gildi rétt“: grundvallaratriði einkenna allra vel heppnaðra fjárhagsáætlana er að fá tölurnar réttar. Það er, að mjög ítarlegar og vélrænni aðgerðir dópamíns í styrkingarfræðslu gera dýrum kleift að læra um umhverfi sitt í pöntun til að úthluta og nýta tiltækri orku hennar betur.

Dópamín og hvata-hagkvæmni: Úthlutun fjárhagsáætlunar

Aftur á móti hvetur dópamín til hvatamyndunar til að dópamín vogi áhrif um verðlaunatengd áreiti á hegðunarval (Cagniard o.fl., 2006b; Berridge, 2007). Það er, dópamín mótar að hve miklu leyti hvatningargildi tengd hegðun áreynslu. Almennt er litið á aukna dópamín sem aukna hvata og hækka matarlystina; það þýðir að vekja meiri „vilja“. Þessi skoðun er í samræmi við áratugasögur bókmennta sem sýna aukna dópamín árangur í aukinni leit og áreynslu, eins og fjallað var um hér að ofan. Í meginatriðum gæti þetta verið hugsað sem aukið nýting um nám í umbun: umbunargildi hefur meiri hlutdrægni á hegðunarval. Hins vegar, ef aukning á dópamíni veldur aukinni nýtingu, má búast við því að rökrétt væri að lækkun dópamíns leiði til meiri rannsóknar; það er, hegðun verður minna hlutdræg eftir upplýsingum um umbun. Hins vegar, að viti okkar, hafa engin gögn sýnt fram á aukna könnun sem afleiðingu minnkaðs dópamíns. Í staðinn hefur minnkað dópamín stöðugt verið tengt minni virkni og rannsóknarhegðun. Í rannsókninni á búrhýsi sem lýst var hér að ofan, kom fram að hækkun dópamíns minnkaði tengsl milli umbunar sögu og val, sem studdi könnun, ekki nýting, í samræmi við áratuga rannsóknir á víðavangi sem sýndu aukna rannsóknarvirkni sem afleiðingu aukinnar dópamíns (t.d. Zhuang o.fl., 2001). Í samræmi við núverandi tilgátu, nýleg reiknivinnsla Humphries og samstarfsmanna (Humphries o.fl., 2012) sýna fram á að tonic dópamín geti breytt viðskiptunum milli rannsókna og nýtingar. Í líkaninu eru áhrif dópamíns á þennan viðskiptamiðlun flókin og háð styrk en benda til þess að mikil dópamín geti valdið könnunarhegðun.

Við leggjum til að hvati-salience skoðun dópamíns, þar sem dópamín vogi að hve miklu leyti umbunargildi hafa áhrif á atferlisval, fangar mikilvægan áhrifavirkjunarvirkni í dópamínvirkri stjórnun orkuútgjalda. Með því að breyta jafnvægi milli rannsókna og nýtingar, stjórnar dópamín sparsemi orkuútgjalda. Öfugt við núgildandi kenningar um hvata-sality, höldum við því hins vegar fram að dópamín verki nokkurn veginn í gagnstæða átt en víða er túlkað: dópamín favors könnun; það er, minnkað hlutdrægni á hegðunarvali eftir verðlaunagildi, þó eins og verk Humphries o.fl. (Humphries o.fl., 2012) sýnir, að nákvæm notkun þessa dópamíns er líklega flókin. Aukin áreynsla í umbunssókn sem sést með aukinni dópamínvirkni, samkvæmt þessari skoðun, myndast ekki sem afleiðing af auknu umbunargildi heldur vegna dópamínvirkra merkja til eyða orka og vera minna sparsamur í leit að markmiðum.

Þrátt fyrir að (fasískt) dópamín, með hlutverki sínu í styrkingarfræðslu, stuðli að því að læra um gildi, þá er svið lóðrétta ása á mynd 1 táknar ekki gildi í sjálfu sér, frá minna til hærra gildi, en að hve miklu leyti staðfest gildi hlutdrægni eða beint atferlisval, allt frá samfellu frá mjög áhrifamiklu vali (hetjudáð) til lágmarks áhrifa (kanna). Líta mætti ​​á þetta sem sparsemi þar sem meiri nýting hámarkar umbun fyrir orku sem varið er meðan minni nýting auðveldar rannsóknir og meiri orkuútgjöld.

Hvernig og að hve miklu leyti lærð gildi bein hegðunarval veltur greinilega á mörgum þáttum, augljóslega hvatningarástand lífverunnar, „áberandi“ í „hvatningu-áreiðanleika“, að teknu tilliti til innra umhverfis lífverunnar. The ytri Einnig þarf að taka tillit til umhverfis, sérstaklega framboð á umbun, sérstaklega orku. Eins og fjallað var um hér að ofan ákvarðar auðlegð umhverfisins hversu sparsamt dýr þarf að vera með orkuútgjöld sín og hversu mikið það þarf til að nýta hámarksnám áður. Niv o.fl. (2007) hafa lagt til að tonic dópamín kóði meðalverðlaun í tímans rás, formgerð sem tengir hlutfallslegt gnægð eða skort á umbun í umhverfi við hegðunarvald. Í líkaninu, sem Niv lagði til, vekur hærri meðaltalslaun meiri atferlisþrek til að draga úr tækifæriskostnaði; það er, því ríkara umhverfi, því meira sem tapast af aðgerðaleysi, litskrúðugt lýst sem „kostnaði við leti.“ Með áherslu sérstaklega á orkuframboð deilum við þessari skoðun að tonic dópamín merki um mikið eða skort á orku í umhverfinu. með tímanum. Hins vegar, í núverandi skoðun, frekar en að líta á aukna þrótt sem tengist dópamíni sem veldur meiri nýtingu til að draga úr tækifæriskostnaði, leggjum við til að aukið dópamín endurspegli orkunotkun og valdi meiri orkunotkun en minna nýting; það er, minni orka sparsöm hegðun, sem er hlynnt könnun (en ekki aðgerðaleysi).

