Sammendrag: Kokain- og sukrosenevronensembler i nucleus accumbens er stort sett ikke-overlappende.
Kilde: Universitetet i Wyoming
Nucleus accumbens i hjernen spiller en sentral rolle i risikobelønningskretsen. Operasjonen deres er hovedsakelig basert på tre viktige nevrotransmittere: dopamin, som fremmer lyst; serotonin, hvis effekter inkluderer metthet og inhibering; og glutamat, som driver målrettet oppførsel og svar på belønningsassosierte signaler og sammenhenger.
I en studie med genetisk modifiserte mus fant et fakultetsmedlem ved University of Wyoming at nucleus accumbens ensembler rekruttert ved kokainbruk i stor grad skiller seg fra nucleus accumbens ensembles rekruttert av sukrose, eller bordsukker. Fordi de er adskilte, utgjør dette muligheten for at narkotikabruk kan adresseres uten å påvirke biologisk adaptiv søking av belønning.
"Vi konstaterte at neuronal ensembles - et sparsomt nettverk av neurons aktivert samtidig - er belønningsspesifikke, og sukrose- og kokain-ensembler er stort sett ikke overlappende," en UW assisterende professor ved School of Pharmacy og i WWAMI (Washington, Wyoming, Alaska, Montana og Idaho) medisinsk utdanningsprogram.
Bobadilla er hovedforfatter av en artikkel med tittelen «Cocaine and Sucrose Rewards Recruit Different Seeking Ensembles in the Nucleus Accumbens Core», som ble publisert i Molecular Psychiatry 28. september . Tidsskriftet publiserer arbeid som tar sikte på å belyse biologiske mekanismer som ligger til grunn for psykiatriske lidelser og behandlingen av disse. Vektleggingen er på studier i skjæringspunktet mellom preklinisk og klinisk forskning, inkludert studier på cellulært, molekylært, integrerende, klinisk, avbildnings- og psykofarmakologisk nivå.
Bobadilla gjennomførte forskningen mens hun fullførte sitt postdoktorale arbeid ved Medical University of South Carolina. Prosjektet startet i midten av 2017. En bidragsyter til studien jobber nå ved University of Colorado Anschutz Medical Campus.
Foreløpig er rekrutteringsprosessen innen hvert belønningsspesifikke ensemble ukjent, sier hun. Ved å bruke molekylærbiologiske verktøy kunne Bobadilla imidlertid identifisere hvilken type celler som ble rekruttert i både kokain- og sukroseensemblet.
Disse cellene er kjent som GABAergic projection neurons, også kalt medium spiny neurons. De utgjør 90 prosent til 95 prosent av nevronpopulasjonen med nucleus accumbens. Disse middels spiny nevronene uttrykker dopamin D1- eller D2-reseptoren.
Studien bestemte sukrose- og kokainensemblene som rekrutterte for det meste D1-reseptor som uttrykker middels spiny nevroner. Disse resultatene er i tråd med den generelle forståelsen i feltet at aktivering av D1-banen fremmer belønningssøk, mens D2-aktivering av banen kan føre til aversjon eller redusert søking, sier Bobadilla.
Studien bestemte at sukrose- og kokainensemblene rekrutterte for det meste D1-reseptor som uttrykker middels spiny nevroner. Bildet er offentlig
“Hos mennesker brukes narkotika sjelden i vakuumet. De fleste av oss har komplekse liv, inkludert mange kilder til ikke-legemiddelbelønninger, som mat, vann, sosial interaksjon eller sex, ”forklarer Bobadilla. “I likhet med narkotika driver disse belønningene og påvirker vår oppførsel hele tiden. Den doble kokain- og sukrose-modellen som ble brukt i denne studien, lar oss karakterisere det kokain-spesifikke ensemblet etter at musene opplevde sukrose, en annen type konkurrerende belønning.
"Det er en mer kompleks modell, men en som er nærmere det som skjer hos mennesker som lider av rusmiddelforstyrrelser, som daglig kjemper mot konkurrerende belønninger," legger hun til.
Bobadilla er nå fokusert på spørsmålet om hvordan celler rekrutteres i ensembler. I tillegg tar hun sikte på å ta opp et annet grunnleggende spørsmål innen avhengighetsforskning: om de samme nettverksspesifikke mekanismene ligger til grunn for søken etter alle medikamentbelønninger.
"Alle misbrukere har stor sannsynlighet for tilbakefall," sier hun. "Hver klasse av vanedannende legemiddel viser imidlertid forskjellig akutt farmakologi og synaptisk plastisitet. Vi undersøker nå om belønningsspesifikke egenskaper til ensembler kan forklare disse forskjellene. "
Finansiering: Studien ble delvis finansiert av Bobadillas postdoktorale mentor, Peter Kalivas, professor og leder for nevrovitenskap ved Medical University of South Carolina, og av en National Institutes of Health Pathway to Independence Award som Bobadilla mottok tidlig i 2019.
Om disse nevrovitenskapelige forskningsnyhetene
Kilde
: University of Wyoming
Kontakt: Ana Clara Bobadilla - University of Wyoming
Bilde: Bildet er offentlig
Original forskning: Stengt tilgang.
"Kokain og sukrose belønninger rekrutterer forskjellige søker ensembler i kjernen”Av Ana-Clara Bobadilla, Eric Dereschewitz, Lucio Vaccaro, Jasper A. Heinsbroek, Michael D. Scofield & Peter W. Kalivas. Molecular Psychiatry
Abstrakt
Kokain og sukrose belønninger rekrutterer forskjellige søker ensembler i kjernen
Dårlig regulert belønningssøking er et sentralt trekk ved rusmisbruk. Nyere forskning viser at givende rusrelaterte opplevelser induserer synkron aktivering av et diskret antall nevroner i nucleus accumbens som er årsakssammenhengende knyttet til belønningsrelaterte kontekster. Her karakteriserer vi omfattende det spesifikke ensemblet av nevroner bygget gjennom erfaring som er knyttet til søkeatferd. Vi tar i tillegg opp spørsmålet om hvorvidt vanedannende stoffer overtar de nevrale nettverkene rekruttert av naturlige belønninger ved å evaluere kokain- og sukroseassosierte ensembler innenfor samme mus. Vi brukte Fos CreERT2/+ /Ai14 transgene mus for å merke celler aktivert av og potensielt kodende for kokain- og sukrosesøking. Vi merket ~1 % av nevronene i kjerne-subregionen til accumbens (NAcore) aktivert under signalindusert søking etter kokain eller sukrose. De fleste merkede cellene i søkeensemblene var D1-MSN-er, og spesifikt aktivert under søking, ikke under utryddelse eller når mus forble i hjemmeburet. For å sammenligne forskjellige belønningsspesifikke ensembler innenfor samme mus, brukte vi en dobbel kokain- og sukrose-selvadministreringsprotokoll som tillot belønningsspesifikk søking. Ved å bruke denne modellen fant vi ~70 % forskjell mellom cellene som utgjør kokainet – sammenlignet med det sukrosesøkende ensemblet. Å fastslå at kokain rekrutterer et ensemble av NAcore-nevroner som i stor grad er forskjellige fra nevroner rekruttert til et ensemble som koder for sukrosesøking, tyder på en finjustert spesifisitet av ensemblene. Funnene tillater videre utforskning av mekanismene som omdanner belønningsbasert positiv forsterkning til maladaptiv medisinsøking.