Alkoholismus kann duerch dynamesch Dopamin Ungleichgewicht verursaacht ginn
Mäerz 10, 2017
Eng international Fuerschung Zesummenaarbecht huet potenziell Alkoholismus Mechanismen identifizéiert verbonne mat verännerter dopaminergescher Neuronreaktioun op komplex Dynamik vu prefrontalen Cortex Neuronen déi Dopamin Verëffentlechung beaflossen.
Interagéierend neuronal Populatiounen am zerebrale Cortex generéieren elektresch Impulser (genannt Handlungspotentialer), déi sech duerch spezifesch raimlech an temporär Mustere vum neurale Feier (oder komplexer neural Dynamik) charakteriséieren. Dës Feiermuster hänkt vun den intrinseschen Eegeschafte vun eenzelne Neuronen of, vun der neuraler Netzwierkverbindung an den Inputen op dës Circuiten. D'Basis fir dës computational Studie ass den experimentellen Beweis fir eng spezifesch Bevëlkerung vu prefrontalen Cortex Neuronen, déi iwwer excitatoresch Synapsen mat dopaminergesch an inhibitoresch verbënnt. ventral Tegmenthalber (VTA) Neuronen. Also kann d'Struktur vum neurale Feier am prefrontale Cortex direkt Dopaminzellreaktioun an Dopamin Verëffentlechung beaflossen.
De Boris Gutkin féiert d'Theoretical Neuroscience Group am HSE Center for Cognition and Decision Making. Ee vun de Fuerschungsberäicher vun der Grupp konzentréiert sech op neurobiologesch Prozesser, déi zu Substanzmëssbrauch a Sucht féieren - speziell op d'Erkennung vun Linken tëscht den neurobiologesche Mechanismen vun der Handlung vun engem Medikament an observéierbar Verhalensreaktiounen. Besonnesch d'Fuerscher benotzen mathematesch Modellerung fir spezifesch Charakteristiken vun dopaminergesche Neuron-Feiermuster an Dynamik z'ënnersichen, déi zu Sucht féieren kënnen.
Dopamin, en Neurotransmitter, deen duerch dopaminergesch Neuronen am Gehir verëffentlecht gëtt, ass eng Chemikalie déi eng Schlësselroll am internen Gehir Belounungssystem spillt, deen d'Léiere vu motivéiertem Verhalen féiert. Andeems Dir an de Belounungssystemer am Gehir handelt (zB de ventralen Tegmentalgebitt, deen déif am Mëttelgehir fonnt gëtt; de Striatum, verantwortlech fir déi richteg Handlungen ze wielen an de prefrontale Cortex, deen fräiwëlleg Ziler a Verhalen kontrolléiert), signaliséiert entweder onerwaart Belounung oder Erwaardung Belounung déi aus enger bestëmmter Handlung oder Event resultéiert. Also stellt Dopamin eng positiv Verstäerkung vu Verhalen, déi zu dëse Belounungen féieren, wouduerch datt se widderholl ginn. Ëmgekéiert, wou eng bestëmmte Handlung net den erwaarten positiven Effekt produzéiert oder duerch en onsympathesche Event gefollegt gëtt, fällt d'Dopamin-Verëffentlechung staark erof, wat zu Frustratioun féiert an en Onwëllen d'Behuele a Fro ze widderhuelen.
Vill Dopaminneuronen produzéieren dës Léiersignaler andeems se séier Ausbroch vu Spikes emittéieren wann d'Déier méi Belounung kritt wéi erwaart oder Paus wann et manner ass wéi erwaart. Fir d'Léieren richteg ze regéieren, muss d'Zuel vun de Bursts (an d'Dopamin verëffentlecht) proportional zu der Diskrepanz tëscht der erhalener an der erwaarter Belounung sinn (zum Beispill wann een erwaart 50 Euro fir seng Aarbecht ze kréien, awer 100 kritt; Dopaminaktivitéit soll proportional zu 50 sinn; wann een 50 erwaart awer 500 kritt; d'Aktivitéit soll eng Zuel proportional zu 450 signaliséieren). Dofir, wat méi grouss de Mëssverständnis ass, dest méi staark d'Äntwert. Nach eng aner Ënnergrupp vun Dopamin Neuronen signaliséiert einfach wann Reizen wichteg sinn fir Verhalen oder keng binär All-oder-keen Äntwerte ginn. Dës binär Signaler féieren dann Orientéierung oder Approche fir déi wichteg Verhalen. Also déi zwou Dopaminzellpopulatiounen hunn ënnerschiddlech Äntwertsmodi: den analoge Léiersignal oder d'All-oder-none Wichtegkeet Alarm.
Zwee Modi vun der Neuronaktivitéit
Déi rezent Fuerschung vum Gutkin Grupp, déi zesumme mat Wëssenschaftler vun der Indiana University an dem RAN Institut fir Applied Physik gemaach gouf, suggeréiert potenziell Mechanismen vum Effekt vum Alkohol op dopaminergesch neuronal Aktivitéit. Hire Pabeier, "Dopamin Neuronen änneren d'Aart vun der Excitabilitéit an Äntwert op Stimuli", publizéiert am PLUS One, Fonctiounen e Berechnungsmodell vun Dopamin (DA) Neuron Aktivitéit, beschreift seng Schlësseleigenschaften a weist datt d'Reaktiounsmodus vum DA Neuron ofhängeg vum Muster vun der synaptescher Input variéiere kann (och dat vun der prefrontaler Cortex).