Að lokum er það almennt talið að lærð gildi geti verið hluti af markmiðamiðuðu eða venjubundnu kerfi (Daw et al., 2005; Balleine et al., 2007), sem er oft tengt dorsomedial og dorsolateral striatum, hvort um sig (Yin og Knowlton, 2006; Balleine og O'Doherty, 2010). Í TD líkönum er hið síðarnefnda varpað sem „skyndiminni“ eða „líkanfrjálst“ kerfi þar sem gildi áreitis og aðgerða eru óráðanleg; það er að segja hvernig þessi gildi voru fengin er ekki tiltækt til skoðunar. Aftur á móti er markmiðatengd hegðun tengd „fyrirmynd byggð“ kerfum þar sem „tré“ ríkja og tilheyrandi gildi þeirra er beinlínis táknað þannig að dýrið geti vísvitandi leitað í trénu til að ákvarða hvernig gildi á hvaða blaði er aflað og meta þessi gildi gagnvart núverandi hvatningarríkjum. Aftur á móti er talið að venja eða skyndiminni séu ónæm fyrir hvatningarástandi, þó ekki síst, ekki ónæm fyrir nýju námi (Balleine og O'Doherty, 2010). Einmitt vegna þess að ekki er hægt að "skoða skyndiminnisgildið" með tilliti til núverandi markmiða, verður venjuleg hegðun byggð á skyndimörkum send út til að bregðast við áreiti framsetningu jafnvel ef ekki er hvatning þar til skyndiminni sem heldur fram þessari hegðun er uppfærð. Í TD líkönum aðlagar hitastigið að hve miklu leyti gildi hlutdrægni hegðun án tillits til uppruna þessara gilda, þ.e. hvort þau eru hluti af skyndiminni, líkanalausu eða fyrirmynd byggðu kerfi. Spurningin vaknar þá um hvort stjórnun dópamíns á rannsóknarnýtingu, sem hér er stungið upp á, eigi jafnt við um venjuna sem og markmiðsmiðaða kerfið, spurningu sem við getum ekki svarað. Að því marki sem dregið er úr dópamíni getur valdið nýtingu, sparsemi og varðveislu, aukið stjórn fyrri fræðslu hefur yfir hegðun, umbun / orku lélegt umhverfi og hypodopaminergia getur, með því að auka áhrif rótgróins náms og gildismats á hegðun, aukið stjórnun sem byggð er á vana byggð kerfum, þó að þetta krefst greinilega frekari rannsókna.

Dópamín og orkufjárútgjöld: Endurskoðun GO og NOGO leiðanna

Aðalmarkmið dópamíns, víða tengt hlutverki dópamíns bæði í umbun og stjórnun hreyfla, er striatum (Albin o.fl., 1989, 1995; Alexander et al., 1990; Mink, 1996; Everitt og Robbins, 2005; Cagniard o.fl., 2006b; Balleine et al., 2007; Nicola, 2007; DeLong og Wichmann, 2009; Vitur, 2009; Haber og Knutson, 2010; Humphries og Prescott, 2010; Sesack og Grace, 2010). Striatum er aðalinngangsstaður fyrir barksterum aðföng (Bolam o.fl., 2000) sem eru unnar í basal ganglia að lokum aftur í heilaberki, sem samanstendur af þekktum afturaðgangandi barkæðislykkjum (Alexander et al., 1990; Alexander og hníf, 1990; Alexander, 1994; Middleton og Strick, 2000; Haber, 2003; Lehéricy et al., 2005). Barksterameðferð vinnur með tveimur samsíða leiðum (að undanskildum óbeinri leið), bein og óbein sem auðveldar og hindrar gegnumstreymi utan barka (Albin o.fl., 1995; Mink, 1996), hvort um sig, stundum nefndur GO og NOGO ferlar (Cohen og Frank, 2009). GO leiðin lýsir aðallega D1 á meðan NOGO tjáir D2 (Surmeier et al., 2007) þannig að aukning á dópamínvirkni eykur virkni í leiðinni fyrir GO og dregur úr virkni í NOGO leiðinni sem er hamlandi. Öfugt, skert dópamín hefur í för með sér minni GO virkni og aukna NOGO virkni, hugmynd sem er lykilatriði í klassískum líkönum um hreyfifærni við Parkinsonsveiki (Albin o.fl., 1989; Mink, 1996). Klassískt hagnýtur skýringin á þessari tvöföldu leiðarskipulagi er „einbeitt val“, hugmyndin um að GO leiðin einangri og auðveldi valinn hreyfiaðgerð meðan NOGO leiðin hindrar samkeppni og óhófleg hávaða og gerir þannig kleift að framkvæma aðgerðir (Mink, 1996).

Þessa sömu byggingarlist er þó hægt að túlka sem aflbúnaðarkerfi til að stjórna orkuútgjöldum. Með því að færa jafnvægið á milli GO og NOGO ferla, stjórnar dópamín bæði heildarstreymi barkæða- og fæðingarkerfisins sem og að breyta vali þess (Beeler, 2011). Sérstaklega er aukin dópamín hlynnt GO ferlinum og dregur úr NOGO leiðinni. Þetta hefur í för með sér meiri heildarframleiðslu barkæða og fósturs og meiri rannsóknir þar sem hugsanlegar aðgerðir sem eru táknaðar í inntak barkæða við fæðingu á GO fer fram fyrir minni andstöðu í hindrandi NOGO ferli og dregur úr skorðum við val á aðgerðum. Aftur á móti, þegar dópamín minnkar, þá er það meiri hamlandi, NOGO virkni sem leiðir til heildar minna afgangs í barkæða og aukinni nýtingu þar sem aðgerðir sem valdar eru í gegnum GO leiðina verða að vera nægilega sterkar til að vinna bug á hamlandi áhrifum NOGO leiðarinnar (til að læra sjónarhorn á þetta, sjáðu Frank et al., 2009). Þetta er grunnur til að skilja hvernig hækkað dópamín getur Auka virkni í heildina sem og minnka sértækni þeirrar starfsemi, þ.e. auka orkuútgjöld og rannsóknir. Aftur á móti myndi minni dópamín minnka heildarvirkni en auka sértækni, sem myndi leiða til minni orkuútgjalda og hækka nýting (Mynd 2). Nánari umfjöllun um hlutverk dópamíns við mótun frálags vegna barkæða og fæðingar er að finna annars staðar (Beeler, 2011). Þessi tvöfalda leiðar arkitektúr er því hugsanlegur grundvöllur fyrir að breyta orkuútgjöldum meðfram þeim tveimur ásum sem lýst er: stjórna almennri, almennri virkni (spara-útgjöldum) annars vegar og hins vegar að stjórna að hve miklu leyti fyrri fræðsla um umbun er nýttur, kanna-nýta ásana.

