알코올 중독은 도파민 불균형의 역동적 인 원인에 의해 유발 될 수 있습니다.
2017 년 3 월 10 일
국제 연구 협동 조합은 도파민 방출에 영향을 미치는 전두엽 피질 뉴런의 복잡한 역학에 대한 도파민 성 신경 반응의 변화와 관련된 잠재적 알코올 중독 기전을 확인했다.
대뇌 피질의 신경 세포 집단을 상호 작용 시키면 신경 발화 (또는 복합 신경 역학)의 특정 공간 및 일시적인 패턴을 특징으로하는 전기 자극 (활동 전위라고 함)이 생성됩니다. 이러한 발사 패턴은 개별 신경 세포의 고유 특성, 신경 네트워크 연결성 및 이러한 회로에 대한 입력에 따라 달라집니다. 이 전산 연구의 기초는 흥분성 시냅스를 통해 도파민 성 및 억제 성 전립선 신경 세포로 연결되는 전두엽 피질 뉴런의 특정 집단에 대한 실험적 증거이다 복부 tegmental 지역 (VTA) 뉴런. 따라서, 전두엽 피질에서의 신경 소성의 구조는 도파민 세포 반응 및 도파민 방출에 직접 영향을 미칠 수있다.
Boris Gutkin은 HSE인지 및 의사 결정 센터에서 이론 신경 과학 그룹을 이끌고 있습니다. 이 그룹의 연구 분야 중 하나는 약물 남용과 중독으로 이어지는 신경 생물학적 과정, 특히 약물 작용의 신경 생물학적 메커니즘과 관찰 가능한 행동 반응 간의 연관성을 감지하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 특히, 연구자들은 중독으로 이어질 수있는 도파민 성 뉴런 발화 패턴과 역학의 특정 특성을 조사하기 위해 수학적 모델링을 사용합니다.
도파민은 뇌의 도파민 성 뉴론에 의해 방출되는 신경 전달 물질로 동기 행동의 학습을 유도하는 내부 뇌 보상 시스템에서 중요한 역할을하는 화학 물질입니다. 뇌의 보상 시스템 (예 : 중뇌의 깊은 복부 tegmental 영역, 올바른 행동을 선택하는 선조체, 자발적인 목표와 행동을 제어하는 전두엽 피질)에서 행동함으로써 예상치 못한 보상이나 기대감을 나타냅니다 특정 행동이나 사건으로 인한 보상. 따라서 도파민은 이러한 보상으로 이어지는 행동을 긍정적으로 강화시켜 반복적 인 행동을 유도합니다. 반대로 특정 행동으로 예상되는 긍정적 인 효과가 나타나지 않거나 불쾌한 사건이 뒤따른 경우 도파민 방출이 급격히 감소하여 좌절감과 문제 행동을 반복하지 않으려 고합니다.
많은 도파민 뉴런은 동물이 예상보다 많은 보상을 받거나 예상보다 적을 때 일시 정지하면 급격한 파열을 일으켜 이러한 학습 신호를 생성합니다. 학습을 올바르게 제어하기 위해 버스트 수 (및 도파민 방출량)는 수신 보상과 예상 보상 간의 불일치에 비례해야합니다 (예를 들어, 50를 그의 작업으로 얻으 려하지만 100를 얻는 경우). 도파민 활동은 50에 비례해야하며, 50을 기대하지만 500를 얻으면 활동은 450에 비례하는 숫자를 표시해야합니다.) 따라서 불일치가 클수록 응답이 강합니다. 또 다른 하위 그룹의 도파민 신경 세포는 자극이 행동에 중요하거나 이진 all-or-none 반응을 나타내지 않을 때 신호를 보냅니다. 그런 다음이 이진 신호는 중요한 행동에 방향을 설정하거나 접근합니다. 그래서 두 도파민 세포 집단은 서로 다른 반응 모드를 가지고 있습니다 : 아날로그 학습 신호 또는 모두 또는 아무도 중요하지 않은 경고.
뉴런 활동의 두 가지 모드
인디애나 대학과 RAN 응용 물리학 연구소의 과학자들과 공동으로 수행 한 Gutkin 그룹의 최근 연구에 따르면 알코올이 도파민 신경 세포 활동에 미치는 잠재적 인 메커니즘이 있습니다. 그들의 논문, "도파민 뉴런은 자극에 대한 반응에서 흥분의 유형을 변화시킨다", PLOS ONE, 도파민 (DA) 뉴런 활동의 계산 모델이 특징이며, 주요 특성을 설명하고 DA 뉴런의 응답 모드가 시냅스 입력 패턴 (전두엽 피질의 패턴 포함)에 따라 달라질 수 있음을 보여줍니다.
첫 번째 모드에서 DA 뉴런에 의해 방출되는 도파민의 양은 동물이나 사람이 예상하는 것과 실제로 어떤 행동의 결과로받는 것의 차이에 대한 학습 신호를 반영합니다. 두 번째 DA 뉴런 모드에서 도파민 방출은 특정 이벤트가 중요한지 여부를 나타내는 기준 이진 신호로 사용됩니다. 따라서 전산 연구의 결과는 도파민 뉴런 두 개의 별개의 모집단 일 수는 없지만 수신 신호의 특성에 따라 한 응답 모드에서 다른 응답 모드로 유연하게 전환 할 수 있습니다.
