Alkoholismu var izraisīt dinamiska dopamīna nelīdzsvarotība
Marts 10, 2017
Starptautiskā pētnieciskā sadarbībā ir identificēti iespējamie alkoholisma mehānismi, kas saistīti ar mainītu dopamīnerģisko neironu reakciju uz prefrontālās garozas neironu komplekso dinamiku, kas ietekmē dopamīna izdalīšanos.
Mijiedarbojošās neironu populācijas smadzeņu garozā ģenerē elektriskos impulsus (sauktus par darbības potenciāliem), kuriem raksturīgi īpaši nervu sadedzināšanas (vai sarežģītas neironu dinamikas) telpiskie un laika modeļi. Šīs šaušanas shēmas ir atkarīgas no atsevišķu neironu raksturīgajām īpašībām, no neironu tīkla savienojamības un šo ķēžu ieejām. Šī aprēķina pētījuma pamatā ir eksperimentāli pierādījumi konkrētai prefrontālās garozas neironu populācijai, kas caur ierosinošajām sinapsēm savienojas ar dopamīnerģiskiem un inhibējošiem. ventrālā ķermeņa daļa (VTA) neironi. Tādējādi neirālo šaušanas struktūra prefrontālajā garozā var tieši ietekmēt dopamīna šūnu reakciju un dopamīna izdalīšanos.
Boriss Gutkins vada HSE izziņas un lēmumu pieņemšanas centra teorētisko neirozinātņu grupu. Viena no grupas pētījumu jomām ir vērsta uz neirobioloģiskiem procesiem, kas izraisa atkarību no narkotikām un atkarību, it īpaši uz saiknes noteikšanu starp zāļu darbības neirobioloģiskajiem mehānismiem un novērojamām uzvedības reakcijām. Pētnieki jo īpaši izmanto matemātisko modelēšanu, lai pārbaudītu dopamīnerģisko neironu šaušanas modeļu īpašās īpašības un dinamiku, kas var izraisīt atkarību.
Dopamīns, neiromediators, ko smadzenēs atbrīvo dopamīnerģiskie neironi, ir ķīmiska viela, kurai ir galvenā loma smadzeņu iekšējā atalgojuma sistēmā, kas virza motivētas uzvedības apguvi. Darbojoties smadzeņu atalgojuma sistēmās (piemēram, ventrālā pamatkārta, kas atrodas dziļi smadzeņu vidusdaļā; striatums, kas atbild par pareizu darbību izvēli, un prefrontālais garozs, kas kontrolē brīvprātīgus mērķus un uzvedību), tas signalizē vai nu par negaidītu atlīdzību, vai arī par paredzēšanu par atlīdzību, kas izriet no noteiktas darbības vai notikuma. Tādējādi dopamīns pozitīvi pastiprina uzvedību, kas noved pie šīs atlīdzības, izraisot tās atkārtošanos. Un otrādi, ja konkrēta darbība nedod gaidīto pozitīvo efektu vai tai seko nepatīkams notikums, dopamīna izdalīšanās strauji samazinās, izraisot neapmierinātību un nevēlēšanos atkārtot attiecīgo rīcību.
Daudzi dopamīna neironi rada šos mācīšanās signālus, izstarojot straujas smailes, kad dzīvnieks saņem lielāku atalgojumu nekā paredzēts, vai pauzē, kad ir mazāk, nekā paredzēts. Lai pareizi pārvaldītu mācīšanos, pārrāvumu skaitam (un atbrīvotajam dopamīnam) jābūt proporcionālam neatbilstībai starp saņemto un paredzamo atlīdzību (piemēram, ja kāds par savu darbu cer iegūt 50 eiro, bet saņem 100; dopamīna aktivitātei vajadzētu būt proporcionālai 50; ja kāds sagaida 50, bet saņem 500; aktivitātei jā signalizē skaitlim, kas ir proporcionāls 450). Līdz ar to, jo lielāka neatbilstība, jo spēcīgāka būs reakcija. Vēl viena dopamīna neironu apakšgrupa vienkārši signalizē, kad stimuli ir svarīgi uzvedībai vai nedod bināras atbildes “pilnīgi vai vispār”. Šie binārie signāli virza orientāciju vai pieeju svarīgajai uzvedībai. Tātad abām dopamīna šūnu populācijām ir atšķirīgi reakcijas režīmi: analogs mācīšanās signāls vai trauksme par vai nu nekā svarīgu.
Divi neironu aktivitātes režīmi
Nesenie Gutkina grupas pētījumi, kas veikti kopā ar zinātniekiem no Indianas universitātes un RAN Lietišķās fizikas institūta, liecina par iespējamiem alkohola ietekmes mehānismiem uz dopamīnerģisko neironu darbību. Viņu raksts "Dopamīna neironi maina uzbudināmības veidu, reaģējot uz stimuliem", kas publicēts PLoS One, piedāvā dopamīna (DA) neironu aktivitātes skaitļošanas modeli, aprakstot tā galvenās īpašības un parādot, ka DA neirona reakcijas režīms var mainīties atkarībā no sinaptiskā ievades modeļa (ieskaitot prefrontālās garozas modeli).