 

Mynd 2. Hlutverk beinnar og óbeinnar mótunarferlis um afköst barkæðis við stjórnun orkuútgjalda. Striatum mótar barkavinnslu með barkæða- og mænuvökva lykkjur í gegnum basalgangia gegnum tvær leiðir, beinar, nigrostriatal („GO“) og óbeinar, striatopallidalar („NOGO“), sem lýsa aðallega D1 og D2 dópamínviðtökum. Með því að starfa við D1 í GO ferlinum (rauðmerkjaðir kassar) hindrar dópamín afköst barkæða og fæðingar sem auðveldar virkni meðan dópamín virkjun D2 hamlar NOGO ferlinum (blá tónlitum reitum), en einnig auðveldar virkni með því að dempa á hamlandi áhrif óbeins. Aftur á móti minnkar dópamín D1-miðlað tálma á GO-leiðinni og D2-miðluð hömlun á NOGO-leiðinni, sem bæði þjónar til að takmarka afköst barkæða- og fæðingar. Þessi dópamínáhrif eru táknuð með grænum örvum fyrir GO leiðina, sem gefur til kynna auðvelda gegnumstreymi barkæða og rauða stöðvunar örvar fyrir NOGO leiðina sem gefur til kynna hömlun á barkstengingu. Afleiðingar aukinnar og minnkaðs dópamíns á útgjöld og dreifingu orku eru teknar saman hér að neðan með ásunum tveimur (verja-eyða og kanna-hagnýta) hrynur á einum mælikvarða takmarkandi dreifingu orku (þvinguð útgjöld lögð áhersla á að nýta umbun upplýsingar) á móti þensluorkuútgjöld (há útgjöld dreifð frjálslega til atferlisstarfsemi, þ.e. rannsókna), þar sem takmarkandi orkunotkun er táknuð með bláum og þenjanlegri orkunotkun með rauðu.

Dópamín og fjölmörg markmið þess: Orchestration eða Evolutionary Bric-a-Brac?

Í fyrri hlutanum leggjum við áherslu á dópamínaðgerðir í striatum, sem víða eru túlkaðar sem aðal undirlag fyrir styrkingu í námi og felst bæði í hvatningu og mótorstjórnun. Dópamín verkefnar hins vegar vítt og breitt um heila, með mikilvægum spám, til dæmis, að forstilltu heilaberkinum. Að auki, fyrir utan víðtækar rannsóknir á nigrostriatal og mesoaccumbens leiðum, sem varpað eru út á baklið og ventral striatum og tengjast vélknúnum stjórnun og vana, og hvatning, tilgreindu í sömu röð, það eru miklu minna rannsökuð dópamínkjarni, þar með talin þau sem tengjast undirstúku, sem allir eru mega (eða mega ekki) stuðla að orkustjórnun á hugsanlega mismunandi vegu. Þróun dópamíns og tilgátu um orkustjórnun krefst þess að spurt sé hvernig mótun dópamíns í mismunandi markmiðum geti stuðlað að samræmdri orkustjórnun. Á þessum tímapunkti getum við ekki með sanngirni velt fyrir okkur þessari spurningu.

Að velta þessari spurningu fyrir sér vekur hins vegar spurninguna hvort það sé raunverulega einhver yfirgnæfandi „virkni“ dópamíns yfirleitt? Eða hefur dópamín öðlast ýmsar, ótengdar aðgerðir þannig að hugmyndin um að finna „hlutverk“ dópamíns táknar erindi fíflsins: kannski þróuðust dópamínaðgerðirnar sem við fylgjumst með í dag sem bútasaumur, þróað bric-a-brac, tækifærissöfnun óvæntra aðlögana . Af bókmenntunum fær maður tilfinninguna að margir trúi þar is heildarmikil hlutverk dópamíns - oftast „verðlaun“ vinnsla, í einhverju eða öðru formi. Það virðist ekki óeðlilegt að hugsa til þess að þegar virkni taugaboðefnis útfæri og umbreytist yfir þróun, koma þessar útfærslur fram sem tilbrigði við þema, frekari endurbætur á einhverri aðgerð sem hefur þegar veitt aðlögunarhæfni. Jafnvel þótt slík hugmynd reynist að lokum ósönn, að leita að „sameiginlegum þráð“ meðal virðist fjölbreyttra, ótengdra aðgerða getur veitt dýpri innsýn í hvernig þessar greinilega ólíku aðgerðir eiga samskipti til að stuðla að aðlögun hegðunar. „Að miðla umbun“, eins breið og óljós eins og hún er, hefur þjónað sem samnefnari í stórum hluta fræðiritanna og skilað ríkum árangri. Hér leggjum við til val, yfirheyrandi virkni, orkustjórnun.

Þegar við snúum aftur að spurningunni um hvernig dópamínvirkni við mismunandi tauga undirlag gæti stuðlað að orkustjórnun getum við aðeins endurspeglað spurninguna frá sjónarhóli tilgátu okkar. Orkustjórnun er grundvallar líffræðilegt ferli, líkt og æxlun, vöxtur og viðbrögð við streitu og krefst þess samræmd virkni yfir mörg undirlag til að bregðast við ytri aðstæðum, á þann hátt að umbun, atburður í umheiminum, gerir það kannski ekki. Þessi samræmda skipulagning margra hvarfefna í átt að einu markmiði eða tilgangi er einkennandi fyrir hormón, svo sem æxlunar- eða streituhormón. Í ljósi dreifðra framreikninga dópamíns og aðgerða á mörgum skotmörkum er freistandi að skemmta hugmyndinni um að dópamín gæti hafa þróað hormónalegt hlutverk til að samræma mörg taugavirkni og skipuleggja hegðun sem best aðlagað því ríkjandi orkuumhverfi sem lífveran er í. Þó óneitanlega víðtæk og íhugandi (en sjá Ugrumov o.fl., 2012), þá er athyglisvert að spyrja hvernig mótun dópamíns í riddaranum samanborið við ventral striatum, eða í forstilltu heilabarkinu á móti undirstúku, gæti verið fulltrúi fyrir samhæfingu mismunandi tauga undirlags með ólíkum aðgerðum að einum tilgangi og aðlagað hegðun að orkunni umhverfi þar sem lífveran verður að vinna úr lifun sinni.

