Neurotransmiter dopamina działa poprzez formę nieświadomego uczenia się
Przez Kelly Crowe, CBC News
Wysłano: Jan 2, 2013 10: 33 AM ET
Neuroscience to nowa czerń, jeśli chodzi o modę w badaniach naukowych.
„Gen był centralnym problemem biologii w XX wieku” - powiedział niedawno w wywiadzie udzielonym w Toronto laureat Nagrody Nobla dr Eric Kandel, neurobiolog z Columbia University. „Umysł jest kluczową kwestią dla biologii XXI wieku”.
„I z pewnością, jeśli pomyślisz o konsekwencjach dla zdrowia publicznego, chorobach, bólu, schizofrenii, depresji, zaburzeniu maniakalno-depresyjnym, zespole stresu pourazowego, Bóg wie co, tak wiele nieszczęść ludzkości ma swoje źródło w zaburzeniach psychiatrycznych i neurologicznych” - dodał Kandel.
W latach sześćdziesiątych XX wieku, kiedy Kandel rozpoczął swoją pracę, uhonorowaną nagrodą Nobla, w poszukiwaniu biologicznego źródła pamięci, neuronauka była samotną dziedziną. „Nie zainteresowało to wielu biologów. Anatomię uznano za nudną, a elektrofizjologia była zbyt skomplikowana technicznie, aby większość naukowców mogła zwrócić na nią uwagę ”- powiedział.
Richard Beninger jest neurobiologiem behawioralnym z Queen's University, który wspomina, że jako student badał mózg jako zbiór części. „Można było dostrzec białą i ciemną materię oraz wiele drobnych szczegółów, aż do poziomu neuronów, ale to była cała morfologia, struktura” - powiedział.
„Ale wszystko się zmieniło, gdy naukowcy zaczęli rozumieć szlaki chemiczne w mózgu. Morfologia nadal istnieje, ale teraz wiemy, jakie są systemy nadajników. Tak więc mamy zupełnie nowy mózg do pracy dopiero od 40 lat ”- powiedział Beninger.
Dzisiejsza technologia umożliwia naukowcom umieszczenie żywych, oddychających ludzi w aparacie do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego, nakazanie im zastanowienia się nad czymś i obserwowanie, jak biologiczne ślady myśli pojawiają się i znikają w kolorowych wybuchach mierzonych zmianami poziomu tlenu we krwi. Oznacza to, że naukowcy mogą teraz badać krajobraz neuronowy w czasie rzeczywistym i sporządzać wykresy sił poznawczych, które kształtowały nasz gatunek od najwcześniejszych dni.
Badając tę neuronalną krainę czarów, naukowcy badają samą istotę tego, co czyni nas ludźmi. To tak, jakby podnosili maskę ludzkości i majstrowali przy okablowaniu, aby dowiedzieć się, co sprawia, że robimy to, co robimy. I odkrywają, że sekret wszystkiego, co robimy, myślimy lub czujemy, tkwi w tym okablowaniu, w nieustannie zmieniającej się sieci połączeń neuronalnych wyrzeźbionych przez ewolucję i odpalonych przez interakcje elektryczne i chemiczne.
Umysł jest istotną kwestią dla biologii w 21st wieku, mówi laureat Nagrody Nobla dr Eric Kandel. (Lucas Jackson / Reuters)Dr Kandel nazywa to najbardziej złożoną strukturą organizacyjną we wszechświecie. „Tak więc daleko nam do pełnego zrozumienia tego, bardzo daleko, ale początek był dość dramatyczny” - mówi.
„To z pewnością niezwykłe, całe nasze doświadczenie życiowe, wszystkie nasze doświadczenia mentalne, jeśli wszystkie wynikają z aktywności chemicznej w naszym mózgu, aktywności neuroprzekaźników i neurobwodów, to jest niesamowite” - powiedział Beninger.
Klucz dopaminy do zachowania
Dla Beningera dopamina jest najbardziej fascynującym neuroprzekaźnikiem, pozwalającym na interakcję z naszym środowiskiem, wysyłając nas w poszukiwaniu rzeczy potrzebnych do przetrwania. „Coś, co jest biologicznie cenne, jedzenie, na przykład woda, partner seksualny, towarzysz towarzyski, współpraca społeczna, to są rzeczy, które aktywują układ dopaminowy” - mówi.
