Dopamine remt sommige stopcircuits omdat het go-circuits versterkt
Ontsluitend mysterie waarom dopamine Parkinsonpatiënten bevriest
CHICAGO - De ziekte van Parkinson en drugsverslaving zijn tegengestelde ziekten, maar beide zijn afhankelijk van dopamine in de hersenen. Parkinsonpatiënten hebben er niet genoeg van; drugsverslaafden krijgen er te veel van. Hoewel het belang van dopamine bij deze aandoeningen algemeen bekend is, is de manier waarop het werkt een raadsel geweest.
Nieuw onderzoek van de Feinberg School of Medicine van de Northwestern University heeft onthuld dat dopamine de twee primaire circuits in de hersenen die ons gedrag beheersen, versterkt en verzwakt. Dit geeft nieuw inzicht in waarom een stortvloed van dopamine kan leiden tot dwangmatig, verslavend gedrag en te weinig dopamaine de Parkinsonpatiënten bevroren en onbeweeglijk kan maken.
"De studie laat zien hoe dopamine de twee hoofdcircuits van de hersenen vormt die bepalen hoe we handelen en wat er gebeurt in deze ziektetoestanden," zei D. James Surmeier, hoofdauteur en de Nathan Smith Davis Professor en voorzitter van fysiologie aan de Feinberg School. Het artikel is gepubliceerd in het 8 augustus nummer van het tijdschrift Science.
Deze twee belangrijkste hersencircuits helpen ons beslissen of we een begeerte willen of niet. Sta je bijvoorbeeld af van de bank en rijd je naar de winkel voor een ijzige six-pack bier op een hete zomernacht, of gewoon op de bank liggen?
Het ene circuit is een "stop" -circuit dat u belet te handelen naar een verlangen; de andere is een "go" -circuit dat je tot actie uitlokt. Deze circuits bevinden zich in het striatum, het gebied van de hersenen dat gedachten in acties vertaalt.
In de studie onderzochten onderzoekers de sterkte van synapsen die de hersenschors verbinden, het gebied van de hersenen dat betrokken is bij percepties, gevoelens en gedachten, naar het striatum, de thuisbasis van de stop- en go-circuits die actie selecteren of voorkomen.
Wetenschappers activeerden elektrisch de corticale vezels om bewegingsopdrachten te simuleren en verhoogden het natuurlijke niveau van dopamine. Wat er daarna gebeurde, verraste hen. De corticale synapsen die verbinding maakten met het "go" -circuit werden sterker en krachtiger. Tegelijkertijd verzwakte dopamine de corticale verbindingen in het "stop" -circuit.
"Dit zou de basis kunnen zijn van verslaving," zei Surmeier. “Dopamine dat vrijkomt door medicijnen leidt tot een abnormale versterking van de corticale synapsen die de striatale 'go'-circuits aandrijven, terwijl de synapsen bij tegenoverliggende' stop'-circuits verzwakken. Als gevolg hiervan, wanneer gebeurtenissen die verband houden met het nemen van medicijnen - waar u het medicijn heeft ingenomen, wat u voelde - zich voordoen, is er een oncontroleerbare drang om drugs te gaan zoeken. "
"Al onze acties in een gezond brein worden gecompenseerd door de drang om iets te doen en de drang om te stoppen", zei Surmeier. “Ons werk suggereert dat niet alleen de versterking van de hersencircuits die helpen bij het selecteren van acties cruciaal is voor de effecten van dopamine, het is ook de verzwakking van de verbindingen waardoor we ook kunnen stoppen. "
In het tweede deel van het experiment creëerden wetenschappers een diermodel van de ziekte van Parkinson door dopamine-neuronen te doden. Daarna keken ze naar wat er gebeurde toen ze corticale commando's simuleerden om te bewegen. Het resultaat: de verbindingen in het “stop” -circuit werden versterkt en de verbindingen in het “go” -circuit werden verzwakt.
"De studie laat zien waarom Parkinson-patiënten moeite hebben met het uitvoeren van alledaagse taken, zoals over een tafel reiken om een glas water op te pakken als ze dorst hebben," zei Surmeier.
Surmeier legde het fenomeen uit aan de hand van de analogie van een auto. "Onze studie suggereert dat het onvermogen om te bewegen bij de ziekte van Parkinson geen passief proces is zoals een auto die zonder benzine komt te zitten", zei hij. 'De auto beweegt eerder niet omdat je voet op de rem is geklemd. Dopamine helpt u normaal gesproken de druk op het rem- en gaspedaal aan te passen. Het helpt je te leren dat als je een rood licht ziet op een kruispunt, je remt en als het groene lampje gaat branden, je je voet van de rem haalt en het gaspedaal intrapt om te gaan. Bij patiënten met de ziekte van Parkinson, die de neuronen hebben verloren die dopamine afgeven, zit hun voet voortdurend op de rem. "
Het begrijpen van de basis voor deze veranderingen in hersencircuits brengt wetenschappers dichter bij nieuwe therapeutische strategieën voor het beheersen van deze hersenaandoeningen en andere waarbij dopamine betrokken is, zoals schizofrenie, het syndroom van Gilles de la Tourette en dystonie.
The Study: Dichotomous Dopaminergic Control of Striatal Synaptic Plasticity
Science 8 August 2008:
Vol. 321. nee. 5890, blz. 848-851
DOI: 10.1126 / science.1160575
Weixing Shen, 1 Marc Flajolet, 2 Paul Greengard, 2 D. James Surmeier1 *
Bij synapsen tussen corticale piramidale neuronen en belangrijkste striatale medium stekelige neuronen (MSN's), wordt verondersteld dat postsynaptische D1- en D2-dopamine (DA) -receptoren noodzakelijk zijn voor de inductie van respectievelijk langdurige potentiëring en depressie - vormen van plasticiteit waarvan wordt aangenomen dat ze ten grondslag liggen aan associatieve aan het leren. Omdat deze receptoren beperkt zijn tot twee verschillende MSN-populaties, vereist dit postulaat dat synaptische plasticiteit unidirectioneel is in elk celtype. Met behulp van hersenschijfjes van DA-receptor-transgene muizen laten we zien dat dit niet het geval is. DA speelt eerder complementaire rollen in deze twee typen MSN om ervoor te zorgen dat synaptische plasticiteit bidirectioneel en Hebbiaans is. Bij modellen van de ziekte van Parkinson raakt dit systeem uit balans, wat leidt tot unidirectionele veranderingen in plasticiteit die ten grondslag kunnen liggen aan netwerkpathologie en symptomen.
;