Dópamín og offita: Annar sjónarhorn

Undanfarin ár hefur aukin áhersla verið lögð á hlutverk dópamíns í offitu með nokkrum áberandi skjölum sem líkja overeating við matarfíkn (Volkow og vitur, 2005; Trinko o.fl., 2007; Avena o.fl., 2008; Corwin og Grigson, 2009; Dagher, 2009; Davis og Carter, 2009; Ifland o.fl., 2009; Pelchat, 2009; Johnson og Kenny, 2010; Volkow et al., 2010). Þessar kenningar beinast að hlutverki dópamíns í að miðla umbunaferlum og benda til þess að í nútíma vestrænum menningarheimum þar sem mjög bragðgóður matur sé aðgengilegur, starfi þessi bragðgóðir matur á svipaðan hátt og misnotkun lyfja og veki aukna „vilja“ sem leiði til taps á stjórnun ofneysla, þrátt fyrir, eins og fíkill, einstök áform um að draga úr kaloríuinntöku (Berridge o.fl., 2010; Berthoud o.fl., 2011). Það eru tvö gagnstæða tekur á þessu (Davis o.fl., 2007; Davis og Carter, 2009). Í því fyrsta, aukist dópamínvirk virkni sem stafar af vaxandi styrkingu í tengslum við bragðgóðan mat leiðir til aukinnar áhugahóps sem gengur framhjá eðlilegri stöðugleikastýringu (Finlayson o.fl., 2007; Zheng et al., 2009; Avena og Bocarsly, 2011). Í meginatriðum missum við stjórnina í ljósi virkilega bragðgóðs matar, áhrif sem talið er að séu miðluð af viðvarandi ofvirkjun dópamíns. Aftur á móti hefur verið sett fram tilgáta um „umbunarskort“ þar sem a halli í dópamínvirkni hefur það í för með sér minnkað umbunarmerki sem skapar óhóflega neyslu þar sem einstaklingurinn eða dýrið reynir að „fylla umbunin ógilt“ (Wang og fleiri, 2004; Geiger o.fl., 2009; Kenny, 2010).

Innan núverandi tilgátu, þá játum við að aukið dópamín auðveldar meiri orkuútgjöld og rannsóknir, þ.e. minna hlutdrægni á hegðunarvali með umbun, í hag minni geymslu á orku og veitir vernd gegn offitu, í samræmi við þekkt áhrif geðörvandi lyfja til að framkalla þyngdartap (Vanina o.fl., 2002; Leddy o.fl., 2004). Aftur á móti örvar minnkað dópamín orkusparnað og nýtingu, þ.e. meiri hlutdrægni hegðunar með umbun. Í þessu tilfelli er stuðst við orkunotkun og geymslu sem leiðir til ofeldis og þyngdaraukningar. Andstætt geðörvandi lyfjum, hafa geðlyf sem hamla gegn dópamíni (aðallega D2) stöðugt verið tengd þyngdaraukningu í áratugi (Allison og Casey, 2001; Vanina o.fl., 2002), þó að nákvæmar aðferðir séu áfram óvissar.

Leptín, insúlín og dópamín: Að sætta auðlindir og útgjöld

Athuganir á skertri dópamínvirkni í offitu, sérstaklega minnkaðri tjáningu D2 viðtakanna, hefur leitt til umbunarskorts tilgátu (Blum et al., 2000, 2011) þar sem ofneysla er knúin áfram af tilraun til að bæta upp minni merkingar umbóta. Í tilgátunni sem hér er lögð til, myndum við túlka þessi gögn á ný. Þegar dópamínvirkni er skert, er þetta í þágu orkusparnaðar og nýtingar upplýsinga um umbun: það er, „neyta og hreyfa sig eins lítið og mögulegt er,“ augljós uppskrift að offitu.

Hvötunargreining: þörf án þess að „vilja“

Áratugir glæsilegrar vinnu hafa sýnt fram á það að spurningar um að hormón sem dreifir orku, einkum insúlín og leptín, stuðla að stjórnun neyslu og líkamsþyngdar með aðgerðum á miðtaugakerfinu [sjá sjá Figlewicz og Sipols, 2010 fyrir frábæra endurskoðun]. Í samræmi við hlutverk sitt í að miðla stöðugu orkujafnvægi, leptín og insúlín verkar á mörg markmið í undirstúku sem taka þátt í stjórnun fóðrunar, þar með talið NPY, POMC, α-MSH og AgRP (Figlewicz og Sipols, 2010). Þessar athuganir eru í samræmi við kenningar um minnkun drifkrafa þar sem orkuskortur eða afgangur stuðlar að eða hindrar neyslu.

Hin stórkostlega aukning á offitu undanfarin ár (Ford og Mokdad, 2008) vekur hins vegar upp þá spurningu hvers vegna þessi einsleitni fyrirkomulag virðist greinilega mistakast. Það er almennt talið að dópamínkerfi í miðhjálp sem miðli hvata hvatningu - hvata sem stafar af umbunargildinu sem fylgir áreiti (þar með talið matur) frekar en frá neyðartilvikum - miðlar þessa stöðugleikabrest með því að stuðla að svokölluðu fósturvísandi eða hedonic fóðrun (Saper et al., 2002; Zheng og Berthoud, 2007; Lutter og Nestler, 2009; Zheng et al., 2009; Berthoud o.fl., 2011). Töluverðar vísbendingar benda til þess að bæði leptín og insúlín geti mótað dópamínvirkni í miðhjálp (Krügel o.fl., 2003; Fulton o.fl., 2006; Hommel et al., 2006; Roseberry o.fl., 2007; Leinninger o.fl., 2009) og breyta eftirför og neyslu matar (Sipols o.fl., 2000; Figlewicz o.fl., 2001, 2004, 2008, 2006; Hommel et al., 2006; Morton o.fl., 2009; Davis et al., 2010b).