„Te systemy są starożytne, wiesz, muszki owocówki mają podobne systemy i robaki” - mówi. „Występują u ryb i wszystkich kręgowców, są bardzo stare, te neurony dopaminy” - powiedział Beninger.
Co oznacza, że te same impulsy chemiczne, które prowadzą muszkę owocową do zanurzenia się w twoim kieliszku, również sprawiają, że sięgasz po butelkę i wlewasz drugie szkło.
„Kiedy neurony dopaminy są aktywowane, cokolwiek napotkane w danym momencie nabiera silniejszej zdolności do przyciągania w przyszłości” - mówi Beninger. „Tak więc w przypadku dzikiego zwierzęcia bodźce związane z pożywieniem, rzeczy, które sygnalizują pożywienie, takie jak określone miejsce, określony obiekt, uzyskują zdolność rysowania zwierzęcia w przyszłości”.
Caroline Davis mówi, że kiedy niektórzy bezbronni ludzie jedzą produkty zawierające cukier, sól i tłuszcz, zachowują się podobnie do innych uzależnionych. (CBC)Dopamina działa poprzez formę nieświadomego uczenia się, ucząc mózg rozpoznawania sygnałów środowiskowych, widoków, dźwięków, zapachów, uczuć, które prowadzą z powrotem do rzeczy, która jako pierwsza wzbudziła ścieżkę nagrody, nawet jeśli ta „rzecz” jest niebezpieczna. „A więc narkotyki, które są nadużywane przez ludzi, wszystkie z nich aktywują układ dopaminowy” - wyjaśnia Beninger.
Coraz więcej naukowców uważa również, że jedzenie może przejąć kontrolę nad systemem nagrody w mózgu. Na Uniwersytecie York profesor Caroline Davis bada biologiczne podstawy uzależnienia od żywności. Mówi, że mózgowy układ nagrody może być szczególnie wrażliwy na wysoce przetworzoną żywność z połączeniami soli, cukru, tłuszczu i smaków, których nie ma nigdzie w przyrodzie.
Mózg i uzależnienie od żywności
„Ponieważ są tak smaczne, zjadamy ich dużo i dają nam większą dawkę dopaminy niż brokuły” - powiedział Davis. „Rzeczy obciążone cukrem, tłuszczem, solą, w połączeniu, bardzo, bardzo trudno się im oprzeć i istnieją dowody na to, że jeśli jesz wystarczającą ilość tych produktów, u niektórych wrażliwych osób wykazują one zachowanie bardzo podobne do zachowanie, które widzimy u innych uzależnionych ”.
Kiedy szczury laboratoryjne mają dostęp do słodkiego pokarmu, objadają się, a kiedy cukier jest odbierany, wykazują fizyczne systemy odstawienia, które przypominają wycofywanie się zwierzęcia z heroiny. Badania wykazały, że dopamina jest jednym ze szlaków aktywowanych u myszy uzależnionych od cukru.
Szczur w laboratorium Richarda Beningera pozostaje nieruchomy, gdy naukowcy podają mu lek blokujący odpowiedź dopaminową. (Dzięki uprzejmości Richarda Beningera)Caroline Davis odkryła związek dopaminowy u ludzi uzależnionych od jedzenia, profil genetyczny związany z silniejszym sygnalizacją dopaminy i uważa, że te geny mogą uczynić niektórych ludzi bardziej podatnymi na sygnały dopaminy.
„Ludzie, którzy są bardzo wrażliwi na nagradzanie, sugerują nasze dane, w takim środowisku może być im trudniej. W innej epoce byłoby to całkiem adaptacyjne, ponieważ czerpaliby wielką przyjemność z jedzenia i byliby tymi, którzy pakowaliby się na funty i przeżyliby dłużej. Ale to nie działa tak dobrze w tym środowisku ”.
Dopamina związana z motywacją
Po powrocie na Queen's University w Kingston w prowincji Ontario Richard Beninger ogląda serię filmów wideo przedstawiających szczury laboratoryjne na drążku do podciągania, wykonanych przez jego studentów. Kiedy normalny szczur zostanie umieszczony na drążku, natychmiast usypia. Ale coś niesamowitego dzieje się, gdy naukowcy podają zwierzęciu lek blokujący receptory dopaminy. Teraz szczur pozostaje na drążku do podciągania, coraz dłużej po każdej dawce.
