komen: Kajian menerangkan bagaimana dopamin berlebihan tidak hanya dapat menguatkan rangkaian "pergi untuk itu" dalam ketagihan, tetapi juga melemahkan "sirkuit berhenti" yang bertentangan.
Membuka rahsia mengapa dopamin membekukan pesakit Parkinson
CHICAGO - Penyakit Parkinson dan ketagihan dadah adalah penyakit bertentangan polar, tetapi kedua-duanya bergantung pada dopamin di otak. Pesakit Parkinson tidak mencukupi; penagih mendapat terlalu banyak. Walaupun pentingnya dopamin dalam gangguan ini telah diketahui, cara kerjanya menjadi misteri.
Penyelidikan baru dari Feinberg School of Medicine Northwestern University telah mendedahkan bahawa dopamin menguatkan dan melemahkan dua litar utama di otak yang mengawal tingkah laku kita. Ini memberikan gambaran baru mengapa banjir dopamin boleh menyebabkan tingkah laku kompulsif, ketagihan dan dopamin yang terlalu sedikit dapat menyebabkan pesakit Parkinson beku dan tidak dapat bergerak.
"Kajian menunjukkan bagaimana dopamin membentuk dua litar utama otak yang mengawal bagaimana kita memilih untuk bertindak dan apa yang berlaku dalam penyakit ini," kata D. James Surmeier, pengarang utama dan Nathan Smith Davis Profesor dan ketua fisiologi di Sekolah Feinberg. Makalah ini diterbitkan dalam edisi 8 Ogos jurnal Science.
Kedua-dua litar otak utama ini membantu kita menentukan sama ada hendak bertindak atau tidak. Sebagai contoh, adakah anda turun sofa dan memandu ke kedai untuk minum enam pek bir pada malam musim panas, atau hanya berbaring di sofa?
Satu litar adalah litar "berhenti" yang menghalang anda daripada melakukan keinginan; yang lain adalah litar "pergi" yang memprovokasi anda untuk bertindak. Litar ini terletak di striatum, kawasan otak yang menerjemahkan pemikiran menjadi tindakan.
Dalam kajian ini, para penyelidik mengkaji kekuatan sinapsinya yang menghubungkan korteks serebrum, kawasan otak yang terlibat dalam persepsi, perasaan dan pemikiran, ke striatum, tempat perhentian dan litar yang memilih atau mencegah tindakan.
Para saintis mengaktifkan serat kortikal secara elektrik untuk mensimulasikan arahan pergerakan dan meningkatkan tahap semula jadi dopamin. Apa yang berlaku seterusnya mengejutkan mereka. Sinapsis kortikal yang menyambung ke litar "pergi" menjadi lebih kuat dan lebih kuat. Pada masa yang sama, dopamin melemahkan hubungan kortikal dalam rangkaian "berhenti".
"Inilah yang mendasari ketagihan," kata Surmeier. "Dopamine yang dikeluarkan oleh ubat-ubatan menyebabkan penguatan sinapsis kortikal yang tidak normal yang mendorong litar 'go' striatal, sementara melemahkan sinaps pada litar 'stop' yang bertentangan. Akibatnya, apabila kejadian yang berkaitan dengan pengambilan dadah - di mana anda mengambil ubat, apa yang anda rasakan - terjadi, terdapat dorongan yang tidak terkawal untuk pergi dan mencari ubat. "
"Semua tindakan kita dalam otak yang sihat seimbang dengan dorongan untuk melakukan sesuatu dan dorongan untuk berhenti," kata Surmeier. "Kerja kami menunjukkan bahawa bukan hanya penguatan rangkaian otak yang membantu memilih tindakan yang sangat penting untuk kesan dopamin, tetapi melemahkan hubungan yang memungkinkan kita berhenti juga. "
Pada bahagian kedua eksperimen, saintis membuat model haiwan penyakit Parkinson dengan membunuh neuron dopamin. Kemudian mereka melihat apa yang berlaku ketika mereka mensimulasikan perintah kortikal untuk bergerak. Hasilnya: sambungan di litar "berhenti" diperkuat, dan sambungan di litar "pergi" menjadi lemah.
"Kajian ini menerangkan mengapa pesakit Parkinson menghadapi masalah dalam melakukan tugas sehari-hari seperti menjangkau meja untuk mengambil segelas air ketika mereka haus," kata Surmeier.
Surmeier menjelaskan fenomena tersebut menggunakan analogi sebuah kereta. "Kajian kami menunjukkan bahawa ketidakmampuan untuk bergerak dalam penyakit Parkinson bukanlah proses pasif seperti kereta yang kehabisan gas," katanya. "Sebaliknya, kereta tidak 'bergerak kerana kaki anda terkena rem. Dopamine biasanya membantu anda menyesuaikan tekanan pada pedal brek dan gas. Ini membantu anda mengetahui bahawa apabila anda melihat lampu merah di persimpangan, anda brek dan ketika lampu hijau menyala, anda melepaskan kaki anda dari brek dan menekan pedal gas untuk pergi. Pesakit penyakit Parkinson, yang telah kehilangan neuron yang melepaskan dopamin, kaki mereka terus terpaku pada brek. "
Memahami asas perubahan litar otak ini mendorong para saintis mendekati strategi terapi baru untuk mengawal gangguan otak ini dan yang lain melibatkan dopamin seperti skizofrenia, sindrom Tourette dan dystonia.
KAJIAN: Pengendalian Dopaminergik dikotometri terhadap Striatal Plasticity Synaptic
Abstrak
Pada sinaps antara neuron piramidal kortikal dan neuron spiny medium striatal utama (MSN), reseptor postynaptic D1 dan D2 dopamine (DA) dianggap perlu untuk mendorong potensi jangka panjang dan kemurungan, masing-masing bentuk keplastikan yang difikirkan untuk mendasari asosiasi belajar. Kerana reseptor ini terhad kepada dua populasi MSN yang berbeza, postulat ini menuntut agar keplastikan sinaptik tidak sehala pada setiap jenis sel. Dengan menggunakan kepingan otak dari tikus transgenik reseptor DA, kami menunjukkan bahawa ini tidak berlaku. Sebaliknya, DA memainkan peranan pelengkap dalam kedua-dua jenis MSN ini untuk memastikan keplastikan sinaptik bersifat dua arah dan Hebbian. Dalam model penyakit Parkinson, sistem ini tidak seimbang, yang menyebabkan perubahan plastisitas sehala yang dapat mendasari patologi dan gejala rangkaian.
- PMID 18687967
- PMCID: PMC2833421
- DOI: 10.1126 / science.1160575
;