Wann am éischte Modus, reflektéiert d'Quantitéit vun Dopamin, déi vun den DA Neuronen verëffentlecht gëtt, d'Léiersignal proposional zum Ënnerscheed tëscht deem wat en Déier oder Mënsch erwaart a wat se tatsächlech als Resultat vun enger gewësser Handlung kréien. Wann am zweeten DA Neuron Modus, déngt Dopamin Verëffentlechung als Referenz binärt Signal, wat beweist ob e bestëmmten Event wichteg ass oder net. Also, d'Resultater vun der computational Etude implizéiert dat Dopaminnonplanzen sinn vläicht net zwou verschidde Populatiounen, awer si fäeg fir flexibel vun engem Äntwertmodus op en aneren ze wiesselen ofhängeg vun der Natur vun de Signaler déi se kréien.
An enger ähnlecher Studie, "Bäitrag vu synchroniséierten GABAergeschen Neuronen zu dopaminergeschen Neuronbrennen a Burst", publizéiert am Journal of Neurophysiologie, déi selwecht Grupp proposéiert datt zousätzlech zu direkten Linken tëscht DA a prefrontal Cortex Neuronen, indirekt neural Inputen aus der prefrontal Cortex iwwer inhibitoresch (GABAergic) VTA Neuronen solle berücksichtegt ginn. Besonnesch hunn d'Fuerscher festgestallt datt d'Signaler aus der prefrontaler Cortex GABAergesch Neuronen verursaache kënnen ze synchroniséieren, wat e staarken hemmungseffekt op DA Neuronen produzéiert. D'Studie huet festgestallt datt an e puer Fäll esou inhibitoresch Effekter zu paradoxe Resultater féieren kënnen - amplaz d'DA-Neuron-Feier z'ënnerdrécken an doduerch d'Dopamin-Verëffentlechung ze reduzéieren, kënne se d'DA-Feierfrequenz multiplizéieren, wat zu méi héijer Dopaminnemaart a positiv Verstäerkung.
Wat et bedeit fir eist Verständnis vum Alkoholismus
Experimentell Beweiser suggeréieren datt Alkohol fäeg ass DA Neurone-Feiermuster z'änneren, souwuel indirekt iwwer prefrontal Cortex an inhibitoresch VTA Neuronen, an direkt andeems se op DA Neuronen per se handelen. Baséierend op déi aktuell Erkenntnisser, hypothesen d'Fuerscher wéi eng Mechanismen involvéiert kënne sinn.
De VTA huet ongeféier 20,000 DA Neuronen an enger net-alkoholescher Persoun. E puer vun dësen déngen fir ze signaliséieren datt e gewësse Stimulus Wichtegkeet huet, während de Rescht d'Fehlersignal iwwerdroen. E gewësse Gläichgewiicht tëscht den zwou Aarte vu Signaler ass essentiell fir gutt Uerteel a richtegt Verhalen. Alkohol stéiert d'Gläichgewiicht andeems se souwuel d'Muster vun der neuraler Aktivitéit an der prefrontaler Cortex an DA Neuroneeigenschaften änneren. Dës Ännerung kann méi Neuronen biaséieren fir Wichtegkeet ze signaliséieren am Géigesaz zum Feeler. Also ënner dem Afloss vum Alkohol gëtt all Reiz verbonne mat Alkohol vun DA Neuronen behandelt als Verhalens- a motivational Wichtegkeet, egal ob et dem erwaarten Resultat entsprécht oder net, wärend an der Verontreiung vun Alkohol, neural Feier normalerweis konsequent mat der erwaart a krut Verstäerkung.
Dësen Effekt kann de Grond sinn firwat Alkoholiker schlussendlech eng méi schmuel wéi normal Palette vu Verhalensreaktiounen entwéckelen, se motivéieren fir Alkohol ze sichen. Dobäi si se entweder net bewosst vu potenzielle Konsequenze vun hiren Handlungen oder, och wa se esou Konsequenze virausgoe kënnen, dës Bewosstsinn huet wéineg oder keen Effekt op hiert Verhalen. Laut Ëmfroen, verstinn déi meescht Alkoholiker datt se hiert Heem a Famill kënne verléieren a souguer aus Bong drénken stierwen, awer dëst hält se selten op. Fir d'Konsequenze vum Drénken richteg ze beurteelen, muss hir prefrontal Cortex integréieren a léieren d'negativ Erwaardungen aus dësem Verhalen richteg ze representéieren, ënnerstëtzt vu Verstäerkung Léiersignaler vun DA Neuronen. Dëst kann awer net geschéien, well Alkohol (wéi aner Stëmmung verännerend Substanzen) souwuel d'neural Aktivitéit am Sucht beaflosse kann. Préfrontal Cortex an hir DA Neuronen direkt, blockéieren d'Léieren.
E Wee ze fannen fir d'Dopaminfunktioun am süchtege Gehir auszegläichen an adäquat neural Äntwerten op Ëmweltreizungen z'erzielen, och während ënner dem Afloss, kéint Leit mat Substanzmëssbrauch Hoffnung ubidden.
Entdeckt weider: Gestresst Ratten konsuméieren méi Alkohol, verroden d'verbonne Gehirchemie
Méi Informatiounen: Ekaterina O. Morozova et al, Dopamin Neuronen änneren d'Art vun der Excitabilitéit als Äntwert op Stimuli, PLOS Computational Biologie (2016). DOI: 10.1371/journal.pcbi.1005233
Ekaterina O. Morozova et al. Bäitrag vu synchroniséierten GABAergeschen Neuronen zu dopaminergeschen Neuronenbrennen a Burst, Journal of Neurophysiologie (2016). DOI: 10.1152/jn.00232.2016
Journal Referenz: PLoS ONE Journal of Neurophysiologie PLoS Computational Biologie
Gitt vum: National Fuerschung Universitéit Héichschoul fir Wirtschaft
Liest méi um: https://medicalxpress.com/news/2017-03-alcoholism-dynamical-dopamine-imbalance.html#jCp
;