Að mati ríkjandi virðist mikið af gögnum benda til þess að bæði insúlín og leptín dragi úr dópamínvirkni og dragi síðan aftur úr hvata sem stunduð er neysla og neysla matar. Í meginatriðum eru leptín og insúlín, með því að merkja fullnægjandi orku, tákn um virkt þéttleika sem dregur úr umbuninni sem fylgir mat (Morton o.fl., 2009; Davis et al., 2010b; Figlewicz og Sipols, 2010; Opland o.fl., 2010; Vucetic og Reyes, 2010). Aftur á móti, þegar orka er lítil, lækkar leptín og insúlín, að hindra dópamín og stuðla að aukinni hvata / umbun sem fylgir matarleit. Þessi almenna hugmynd er í samræmi við gögn sem sýna fram á að með því að auka leptín og insúlín dregur úr umbunardrifinni hegðun (Carr et al., 2000; Fulton o.fl., 2000; Sipols o.fl., 2000; Figlewicz o.fl., 2004, 2006, 2007; Hommel et al., 2006; Farooqi o.fl., 2007; Rosenbaum o.fl., 2008; Morton o.fl., 2009) og öfugt, sú matvælatakmörkun, sem tengist lækkun leptíns / insúlíns (Havel, 2000), eykur launakjörna hegðun (Carroll og Meisch, 1980; Carr, 2007, 2011; Davis et al., 2010a). Í stuttu máli, með því að stjórna dópamínvirkni upp og niður, mótar leptín og insúlín hvatinn sem fylgir matnum og umbunar næmni almennt (Morton o.fl., 2006; Davis et al., 2010a). Þó að þessi frásögn af leptíni og dópamíni sé leiðandi, þá gæti sagan samt verið flóknari (Palmiter, 2007).

Í samhengi við offitu eru tengslin milli leptíns / insúlíns, dópamíns og umbunar hegðunar þversagnakennd og samræmast ekki hugmyndinni sem rakin er. Í fyrsta lagi hefur offita verið tengd minni næmi fyrir leptíni / insúlín (frekar en búist er við aukningu leptíns / insúlínmerkja í réttu hlutfalli við aukna kaloríuinntöku og fitu).Arase o.fl., 1988; Lin et al., 2001; Wang et al., 2001b; Myers, 2004; Figlewicz o.fl., 2006; Enriori o.fl., 2007; Davis et al., 2010a; Figlewicz og Sipols, 2010; Koek o.fl., 2012). Í öðru lagi, þó að við gætum búist við því að þessi minnkun á leptíni / insúlínnæmi leiði til aukinnar dópamínvirkni, sambærilegt við minni leptín / insúlínmerki í matvælatakmörkun, skýrðu flestar rannsóknir minnkað dópamín virka í offitu (Di Chiara o.fl., 1998; Wang et al., 2001a; Davis o.fl., 2008; Geiger o.fl., 2008, 2009; Li et al., 2009; Vucetic og Reyes, 2010). Að lokum mætti ​​búast við skertri dópamínvirkri virkni til að draga úr neyslu, eins og gögnin sem nefnd eru hér að ofan benda til. Í staðinn eiga sér stað skert dópamín og ofsahræðsla. Í offitu er leptín / insúlín -> dópamín -> umbunarkeðjunni snúið við hvert skref.

Fyrstu tvær andhverfurnar draga fram gagnrýninn greinarmun á bráða og langvarandi jákvæðu orkujafnvægi. Almennt er talið að skert næmi fyrir leptíni / insúlíni komi til vegna langvarandi jákvætt orkujafnvægi, sem leiðir til offitu og efnaskiptasjúkdóma og stendur fyrir meinafræðilega aðlögun. Hin þversagnakennda lækkun dópamínstarfs sem tengist offitu þrátt fyrir skert næmi fyrir leptíni / insúlíni er líklega (sjúkleg) aðlögun eins og oft er lagt til í kenningum sem líkja offitu við fíkn (Volkow og vitur, 2005; Trinko o.fl., 2007; Avena o.fl., 2009; Lutter og Nestler, 2009; Avena og Bocarsly, 2011). Þetta flækir rannsókn mjög vegna þess að það þýðir að fyrir hverja skoðun á tengslum milli orkuinntöku, leptíns / insúlíns og dópamíns verðum við að spyrja „endurspeglar þessi athugun eðlilega virkni eða meinafræðilega aðlögun?“ Þetta ástand eykur hættuna á að gera óviðeigandi ályktanir um eðlilega virka frá sjúklegum sjúkdómum og öfugt, mál sem fjallað er um hér að neðan (offita af völdum offitu).

Þriðja andhverfan - sem dregur úr dópamínvirkni í tengslum við offitu stuðlar frekar en að hindra neyslu - stangast á við alla hugmyndina um að dópamín auki hvatagildi. Hins vegar gæti þetta endurspeglað flókið tauga undirlag sem stjórna neyslu. Sérstaklega geta skert hvata og ofstoppar verið samhliða. Davis o.fl. (Davis et al., 2010b) afla nýlega gagna sem benda til þess að leptín mótar dópamín með tveimur aðferðum: bein merki í gegnum leptínviðtaka á dópamínfrumum í miðheila og óbeint í gegnum leptín sem tjáir taugafrumu í lateral undirstúku til að móta virkni dópamínfrumna. Þeir benda til þess að aðgerðir leptíns á LH stjórni hómóstatískri hvatningu meðan aðgerðir þess á dópamíni í miðheila stjórna áreynslulegum viðbrögðum. Þrátt fyrir að þessi tvö aðferðir virki venjulega saman, geta þau sundrast þannig að neysla og vilji til að vinna fyrir mat er ekki tengd (t.d. Greenwood o.fl., 1974; Salamone et al., 1991; Baldo o.fl., 2002; Davis et al., 2010b; Rasmussen o.fl., 2010). Ef fóðrun sem ekki er staðbundin er tilraun til að fá mat - „vilja“ - án þess að þörf sé á (Berridge o.fl., 2010), meinafræðileg aðlögun leptíns / insúlíns / dópamíns að offitu kann að endurspegla hið gagnstæða: skynja þörf til að neyta matar án þess að eyða fyrirhöfn, þurfa án þess að „vilja“.

