Alkoholizmo priežastis gali būti dinaminis dopamino disbalansas
Kovo 10, 2017
Tarptautinė mokslinių tyrimų grupė nustatė galimus alkoholizmo mechanizmus, susijusius su pakitusiu dopaminerginiu neuronų atsaku į sudėtingą prefrontalinės žievės neuronų dinamiką, turinčią įtakos dopamino išsiskyrimui.
Sąveikaujančios neuronų populiacijos smegenų žievėje generuoja elektrinius impulsus (vadinamus veikimo potencialais), kuriems būdingi specifiniai erdviniai ir laikini nervinio uždegimo modeliai (arba sudėtinga nervų dinamika). Šie uždegimo modeliai priklauso nuo būdingų atskirų neuronų savybių, nuo neuroninio tinklo ryšio ir įvesties į šias grandines. Šio skaičiavimo tyrimo pagrindas yra eksperimentiniai įrodymai apie konkrečią prefrontalinės žievės neuronų populiaciją, kuri per sužadinimo sinapses jungiasi su dopaminerginiais ir slopinančiais. ventralinė tegmentalinė sritis (VTA) neuronai. Taigi, neuroninio šaudymo struktūra prefrontalinėje žievėje gali tiesiogiai paveikti dopamino ląstelių atsaką ir dopamino išsiskyrimą.
Borisas Gutkinas vadovauja teorinei neurologijos grupei HSE pažinimo ir sprendimų priėmimo centre. Viena iš grupės tyrimų sričių daugiausia dėmesio skiria neurobiologiniams procesams, sukeliantiems piktnaudžiavimą narkotinėmis medžiagomis ir priklausomybę, konkrečiai – sąsajų tarp neurobiologinių narkotikų veikimo mechanizmų ir stebimų elgesio reakcijų aptikimui. Visų pirma, mokslininkai naudoja matematinį modeliavimą, kad ištirtų specifines dopaminerginių neuronų uždegimo modelių ir dinamikos ypatybes, kurios gali sukelti priklausomybę.
Dopaminas, neurotransmiteris, kurį išskiria dopaminerginiai neuronai smegenyse, yra cheminė medžiaga, kuri atlieka pagrindinį vaidmenį vidinėje smegenų atlygio sistemoje, skatinančioje mokytis motyvuoto elgesio. Veikdamas atlygio sistemose smegenyse (pvz., ventralinėje tegmentinėje srityje, esančioje giliai vidurinėje smegenyse; striatum, atsakingo už teisingų veiksmų parinkimą ir prefrontalinėje žievėje, kuri kontroliuoja savanoriškus tikslus ir elgesį), jis signalizuoja arba netikėtą atlygį, arba laukimą. atlygio, gauto dėl konkretaus veiksmo ar įvykio. Taigi, dopaminas teigiamai sustiprina elgesį, dėl kurio gaunami šie atlygiai, todėl jie kartojasi. Ir atvirkščiai, kai konkretus veiksmas nesukelia laukiamo teigiamo efekto arba po jo įvyksta nemalonus įvykis, dopamino išsiskyrimas smarkiai sumažėja, o tai sukelia nusivylimą ir nenorą kartoti atitinkamą elgesį.
Daugelis dopamino neuronų gamina šiuos mokymosi signalus išskleisdami greitus šuolius, kai gyvūnas gauna didesnį atlygį, nei tikėtasi, arba pristabdydami, kai yra mažiau nei tikėtasi. Norint teisingai valdyti mokymąsi, sprogimų skaičius (ir išsiskiriantis dopaminas) turi būti proporcingas gauto ir laukiamo atlygio neatitikimui (pavyzdžiui, jei tikimasi už darbą gauti 50 eurų, bet gauna 100; dopamino aktyvumas turėtų būti proporcingas 50; kai tikimasi 50, bet gauna 500; aktyvumas turėtų reikšti skaičių, proporcingą 450). Vadinasi, kuo didesnis neatitikimas, tuo stipresnis atsakas. Dar kitas dopamino neuronų pogrupis tiesiog signalizuoja, kai dirgikliai yra svarbūs elgesiui arba neduoda dvejetainių atsakų „viskas arba nieko“. Šie dvejetainiai signalai skatina orientuotis arba priartėti prie svarbių veiksmų. Taigi dvi dopamino ląstelių populiacijos turi skirtingus atsako būdus: analoginį mokymosi signalą arba perspėjimą apie viską arba nieko.
Du neuronų veiklos režimai
Naujausias Gutkino grupės tyrimas, atliktas kartu su mokslininkais iš Indianos universiteto ir RAN taikomosios fizikos instituto, rodo galimus alkoholio poveikio dopaminerginiam neuronų aktyvumui mechanizmus. Jų darbas „Dopamino neuronai keičia jaudrumo tipą reaguodami į dirgiklius“, paskelbtas m. PLoS Vienas, turi dopamino (DA) neuronų aktyvumo skaičiavimo modelį, apibūdinantį pagrindines jo savybes ir įrodantį, kad DA neurono atsako režimas gali skirtis priklausomai nuo sinapsinės įvesties modelio (įskaitant iš prefrontalinės žievės).
