Commenti: Lo studio descrive come l'eccessiva dopamina può non solo rafforzare i circuiti "provaci" nella dipendenza, ma anche indebolire i "circuiti di arresto" opposti.
Sbloccare il mistero del perché la dopamina congela i malati di Parkinson
CHICAGO - Il morbo di Parkinson e la tossicodipendenza sono malattie opposte, ma entrambe dipendono dalla dopamina nel cervello. I malati di Parkinson non ne hanno abbastanza; i tossicodipendenti ne prendono troppa. Sebbene l'importanza della dopamina in questi disturbi sia stata ben nota, il modo in cui funziona è stato un mistero.
Una nuova ricerca della Feinberg School of Medicine della Northwestern University ha rivelato che la dopamina rafforza e indebolisce i due circuiti primari nel cervello che controllano il nostro comportamento. Ciò fornisce nuove informazioni sul motivo per cui un'ondata di dopamina può portare a comportamenti compulsivi e di dipendenza e una quantità insufficiente di dopamaina può lasciare i pazienti con Parkinson congelati e incapaci di muoversi.
"Lo studio mostra come la dopamina modella i due circuiti principali del cervello che controllano il modo in cui scegliamo di agire e cosa succede in questi stati di malattia", ha detto D. James Surmeier, autore principale e Nathan Smith Davis Professore e presidente di fisiologia presso il Scuola Feinberg. L'articolo è pubblicato nel numero dell'8 agosto della rivista Science.
Questi due principali circuiti cerebrali ci aiutano a decidere se recitare o meno un desiderio. Ad esempio, scendi dal divano e vai al negozio per una gelida confezione da sei di birra in una calda notte d'estate, o semplicemente sdraiati sul divano?
Un circuito è un circuito di "arresto" che ti impedisce di agire in base a un desiderio; l'altro è un circuito "go" che ti spinge all'azione. Questi circuiti si trovano nello striato, la regione del cervello che traduce i pensieri in azioni.
Nello studio, i ricercatori hanno esaminato la forza delle sinapsi che collegano la corteccia cerebrale, la regione del cervello coinvolta nelle percezioni, sentimenti e pensieri, al corpo striato, sede dei circuiti stop e go che selezionano o impediscono l'azione.
Gli scienziati hanno attivato elettricamente le fibre corticali per simulare i comandi di movimento e aumentare il livello naturale di dopamina. Quello che è successo dopo li ha sorpresi. Le sinapsi corticali che si collegano al circuito "go" sono diventate più forti e più potenti. Allo stesso tempo, la dopamina ha indebolito le connessioni corticali nel circuito di "arresto".
"Questo potrebbe essere ciò che sta alla base della dipendenza", ha detto Surmeier. “La dopamina rilasciata dai farmaci porta ad un anormale rafforzamento delle sinapsi corticali che guidano i circuiti striatali 'go', mentre indebolisce le sinapsi nei circuiti opposti di 'stop'. Di conseguenza, quando si verificano eventi associati all'assunzione di droghe - dove hai preso il farmaco, cosa stavi provando -, c'è una spinta incontrollabile ad andare a cercare droghe ".
"Tutte le nostre azioni in un cervello sano sono bilanciate dalla voglia di fare qualcosa e dalla voglia di smettere", ha detto Surmeier. “Il nostro lavoro suggerisce che non è solo il rafforzamento dei circuiti cerebrali che aiuta a selezionare le azioni che è fondamentale per gli effetti della dopamina, è anche l'indebolimento delle connessioni che ci consente di fermarci. "
Nella seconda parte dell'esperimento, gli scienziati hanno creato un modello animale della malattia di Parkinson uccidendo i neuroni della dopamina. Poi hanno esaminato cosa è successo quando hanno simulato i comandi corticali per muoversi. Il risultato: le connessioni nel circuito "stop" sono state rafforzate e le connessioni nel circuito "go" sono state indebolite.
"Lo studio chiarisce perché i malati di Parkinson hanno difficoltà a svolgere le attività quotidiane come allungarsi su un tavolo per prendere un bicchiere d'acqua quando hanno sete", ha detto Surmeier.
Surmeier ha spiegato il fenomeno usando l'analogia di un'auto. "Il nostro studio suggerisce che l'incapacità di muoversi nella malattia di Parkinson non è un processo passivo come un'auto a corto di benzina", ha detto. “Piuttosto, la macchina non si muove perché il tuo piede è bloccato sul freno. La dopamina normalmente ti aiuta a regolare la pressione sui pedali del freno e dell'acceleratore. Ti aiuta a capire che quando vedi un semaforo rosso a un incrocio, freni e quando si accende il semaforo verde, togli il piede dal freno e premi il pedale del gas per andare. I pazienti con malattia di Parkinson, che hanno perso i neuroni che rilasciano la dopamina, hanno il piede perennemente bloccato sul freno ".
Comprendere le basi di questi cambiamenti nei circuiti cerebrali avvicina gli scienziati a nuove strategie terapeutiche per controllare questi disturbi cerebrali e altri che coinvolgono la dopamina come la schizofrenia, la sindrome di Tourette e la distonia.
LO STUDIO: Controllo dicotomico dopaminergico della plasticità sinaptica striatale
Astratto
Nelle sinapsi tra i neuroni piramidali corticali e i principali neuroni spinosi medi striatali (MSN), si ipotizza che i recettori postsinaptici D1 e D2 della dopamina (DA) siano necessari per l'induzione del potenziamento a lungo termine e della depressione, rispettivamente forme di plasticità che si pensa siano alla base dell'associatività apprendimento. Poiché questi recettori sono limitati a due distinte popolazioni MSN, questo postulato richiede che la plasticità sinaptica sia unidirezionale in ogni tipo di cellula. Usando fette di cervello da topi transgenici recettori DA, dimostriamo che questo non è il caso. Piuttosto, DA svolge ruoli complementari in questi due tipi di MSN per garantire che la plasticità sinaptica sia bidirezionale e Hebbian. Nei modelli di malattia di Parkinson, questo sistema è sbilanciato, portando a cambiamenti unidirezionali nella plasticità che potrebbero essere alla base della patologia e dei sintomi di rete.
- PMID 18687967
- PMCID: PMC2833421
- DOI: 10.1126 / science.1160575
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