Dópamín og orkunotkun í orku: útgjaldamiðað sjónarhorn

Þessi vinna sem lýst er hér að ofan fjallar nær eingöngu um neyslu, inntakshlið orkujafnvægis. Leptín, þó minna markvisst rannsakað, gegnir einnig hlutverki við að stjórna orkuútgjöldum (Pelleymounter o.fl., 1995; Williams et al., 2001; Elmquist o.fl., 2005; Ludwig et al., 2005; van de Wall o.fl., 2008; Leinninger o.fl., 2011; Ribeiro o.fl., 2011). En þrátt fyrir vel þekkt hlutverk dópamíns við að stjórna virkni er lítið vitað um hvernig samspil leptíns, insúlíns og dópamíns mótar virkni og orkunotkun. Frá sjónarhóli orkunotkunar mætti ​​búast við að leptín / insúlín, sem gefur til kynna orkuframboð, myndi auka orkunotkun og auka virkni (Ribeiro o.fl., 2011) - „ef þú hefur fengið það skaltu nota það“ - sem er í ósamræmi við athugasemdir um að leptín dragi úr dópamínvirkni. Nýleg vinna (Leinninger o.fl., 2009; Opland o.fl., 2010) bendir til þess að tengsl leptíns og dópamíns megi ekki vera einföld og einátta. Leinninger og samstarfsmenn leggja til að leptín starfi á LH eykst dópamín virka (Leinninger o.fl., 2009) meðan virkjun leptínviðtaka á dópamínfrumum dregur úr dópamínvirkni (Hommel et al., 2006; Figlewicz og Benoit, 2009). Leshan o.fl. (2010) benda til þess að dópamínfrumurnar sem tjái leptínviðtaka tákni litla (~ 10%) undirmannafjölda sem nánast eingöngu að miðju kjarna amygdala. Þegar leptín eykst frá afgangi af orku, þá geta aðaláhrif þess á dópamín með LH verið Auka dópamín virka og auka virkni og orkuútgjöld, eins og fram kemur af Ribeiro og samstarfsmönnum (Ribeiro o.fl., 2011): orka er fáanleg, notaðu hana. Dópamínfrumurnar og vörpunin sem tjá beint leptínviðtaka geta gegnt öðru hlutverki í lystinni að læra- í tengslum við CeN (Holland og Gallagher, 1993; Parkinson o.fl., 2000; Connor et al., 2001; Baxter og Murray, 2002; Lee et al., 2005; Paton o.fl., 2006; El-Amamy og Holland, 2007) —A forvitnileg hugmynd umfram gildissvið núverandi umræðu. Í þeirri tilgátu sem hér er lögð til er þessi leptín-miðla aukning á dópamíni ekki til að auka umbun, heldur færir hún reglugerð um virkni í átt til meiri útgjalda og meiri rannsókna. Meiri rannsóknir hafa í för með sér greinilega lækkun á næmni / hvata umbunar eins og hegðun er minna hlutdræg með umbun, þó mikilvægi, enn hvetjandi.

Verðlaunamiðað sjónarmið dópamíns setur upp eða niður reglur um umbun og hvata hvata sem aðal framlag dópamíns til orkusjúkdóms og offitu. Núverandi tilgáta miðar hlutverk dópamíns um orkunotkun og bendir til þess að tiltæk orka auki venjulega dópamín sem leiði til aukinnar virkni og könnunar, þar sem áhrif umbunar á hegðunarval séu í raun skert. Hins vegar myndi lítil orka draga úr dópamíni og leiða til orkusparnaðar og nýtingar á umbunarupplýsingum sem eru, auka áhrif umbunar á hegðun. Hið síðarnefnda er í samræmi við athuganir sem oft er vitnað til að styðja „umbunarskort“ tilgátuna en hér túlkum við þessi gögn sem endurspegla „umbun um hagnýtingu.“ Þessi tilgáta myndi benda til þess að mikil kaloríuneysla ætti að auka dópamín og með aukinni virkni vera verndandi. gegn offitu. Þessi hugsanlegi gangur virðist þó ekki farsælli en stöðugleikakerfi til að koma í veg fyrir offitu í núverandi umhverfi okkar. Af hverju?

Að koma í veg fyrir orkuútgjöld: Skála og búr framkallað offita

Þessi tilgáta myndi spá því að tilbúið orkuframboð, eins og almennt gerist í nútíma vestrænum samfélögum, myndi auka dópamín og auðvelda orkuútgjöld, vernd gegn offitu. Gagnrýnin er að þessi áhrif eru háð Tækifæri að eyða orku. Offita (DIO) af völdum mataræðis í nagdýrum sem eru gefin fiturík, mataræði með kaloríum með miklum kaloríu er ríkjandi líkan af offitu af völdum umhverfis. Þrátt fyrir að víða sé túlkað sem fyrirmynd offituumhverfis verða nagdýrar á slíkum megrunarkúrum ekki almennt offitusjúkir, sem sýnir stig viðnáms sem er mismunandi milli stofna (Brownlow o.fl., 1996; Funkat o.fl., 2004; Novak o.fl., 2010) og milli einstaklinga, grundvöllur sértækrar ræktunar offitu sem eru næmir og ónæmir nagdýrar (Levin, 2010). Það er erfitt að meta hlutverk dópamínmiðlaðra áhrifa á orkunotkun í DIO þar sem spurningin hefur ekki verið rannsökuð með beinum hætti.

Þrátt fyrir að sýnt hafi verið fram á að hjólhlaup verji gegn DIO í nokkrum gerðum af offitu (Zachwieja o.fl., 1997; Levin og Dunn-Meynell, 2004; Bi, 2005; Moran og Bi, 2006b; Patterson et al., 2008, 2009; Meek et al., 2010; Novak o.fl., 2010), að hvaða leyti slík verndandi sjálfboðaliðastarfsemi er mótuð af dópamíni hefur ekki verið skoðuð beint í þessum rannsóknum. OLEF-rottum sem hafa tilhneigingu til offitu sýna mjög minnkaða offitu þegar hlaupahjól fylgja (Bi, 2005). Athyglisvert er að máltíðir á þessum rottum, samanborið við samanburð, er hliðstætt því sem við fylgjumst með DAT músunum: þær neyta stærri en færri máltíða, þó að ólíkt DAT sé hrein neysla þeirra aukin (Moran og Bi, 2006a, bls. 1214, mynd 2). Yngri, OLETF rottur, sem ekki eru með sykursýki, sýna aukið dópamín utanfrumu, í samræmi við DAT máltíðina sem er mynstrað svipgerð (Anderzhanova o.fl., 2007). Hins vegar á lengra komnum aldur fyrir sykursýki og sykursýki sýna þau verulega lækkun dópamíns (Anderzhanova o.fl., 2007). Ein túlkun þessara gagna er að hækkað dópamínmagn hjá þessum rottum hefur tilhneigingu til þeirra fyrir meiri orkuinntöku og útgjöld en í fjarveru frjálsra líkamsræktaraðgerða er auknum orkuútgjöldum læst, sem leiðir til ójafnvægis í orku, offitu og efnaskiptasjúkdóma.

