Nat Neurosci. 2018 aug.;21(8):1072-1083. doi: 10.1038/s41593-018-0191-4. Epub 2018 23. juli.
Saunders BT 1,2,3 , Richard JM 4,5,6 , Margolis EB 7 , Janak PH 8,9,10.
Abstrakt
Miljøvinkler, gjennom Pavlovsk læring, blir betingede stimuli som leder dyr mot oppkjøp av belønninger (for eksempel mat) som er nødvendige for å overleve. Vi testet den grunnleggende rollen mellom midbrain dopaminneuroner ved å gi prediktive og motiverende egenskaper til tegn, uavhengig av eksterne belønninger. Vi fant at kort phasisk optogenetisk eksitasjon av dopaminneuroner, da de ble presentert i tidsmessig tilknytning med diskrete sensoriske signaler, var tilstrekkelig til å instansere disse signalene som betingede stimuli som etterfølgende begge fremkalte dopaminneuronaktivitet på egen hånd og fremkalt cue-locked betinget adferd. Spesielt identifiserte vi svært parcellerte funksjoner for dopamin-neuron-subpopulasjoner som projiserer til forskjellige regioner av striatum, avslørende dissocierbare dopaminsystemer for generering av incentivverdi og betinget bevegelsesinvestering. Våre resultater indikerer at dopaminneuroner orkestrerer Pavlovian-kondisjonering via funksjonelt heterogene, kretsspesifikke motivasjonssignaler for å skape, portere og forme cue-kontrollerte atferd.
PMID: 30038277
PMCID: PMC6082399
DOI: 10.1038/s41593-018-0191-4
Forskere studerer hvordan signaler driver vår oppførsel
- Dato: August 2, 2018
Har dopaminneuroner en rolle i å forårsake signaler i vårt miljø for å skaffe seg verdi? Og i så fall, fungerer forskjellige grupper av dopaminneuroner forskjellige funksjoner i denne prosessen?
Det er de spørsmålene forskere ved University of Minnesota Medical School ønsker å svare på.
Nylig publisert i Nature Neuroscience av nevroforsker Benjamin Saunders, PhD ved University of Minnesota Medical School, bruker en pavlovsk modell for betinging for å se om det å slå på et lys – et enkelt signal – rett før dopaminneuroner ble aktivert, kunne motivere til handling. Den klassiske Pavlov-modellen kombinerte ringingen av en bjelle med å gi en velsmakende biff til en hund som over tid betinget en hund til å sikle når bjellen ringte med eller uten en biff. I denne forskningen var det imidlertid ingen «ekte» belønning som mat eller vann, for å la forskere isolere funksjonen til dopaminneuronaktivitet.
"Vi ønsket å vite om dopaminneuroner faktisk er direkte ansvarlige for å tildele en verdi til disse forbigående miljøsignalene, som tegn," sa Saunders, som gjennomførte noe av sin forskning som postdoktor i laboratoriet til Patricia Janak, PhD, ved Johns Hopkins University.
Dopaminneuroner, de cellene i hjernen som slår seg på når de opplever en belønning. De er også nevronene som degenererer i Parkinsons sykdom.
"Vi lærte at dopaminneuroner er en måte hjernen vår gir signalene rundt oss mening," sa Saunders. "Aktiviteten til dopaminneuroner alene - selv i fravær av mat, narkotika eller andre medfødte stoffer - kan gi signaler med verdi og gi dem muligheten til å motivere til handlinger."
For å svare på det andre kjernespørsmålet målrettet forskerne mot spesifikke segmenter av dopaminneuroner - de som ligger i den vesentlige nigraen (SNc) og de som ligger i det ventrale tegmentale området (VTA). Disse to typer nevroner har historisk blitt studert i forskjellige sykdomsforskningsfelt - SNc-nevroner i Parkinsons sykdom, og VTA-neuroner i avhengighetsstudier.
Forskere lærte at signaler som forutsier aktivering av de to typene nevroner, kjørte veldig forskjellige responser - de som forutsa SNc-nevronene førte til en slags "stå opp og gå" -respons av forfrisket rask bevegelse. Køen som forutsi aktivering av VTA-nevroner, ble imidlertid fristende på egenhånd og kjørte tilnærming til køens plassering, en slags "hvor skal jeg hen?" respons.
“Resultatene våre avslører parallelle motivasjonsroller for dopaminneuroner som svar på signaler. I en virkelig verdenssituasjon er begge former for motivasjon kritiske, ”sa Saunders. "Du må være motivert til å bevege deg rundt og oppføre deg, og du må være motivert til å gå til den spesifikke plasseringen av ting du vil ha og trenger."
Disse resultatene gir viktig forståelse av funksjonen til dopaminneuroner relatert til motivasjoner utløst av miljøvennlige tegn. Og dette arbeidet bidrar til forståelsen av tilbakefall for de som sliter med avhengighet.
"Hvis et signal - et tegn, et smug, en favorittlinje - tar på seg denne kraftige motivasjonsverdien, vil de være vanskelig å motstå utløsere for tilbakefall," sa Saunders. "Vi vet at dopamin er involvert, men et viktig mål for fremtidige studier er å forstå hvordan normal, sunn cue-utløst motivasjon skiller seg fra dysfunksjonell motivasjon som oppstår hos mennesker med avhengighet og relaterte sykdommer."
Historikk Kilde
Materialer levert av University of Minnesota Medical School . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.
Tidsskriftreferanse :
- Benjamin T. Saunders, Jocelyn M. Richard, Elyssa B. Margolis, Patricia H. Janak. Dopaminneuroner skaper Pavlovian-betingede stimuli med kretsdefinerte motivasjonsegenskaper. Nature Neuroscience, 2018; 21 (8): 1072 DOI: 10.1038/s41593-018-0191-4