관련 연구에서 "동기화 된 GABA 성 뉴런이 도파민 성 뉴런 발화 및 파열에 기여한 것"은 신경 생리학 저널동일한 그룹은 DA와 전두엽 피질 뉴런 사이의 직접적인 연결 외에도, 억제 성 (GABAergic) VTA 뉴론을 통한 전두엽 피질의 간접적 인 신경 입력을 고려해야한다고 제안했다. 특히 전두엽 피질의 신호가 GABA 신경계 신경원을 동기화시켜 DA 신경원에 강력한 억제 효과를 나타낼 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 이 연구는 어떤 경우에는 그러한 억제 효과가 역설적 인 결과를 초래할 수 있다는 것을 발견했다. DA 신경 세포 발화를 억제하고 도파민 방출을 감소시키는 대신 DA 발화 빈도를 증가시켜 더 높은 도파민 방출 긍정적 인 보강.
알코올 중독에 대한 우리의 이해를 의미하는 것
실험적 증거에 따르면 알콜은 전두엽 피질과 억제 성 VTA 뉴런을 통해 간접적으로 DA 신경 세포 발화 패턴을 변형시킬 수 있으며 DA 신경 세포 자체에 직접 작용하여 직접 작용할 수 있습니다. 연구자들은 현재의 연구 결과를 토대로 어떤 메커니즘이 관련 될 수 있는지를 가정한다.
VTA는 비 알콜 성 사람에서 20,000 DA 뉴런에 관한 것입니다. 이들 중 일부는 특정 자극이 중요하다는 신호를 보내는 반면 나머지는 오류 신호를 전송합니다. 올바른 판단과 적절한 행동을 위해서는 두 가지 유형의 신호 사이의 일정한 균형이 필수적입니다. 알코올은 전두엽 피질의 신경 활동 양상과 DA 신경 세포의 성질을 변화시킴으로써 균형을 혼란시킵니다. 이러한 변화는 오류와 반대로 더 많은 뉴런이 신호의 중요성을 부추길 수 있습니다. 따라서 알콜의 영향하에 알콜과 관련된 모든 자극은 DA 뉴런이 행동 결과 및 동기 부여에 중요한 영향을 미치는지 여부에 관계없이 예상되는 결과와 일치하는지 여부에 관계없이 치료됩니다. 반면 알코올이없는 경우에는 신경 자극은 일반적으로 예상 및 증원을 받았다.
이 효과는 알코올 중독자가 결국 정상적인 행동 반응 범위보다 좁아 져 알코올을 찾도록 동기를 부여하는 이유가 될 수 있습니다. 그렇게함으로써, 그들은 자신의 행동의 잠재적 인 결과를 인식하지 못하거나 그러한 결과를 예상 할 수 있다고하더라도 이러한 인식은 행동에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않습니다. 설문 조사에 따르면 대부분의 알코올 중독자는 집과 가족을 잃고 폭음으로 사망 할 수도 있다는 사실을 이해하지만, 이로 인해 거의 중단되지 않습니다. 음주의 결과를 적절하게 평가하려면 전두엽 피질을 통합하고 DA 뉴런의 강화 학습 신호에 의해 뒷받침되는 이러한 행동의 부정적인 기대를 적절히 표현하는 방법을 배워야합니다. 그러나 알코올 (기타 기분을 바꾸는 물질과 마찬가지로)이 중독자의 신경 활동에 영향을 미칠 수 있기 때문에 발생하지 않을 수 있습니다. 전두엽 피질 및 DA 신경 세포를 직접 차단하여 학습을 방해합니다.
중독 된 뇌에서 도파민 기능의 균형을 유지하고 영향을받는 동안에도 환경 자극에 대한 적절한 신경 반응을 유도하는 방법을 찾는 것은 물질 남용 문제가있는 사람들에게 희망을 줄 수 있습니다.
추가 정보 : 스트레스를받은 쥐가 더 많은 알코올을 섭취하고 관련 뇌 화학을 밝힙니다.
추가 정보 : Ekaterina O. Morozova et al, Dopamine Neurons는 자극에 대한 반응으로 흥분성의 유형을 바꾸고, PLOS 전산 생물학 (2016). DOI : 10.1371 / journal.pcbi.1005233
Ekaterina O. Morozova et al. 도파민 신경 세포 발화 및 파열에 동기화 된 GABA 신경계 뉴런의 기여, 신경 생리학 저널 (2016). DOI : 10.1152 / jn.00232.2016
저널 참조 : PLoS ONE 신경 생리학 저널 PLoS 전산 생물학
에 의해 제공: 국립 고등 경제 대학
에서 자세히보기 : https://medicalxpress.com/news/2017-03-alcoholism-dynamical-dopamine-imbalance.html#jCp
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