Sumar rannsóknir hafa sýnt fram á að fitusnauð / kaloríafæði fækkar dópamínvirkni, þar með talið minni TH, minnkaði örvaða losun dópamíns og minnkaði D2 viðtakatjáningu (Geiger o.fl., 2008, 2009). Hvort minnkun á dópamínvirkni sést sem bein afleiðing af auknu framboði á orku eða afleiðing annarrar meinafræði er óljóst. Nánar tiltekið hafa fitusnauðir / kaloríumeðferðir verið tengdir leptíni og / eða insúlínnæmi (Arase o.fl., 1988; Lin et al., 2001; Wang et al., 2001b; Myers, 2004; Figlewicz o.fl., 2006; Davis et al., 2010a; Figlewicz og Sipols, 2010). Þetta gerir túlkunarbreytingar á dópamínvirkni sem svar við DIO erfitt. Til dæmis, þó að greint hafi verið frá skerðingu á D2 með DIO, koma þessar athuganir yfirleitt fram eftir margra vikna fituríkan mataræði og kynna möguleikann á því að þessar breytingar verða til annars en langvarandi hækkað leptín og insúlín og í kjölfarið ónæmi fyrir leptíni / insúlíni. Því miður er sjaldan tekið á þessum möguleika og venjulega er ekki greint frá insúlín / leptínmagni. Í einni rannsókn sem skoðaði D2 og DAT tjáningu eftir 20 daga HF mataræði og greint frá insúlín / leptínmagni, sáu höfundarnir lækkun á DAT og Auka í D2 (Suður og Huang, 2007; sjá einnig Huang o.fl., 2005), bæði í samræmi við aukna virkni. Í nýlegri rannsókn hafa þessir sömu höfundar fylgst með aukningu á virkni dópamínkerfis þegar rottum er skipt úr chow yfir í orkufæði (South o.fl., 2012). Þessi gögn benda til þess að byrjunar viðbrögð við mikilli fitu og auknu kaloríuframboði er til Auka dópamín og Auka tjáning á D2 viðtakanum sem er ónæmur, sem örvar meiri virkni. Til að svara spurningunni um hvernig dópamínkerfið bregst við gnægð kaloría sem til eru, er mikilvægt að ótvíræða byrjunar frá langvarandi svörun og meta að hve miklu leyti sjúkleg aðlögun, svo sem leptín ónæmi, er til staðar.

Að hve miklu leyti koma breytingarnar sem fram komu í dópamínkerfinu undir DIO ekki frá kaloríum mataræði sjálfu heldur vegna skorts á líkamsrækt? Það er að segja í athugunum á skerta dópamínvirkni í tengslum við DIO getum við spurt ekki aðeins að hve miklu leyti þetta endurspeglar meinafræðilega aðlögun, heldur einnig að hve miklu leyti skortir tækifæri til frjálsra orkugjalda lagt sitt af mörkum við þessa meinafræði? Vísbendingar benda til þess að hjólhlaup geti breytt virkni einkenni dópamínkerfisins (MacRae o.fl., 1987; Sabol et al., 1990; Hattori o.fl., 1993, 1994; Wilson og Marsden, 1995; Liste o.fl., 1997; Meeusen o.fl., 1997; Foley og Fleshner, 2008; Greenwood o.fl., 2011), þar með talið aukið utanfrumu dópamín, aukin veltu, hækkað TH mRNA og breytingar á D2 tjáningu. Í einni nýlegri rannsókn sem greindi á milli postsynaptic D2 og sjálfvirkra viðtaka, reyndist vera að reglurnar voru gerðar ósamstilltar og að postsynaptic D2 var uppstýrt (Foley og Fleshner, 2008). Ennfremur, sjálfboðavinna virkni getur dregið úr sjúklegri aðlögun leptíns og insúlínmerkja sem óbeint geta verndað dópamínvirkni (Krawczewski Carhuatanta o.fl., 2011). Þannig getur sjálfboðavinna líkamsrækt minnkað dópamínvirkni sem sést í DIO, þó að þetta hafi ekki verið rannsakað markvisst.

Í þeirri tilgátu sem hér er lögð til myndi aukið framboð á orku, með uppstýringu á dópamín-miðluðum atferlisvirkni, leiða til aukinnar rannsóknar og orkuútgjalda, sem gerir dýrinu kleift að nýta sér mikið orkuframboð og vernda gegn offitu. Að því leyti sem DIO hugmyndafræði veitir ekki tækifæri til rannsókna og orkugjafa með því að takmarka nagdýrum við lítil búr með litlum eða engum nýjungum, örvun eða líkamsrækt, getur það endurspeglað afleiðingar þverra orkuútgjöld við erfiðar gnægð. Margir hafa gefið til kynna að kyrrsetu lífsstíll sem einkennir nútíma vestræna menningu gæti stuðlað að offitu eins mikið eða meira en mataræði (Powell og Blair, 1994; Booth et al., 2000; Hill et al., 2003; Chakravarthy og Booth, 2004; Levin og Dunn-Meynell, 2004; Warburton o.fl., 2006; Booth og Lees, 2007; Öldungur og Roberts, 2007; Hawley og Holloszy, 2009; Chaput o.fl., 2011), sem gerir DIO mjög viðeigandi til að skilja offitu í nútímasamfélögum. Hvort sem framkallað offita stafar af aukinni kaloríuneyslu eða skorti á þroskandi tækifærum til að eyða orku - búr- eða „skáp“ - framkallað offita - er enn óljóst. Jafnvel, þó víða sé lagt til að dópamín stuðli að DIO með því að breyta umbun og áhugaverðum hvata, er hugsanlegt framlag þess með því að breyta orkuútgjöldum að mestu leyti órannsakað og, í hefðbundinni DIO hugmyndafræði, óskýr.