Pirmajā režīmā DA neironu izdalītais dopamīna daudzums atspoguļo mācīšanās signālu, kas ir proporcionāls atšķirībai starp to, ko dzīvnieks vai cilvēks sagaida no tā, ko viņi reāli saņem noteiktas darbības rezultātā. Otrajā DA neironu režīmā dopamīna izdalīšanās kalpo par atsauces bināro signālu, kas norāda, vai noteikts notikums ir vai nav svarīgs. Tādējādi aprēķina pētījuma rezultāti to norāda dopamīna neironi var nebūt divas atšķirīgas grupas, bet tās spēj elastīgi pārslēgties no viena reakcijas režīma uz citu atkarībā no saņemto signālu rakstura.
Saistītā pētījumā “Sinhronizēto GABAergisko neironu ieguldījums dopamīnerģisko neironu šaušanā un pārsprāgt”, kas publicēts Neirofizioloģijas žurnāls, tā pati grupa ierosina, ka papildus tiešajām saitēm starp DA un prefrontālo garozas neironiem, jāapsver netiešie neironu ievadi no prefrontāla garozas caur inhibējošiem (GABAergic) VTA neironiem. Jo īpaši pētnieki atklāja, ka signāli no prefrontālās garozas var izraisīt GABAergic neironu sinhronizāciju, radot spēcīgu inhibējošu efektu DA neironiem. Pētījumā tika atklāts, ka dažos gadījumos šāda kavējoša iedarbība var izraisīt paradoksālus rezultātus - tā vietā, lai nomāktu DA neironu apdedzināšanu un tādējādi samazinātu dopamīna izdalīšanos, tie var reizināt DA apdedzināšanas biežumu, izraisot lielāku dopamīna izdalīšanās un pozitīvs pastiprinājums.
Ko tas nozīmē mūsu izpratnei par alkoholismu
Eksperimentālie pierādījumi liecina, ka alkohols spēj modificēt DA neironu dedzināšanas modeļus gan netieši caur prefrontālo garozu un inhibējošajiem VTA neironiem, gan tieši, iedarbojoties uz DA neironiem per se. Balstoties uz pašreizējiem atklājumiem, pētnieki izvirza hipotēzi, kādi mehānismi varētu būt iesaistīti.
VTA ir aptuveni 20,000 DA neironi personai bez alkohola. Daži no tiem kalpo kā signāls, ka noteiktam stimulam ir nozīme, bet pārējie pārraida kļūdas signālu. Zināmam līdzsvaram starp diviem signālu veidiem ir būtiska nozīme laba sprieduma izdarīšanā un pareizā uzvedībā. Alkohols izjauc līdzsvaru, mainot gan neironu aktivitātes modeli prefrontālajā garozā, gan DA neironu īpašības. Šīs izmaiņas var novirzīt vairāk neironu, lai norādītu uz svarīgumu pretstatā kļūdai. Tātad jebkura alkohola ietekmē DA neironi jebkuru ar alkoholu saistītu stimulu uzskata par uzvedības un motivējošu, neatkarīgi no tā, vai tas atbilst paredzētajam iznākumam vai nē, turpretī alkohola neesamības gadījumā neironu apdedzināšana parasti atbilst gaidāmie un saņemtie pastiprinājumi.
Šis efekts var būt iemesls, kāpēc alkoholiķiem galu galā var rasties šaurāks nekā parasti uzvedības reakciju diapazons, motivējot viņus meklēt alkoholu. To darot, viņi vai nu neapzinās savas rīcības iespējamās sekas, vai arī, pat ja viņi var paredzēt šādas sekas, šī apziņa maz vai vispār neietekmē viņu uzvedību. Saskaņā ar aptaujām lielākā daļa alkoholiķu saprot, ka viņi var zaudēt māju un ģimeni un pat nomirt no pārmērīgas dzeršanas, taču tas viņus reti aptur. Lai pareizi novērtētu dzeršanas sekas, viņu prefrontālajai garozai ir jāintegrējas un jāiemācās pareizi pārstāvēt šīs uzvedības negatīvās cerības, ko atbalsta pastiprinoši mācīšanās signāli no DA neironiem. Tas tomēr var nenotikt, jo alkohols (tāpat kā citas vielas, kas maina garastāvokli) var ietekmēt neironu darbību atkarīgā prefrontal garozā un viņu DA neironi tieši, bloķējot mācīšanos.
Meklējot veidu, kā līdzsvarot dopamīna funkcijas atkarīgajās smadzenēs un izraisīt adekvātu neironu reakciju uz vides stimuliem, pat atrodoties reibumā, varētu piedāvāt cerību cilvēkiem ar narkotiku lietošanas problēmām.
Turpināt izpēti: Stresa stāvoklī žurkas patērē vairāk alkohola, atklājot saistīto smadzeņu ķīmiju
Vairāk informācijas: Ekaterina O. Morozova et al., Dopamīna neironi maina uzbudināmības veidu, reaģējot uz stimuliem, PLOS skaitļošanas bioloģija (2016). DOI: 10.1371 / journal.pcbi.1005233
Jekaterina O. Morozova et al. Sinhronizēto GABAerģisko neironu ieguldījums dopamīnerģisko neironu dedzināšanā un eksplodēšanā, Neirofizioloģijas žurnāls (2016). DOI: 10.1152 / jn.00232.2016
Žurnāla atsauce: PLoS ONE Neirofizioloģijas žurnāls PLoS skaitļošanas bioloģija
Sniedz: Nacionālās pētniecības universitātes Ekonomikas augstskola
Lasīt vairāk pie: https://medicalxpress.com/news/2017-03-alcoholism-dynamical-dopamine-imbalance.html#jCp
;