„Zwierzę po prostu usiądzie, jeśli zablokuje im dopaminę. Nie chodzi o to, że nie mogą się ruszyć, po prostu nie mają motywacji, aby się ruszyć ”- powiedział Beninger. „Wygląda na to, że potrzebujesz dopaminy, aby angażować się w środowisko”.
„Wciąż staram się zrozumieć konsekwencje tego stanu,„ katalepsji ”- powiedział. Ale nazywa to ekscytującym odkryciem. „Myślę, że jest kilka nowych, cennych informacji na temat tego zjawiska”.
„Myślę, że sygnały, które są wokół nas, rzeczy, z którymi codziennie wchodzimy w interakcje, wszystko, na co jesteśmy w stanie zareagować, odebrać i sobie poradzić, wszystko to wymaga pewnego poziomu dopaminy. A jeśli wielokrotnie jesteśmy narażeni na bodźce, przy obniżonej zawartości dopaminy, tracimy zdolność reagowania na te konkretne bodźce. Wydaje się, że dopamina daje powód do ruchu, zejścia z baru, działania na bodźce, a bez niej nie interesuje Cię reagowanie na bodźce czy otoczenie ”.
Beninger mówi, że przypomina to zaburzenie ruchu u osób z chorobą Parkinsona, które jest związane ze zmniejszoną aktywnością dopaminy, którą również bada w swoim laboratorium.
Rola dopaminy w związkach
Beninger bada również, jak dopamina kształtuje nasze relacje. Wydaje się, że kiedy ktoś jest dla nas miły, nasza dopamina przyciągnie nas do tej osoby.
„Więc kiedy wchodzę w interakcję z kimś innym, a oni współpracują ze mną, ta osoba, która jest reprezentacją w moim mózgu, poprzez działanie dopaminy, zyskuje zwiększoną zdolność przyciągania mnie w przyszłości” - mówi Beninger. „Tak więc dopamina kształtuje nasz społeczny krajobraz”.
Myślę, że to absolutny cud, można tylko podziwiać więcej, gdy zaczniesz uczyć się więcej o chemicznej neuroanatomii mózgu ”- mówi Beninger. „To wszystko ta wspólna praca tworzy moje doświadczenie psychiczne, całe moje życie. To absolutny cud ”.
Jeśli zrozumieją chemię mózgu, neuronaukowcy uważają, że będą w stanie zaoferować terapie w celu zwalczania chorób psychicznych i poprawy całego ludzkiego doświadczenia. Dr Eric Kandel twierdzi, że odkrycia są nieuniknione, po części dlatego, że obecnie jest tak wielu naukowców w tej dziedzinie.
„Kiedy byłem studentem medycyny, chciałem zdawać fakultatywny kierunek na naukę o komórkach mózgowych, ale było tylko jedno laboratorium w Nowym Jorku, które miało dobrą osobę, z którą mógłbym pracować. To było niesłychane. Teraz wychodzisz na ulicę i każda inna osoba, którą spotykasz, zajmuje się nauką o mózgu ”.
„Po raz pierwszy pracowałem w laboratorium w 1955 r. W 1969 r. W Ameryce Północnej powstało stowarzyszenie o nazwie Society of Neuroscience, które liczyło 600 członków. Obecnie liczy 35,000 XNUMX członków. Liczba osób pracujących obecnie w naukach o mózgu ogromnie wzrosła. Zniknęło z tajemnej dyscypliny. Teraz jest to jeden z najbardziej ekscytujących, jeśli nie najbardziej ekscytujący obszar biologii ”.
Jest to druga część czteroczęściowej serii zatytułowanej Inside Your Brain w CBC The National, World at Six i CBC.ca, w której badamy, jak współczesna neuronauka zmienia sposób, w jaki myślimy o tym, jak myślimy. W części trzeciej Kelly Crowe odkrywa, że nasze mózgi są bardzo aktywne, nawet jeśli postrzegamy je jako bezczynne, a bezczynny mózg może być kluczem do świadomości. Badania w tej serii zostały sfinansowane z nagrody dziennikarskiej Canadian Institutes of Health Research.
;