Framtíðarleiðbeiningar: Endurskipulagning rannsóknaráætlana

Verðlauna tilgáta dópamíns hefur stjórnað rannsókn og hugsun um dópamín; tilraunir eru venjulega hannaðar innan þess hugmyndaramma. Þar af leiðandi vantar upplýsingarnar sem nauðsynlegar eru til að meta fyrirhugaða tilgátu oftar en ekki. Oft er einfaldlega horft framhjá virkni. Þetta er allt frá víðtækri heildar rannsókn þar sem um er að ræða gríðarlega hlutdrægni gagnvart því að rannsaka matarlystandi hegðun og neyslu, en aðeins nýlega eru nýjar fræðirit um fyrirkomulag sem stjórna frjálsum orkugjöldum til sérstakra tilrauna, svo sem margra DIO rannsókna þar sem virkni er ekki mæld eða tekin til reikning yfirleitt [td Geiger o.fl., 2008, 2009]. Þessi hlutdrægni gagnvart umbunarkenningum endurspeglast einnig í fræðiritunum þar sem útfærðar og fágaðar leiðir sem stjórna inntöku og / eða umbun hafa verið ítarlega kortlagðar á meðan sambærileg kortlagning á fyrirkomulagi og leiðum sem stjórna sjálfboðavinnu er nánast engin (en sjá Garland o.fl., 2011). Samþætting kerfisbundinna og umsaminna aðgerða á virkni þarf að verða reglulega samþætt í rannsóknum á dópamínvirkni.

Í öðru lagi er aðlögun háð umhverfi. Sem stendur rannsakar mikill meirihluti dýrarannsókna í raun eitt orkuhagkerfi: reglubundið, tímabundið matarskort sem stafar af takmörkun matvæla sem notuð eru til að hvetja dýr. Þetta er ekki aðeins að endurspegla svið af aðstæðum sem dýr verður að aðlagast, en það endurspeglar ekki meginástandið sem talið er liggja til grundvallar aukningu offitu, sem er umhverfi nóg, ekki skortur. Hálf náttúralistísk nálgun heimabúrs eins og sýnt er af verkum okkar sem og öðrum (Hursh o.fl., 1988; Chaney og Rowland, 2008) er nauðsynlegt til að fá „heila“ mynd af virkni dópamíns. Í slíkum hugmyndum um búr heimabúa er hægt að stjórna umhverfisaðstæðum með mismunandi víddum yfir viðvarandi tímabil án þess að þörf sé á tilbúnum orkuskortum (þ.e. takmörkun matvæla) eða tilkomu gervilegs tímabils sjóndeildarhringar (klukkustundarþingið); það er að hægt sé að rannsaka sjálfstýrðari hegðun dýrsins sem svar við umhverfi sínu.

Í þriðja lagi beinist nánast öll vinna að áhrifum breytts dópamíns á hegðun með lítilli athugun á því hvernig hegðunarleg samskipti við umhverfið og síðari niðurstöður breyta dópamínkerfinu sjálfu. Þessar tegundir rannsókna eru að vísu krefjandi eins og sést í fræðiritum um hvernig streita breytir dópamíni. Engu að síður virðast þeir mikilvægir til að skilja að aðlögunarhæfni dópamíns að fullu. Virkar viðvarandi umhverfi með miklu eða skorti upp eða niður stjórnun dópamíns? Þó að spurningin gæti vel verið afgerandi, þá er ekkert skýrt eða sannfærandi svar til þessa og sjaldan spurningin spurð.

Ályktanir: Víðtækara sýn

Hér erum við að þróa víðtæka tilgátu um dópamínvirkni sem bendir til þess að hægt væri að skilja margvíslegar aðgerðir dópamíns í sameiningu sem aðferðir sem orkuútgjöld eru aðlöguð að orkuhagkerfinu sem dýrið finnur sig í: undirlag til að sætta leitina að umbun með auðlindir. Við útfærðum fyrst þessa tilgátu með fræðilegum skilmálum og reyndum að samþætta mismunandi skoðanir á dópamínvirkni í víðtækari ramma um orkustjórnun. Við notuðum síðan þennan ramma til að túlka hugmyndir og gögn á vaxandi sviði dópamíns og offitu. Við leggjum til þá skáldsögu tilgátu að dópamín, með því að greiða fyrir orkuútgjöldum, myndi venjulega vernda gegn offitu en að kyrrsetu lífsstíll nútímasamfélagsins hindri þetta verndarferli og framkalli meinafræðilegar aðlöganir sem stuðla að frekar en vernda gegn offitu. Þó að umfram gildissvið núverandi umræðu teljum við að umgjörðin, sem er teiknuð hér í víðfeðmum höggum, geti verið beitt ávaxtaríkt á önnur svið rannsókna á dópamíni, þar með talið athyglisbrestur með ofvirkni og fíkn, sem getur skilað nýjum innsýn og prófanlegum tilgátum.

Verðlaun - tenging utanaðkomandi atburða og áreiti við innri þarfir - táknar augljóslega mikilvæga aðgerð frá þróunarlegu, aðlögunarhæfu sjónarhorni. Hins vegar eru umbun og gildi í grundvallaratriðum afstæð. Hver er mælikvarðinn sem verðlaunin eru mótuð? Hér leggjum við til að dópamínkerfið, sem rót þess, hafi komið upp til að takast á við enn grundvallaraðgerð en umbun: að nýta orkulindir á sem bestan hátt, hjarta aðlögunarhæfra lifunar og bókstaflega spurning um líf eða dauða.

Hagsmunaárekstur

Höfundarnir lýsa því yfir að rannsóknirnar hafi farið fram án þess að viðskiptabundin eða fjárhagsleg tengsl gætu talist hugsanleg hagsmunaárekstur.

Acknowledgments

Þessi vinna var studd af NIDA R01DA25875 (Jeff A. Beeler), F31DA026802 (Cristianne RM Frazier), R01GM100768 (Xiaoxi Zhuang) og R56DK088515 (Xiaoxi Zhuang). Við viljum þakka gagnrýnendum fyrir ströng og innsýn athugasemd sem bættu endanlega handritið verulega.

Meðmæli

Breytt af:

John J. Foxe, Albert Einstein læknadeild, Bandaríkjunum

Yfirfarið af:

Thomas A. Stalnaker, University of Maryland læknadeild Baltimore, Bandaríkjunum
John D. Salamone, University of Connecticut, Bandaríkjunum