Pirmuoju režimu DA neuronų išskiriamas dopamino kiekis atspindi mokymosi signalą, proporcingą skirtumui tarp to, ko gyvūnas ar žmogus tikisi, ir to, ką jie iš tikrųjų gauna atlikę tam tikrą veiksmą. Kai veikia antrasis DA neurono režimas, dopamino išsiskyrimas yra atskaitos dvejetainis signalas, nurodantis, ar tam tikras įvykis yra svarbus, ar ne. Taigi skaičiavimo tyrimo rezultatai rodo, kad dopamino neuronai gali būti ne dvi skirtingos populiacijos, bet gali lanksčiai persijungti iš vieno atsako režimo į kitą, priklausomai nuo gaunamų signalų pobūdžio.
Susijusiame tyrime „Sinchronizuotų GABAerginių neuronų indėlis į dopaminerginių neuronų uždegimą ir sprogimą“, paskelbtas Neurofiziologijos žurnalas, ta pati grupė siūlo, kad, be tiesioginių ryšių tarp DA ir prefrontalinės žievės neuronų, reikėtų atsižvelgti į netiesioginius nervinius įvestis iš prefrontalinės žievės per slopinančius (GABAerginius) VTA neuronus. Visų pirma, mokslininkai nustatė, kad signalai iš prefrontalinės žievės gali sukelti GABAerginių neuronų sinchronizavimą, sukeldami stiprų slopinamąjį poveikį DA neuronams. Tyrimas parodė, kad kai kuriais atvejais toks slopinamasis poveikis gali sukelti paradoksalių rezultatų – užuot slopinę DA neuronų aktyvumą ir taip sumažinę dopamino išsiskyrimą, jie gali padauginti DA uždegimo dažnį, todėl padidėja. dopamino išsiskyrimas ir teigiamas pastiprinimas.
Ką tai reiškia mūsų supratimui apie alkoholizmą
Eksperimentiniai įrodymai rodo, kad alkoholis gali modifikuoti DA neuronų uždegimo modelius tiek netiesiogiai per prefrontalinę žievę ir slopinančius VTA neuronus, tiek tiesiogiai veikdamas DA neuronus per se. Remdamiesi dabartinėmis išvadomis, mokslininkai iškelia hipotezę, kokie mechanizmai gali būti susiję.
VTA alkoholio nevartojančiame asmenyje turi apie 20,000 XNUMX DA neuronų. Kai kurie iš jų rodo, kad tam tikras dirgiklis yra svarbus, o kiti perduoda klaidos signalą. Tam tikra pusiausvyra tarp dviejų tipų signalų yra būtina norint priimti teisingą sprendimą ir tinkamai elgtis. Alkoholis sutrikdo pusiausvyrą, pakeisdamas nervinio aktyvumo modelį prefrontalinėje žievėje ir DA neuronų savybes. Šis pokytis gali pakreipti daugiau neuronų, kad jie signalizuotų svarbą, o ne klaida. Taigi, esant alkoholiui, DA neuronai traktuoja bet kokį su alkoholiu susijusį dirgiklį kaip turintį elgsenos ir motyvacijos svarbą, neatsižvelgiant į tai, ar jis atitinka numatomą rezultatą, o jei alkoholio nėra, nervų uždegimas paprastai atitiktų laukė ir gavo pastiprinimą.
Šis poveikis gali būti priežastis, kodėl alkoholikams ilgainiui gali išsivystyti siauresnė nei įprasta elgesio reakcija, skatinanti juos ieškoti alkoholio. Tai darydami jie arba nesuvokia galimų savo veiksmų pasekmių, arba, net jei gali tokias pasekmes numatyti, šis suvokimas turi mažai įtakos jų elgesiui arba jo neturi. Remiantis apklausomis, dauguma alkoholikų supranta, kad gali netekti namų, šeimos ir net mirti nuo besaikio gėrimo, tačiau tai retai juos sustabdo. Norint tinkamai įvertinti gėrimo pasekmes, jų prefrontalinė žievė turi integruotis ir išmokti tinkamai reprezentuoti neigiamus šio elgesio lūkesčius, paremtus sustiprintais mokymosi signalais iš DA neuronų. Tačiau tai gali neįvykti, nes alkoholis (kaip ir kitos nuotaiką keičiančios medžiagos) gali paveikti tiek narkomano nervų veiklą. prefrontalinė žievė ir jų DA neuronai tiesiogiai, blokuodami mokymąsi.
Rasti būdą, kaip subalansuoti dopamino funkciją priklausomybės turinčiose smegenyse ir sukelti tinkamą nervinį atsaką į aplinkos dirgiklius, net esant įtakai, galėtų suteikti vilties žmonėms, turintiems piktnaudžiavimo narkotinėmis medžiagomis problemų.
Tyrinėkite toliau: Stresą patiriančios žiurkės vartoja daugiau alkoholio, atskleisdamos susijusią smegenų chemiją
Daugiau informacijos: Jekaterina O. Morozova ir kt., Dopamino neuronai keičia jaudrumo tipą reaguodami į stimulus, PLOS skaičiavimo biologija (2016). DOI: 10.1371 / journal.pcbi.1005233
Jekaterina O. Morozova ir kt. Sinchronizuotų GABAerginių neuronų indėlis į dopaminerginių neuronų uždegimą ir sprogimą, Neurofiziologijos žurnalas (2016). DOI: 10.1152/jn.00232.2016
Leidinio nuoroda: PLoS ONE Neurofiziologijos žurnalas PLoS skaičiavimo biologija
Pateikė: Nacionalinė mokslinių tyrimų universiteto Ekonomikos mokykla
Skaitykite daugiau: https://medicalxpress.com/news/2017-03-alcoholism-dynamical-dopamine-imbalance.html#jCp
;
