Dopamin hemmer noen stoppkretser da det styrker gåkretsene
Lås opp mysteriet om hvorfor dopamin fryser Parkinsons pasienter
CHICAGO - Parkinsons sykdom og narkotikamisbruk er polar motsatte sykdommer, men begge avhenger av dopamin i hjernen. Parkinsons pasienter har ikke nok av det; narkomane får for mye av det. Selv om dopamins betydning i disse lidelsene har vært kjent, har det vært et mysterium hvordan det fungerer.
Ny forskning fra Northwestern Universitys Feinberg School of Medicine har avslørt at dopamin styrker og svekker de to primære kretsene i hjernen som styrer vår oppførsel. Dette gir ny innsikt i hvorfor en flom av dopamin kan føre til tvangsmessig, vanedannende atferd, og for lite dopamain kan gi Parkinsons pasienter frosne og ute av stand til å bevege seg.
"Studien viser hvordan dopamin former de to hovedkretsene i hjernen som styrer hvordan vi velger å handle og hva som skjer i disse sykdomstilstandene," sa D. James Surmeier, hovedforfatter og Nathan Smith Davis-professor og leder for fysiologi ved Feinberg skole. Papiret er publisert i 8. august-utgaven av tidsskriftet Science.
Disse to hjernekretsene hjelper oss med å avgjøre om det skal lykkes eller ikke. Får du for eksempel av sofaen og kjøre til butikken for en isete seks-pakke øl på en varm sommernatt, eller bare ligg på sofaen?
En krets er en "stopp" krets som forhindrer deg i å handle på et ønske; den andre er en "gå" -krets som provoserer deg til handling. Disse kretsene er lokalisert i striatum, regionen i hjernen som oversetter tanker til handlinger.
I studien undersøkte forskerne styrken til synapser som forbinder hjernebarken, hjerneområdet involvert i oppfatninger, følelser og tanker, til striatumen, hjemmet til stopp- og gåkretsen som velger eller forhindrer handling.
Forskere aktiverte kortikale fibre elektrisk for å simulere bevegelseskommandoer og økte det naturlige nivået av dopamin. Det som skjedde neste gang overrasket dem. Kortikale synapser som kobler seg til "go" -kretsen, ble sterkere og kraftigere. Samtidig svekket dopamin kortikale forbindelser i "stopp" -kretsen.
"Dette kan være det som ligger til grunn for avhengighet," sa Surmeier. “Dopamin som frigjøres av medikamenter fører til unormal styrking av kortikale synapser som driver striatal 'go' kretser, mens svekkende synapser ved motsatte 'stop' kretser. Som et resultat, når hendelser knyttet til narkotikamisbruk - der du tok stoffet, det du følte - inntreffer, er det en ukontrollerbar drivkraft for å gå og søke narkotika. ”
"Alle våre handlinger i en sunn hjerne balanseres av trangen til å gjøre noe og trangen til å stoppe," sa Surmeier. “Arbeidet vårt antyder at det ikke bare er styrking av hjernekretsene som hjelper til med å velge handlinger som er avgjørende for dopamins effekter, det er svekkelsen av forbindelsene som gjør at vi også kan stoppe. ”
I den andre delen av eksperimentet skapte forskere en dyremodell av Parkinsons sykdom ved å drepe dopaminneuroner. Så så de på hva som skjedde da de simulerte kortikale kommandoer for å flytte. Resultatet: tilkoblingene i "stopp" -kretsen ble styrket, og tilkoblingene i "go" -kretsen ble svekket.
"Studien belyser hvorfor Parkinsons pasienter har problemer med å utføre hverdagsoppgaver som å strekke seg over et bord for å plukke opp et glass vann når de er tørste," sa Surmeier.
Surmeier forklarte fenomenet ved hjelp av analogien til en bil. "Studien vår antyder at manglende evne til å bevege seg i Parkinsons sykdom ikke er en passiv prosess som en bil som går tom for bensin," sa han. ”Snarere, bilen beveger seg ikke fordi foten sitter fast på bremsen. Dopamin hjelper deg normalt å justere trykket på bremsen og bensinpedalene. Det hjelper deg å lære at når du ser et rødt lys i et kryss, bremser du, og når det grønne lyset tennes, tar du foten av bremsen og trykker på bensinpedalen for å gå. Parkinsons pasienter, som har mistet nevronene som frigjør dopamin, har foten sittende fast på bremsen. ”
Å forstå grunnlaget for disse endringene i hjernekretsene beveger forskere nærmere nye terapeutiske strategier for å kontrollere disse hjernesykdommene og andre som involverer dopamin som schizofreni, Tourettes syndrom og dystoni.
Studien: Dichotomous Dopaminerg Control Of Striatal Synaptic Plasticity
Vitenskap 8 August 2008:
Vol. 321. nr. 5890, s. 848 - 851
DOI: 10.1126 / science.1160575
Weixing Shen, 1 Marc Flajolet, 2 Paul Greengard, 2 D. James Surmeier1 *
Ved synapser mellom kortikale pyramideformede nevroner og viktigste striatale medium spiny nevroner (MSN), er postsynaptiske D1 og D2 dopamin (DA) reseptorer antatt å være nødvendige for induksjon av henholdsvis langvarig potensering og depresjon - former for plastisitet som antas å ligge til grunn for assosiativ læring. Fordi disse reseptorene er begrenset til to forskjellige MSN-populasjoner, krever dette postulatet at synaptisk plastisitet er ensrettet i hver celletype. Ved hjelp av hjerneskiver fra DA-reseptor-transgene mus viser vi at dette ikke er tilfelle. I stedet spiller DA komplementære roller i disse to typene MSN for å sikre at synaptisk plastisitet er toveis og hebbisk. I modeller av Parkinsons sykdom kastes dette systemet ut av balanse, noe som fører til ensrettet endring i plastisitet som kan ligge til grunn for nettverkspatologi og symptomer.
;