(L) Natura i wychowanie rozdarte w centrum nagrody (2012)

Badanie metodą PET ma ważne implikacje dla przyszłych badań nad zaburzeniami takimi jak schizofrenia, uzależnienia i choroba Parkinsona.

Autor: Eliot Barford

Badanie przeprowadzone przez naukowców z Imperial College London dostarczyło bezprecedensowego wglądu w rolę, jaką odgrywa natura i pielęgnowanie w naszym zachowaniu, z ważnymi konsekwencjami dla przyszłych badań nad zaburzeniami takimi jak schizofrenia, uzależnienia i choroba Parkinsona.

Dr Paul Stokes ukończenia Wydział Medycyny i jego koledzy spędzili ponad trzy lata, wykonując skany mózgu par bliźniaków, mierząc działanie dopaminy chemicznej w mózgu. Dopamina ma reputację „substancji przyjemnej”, ponieważ jest uwalniana w mózgu w połączeniu z nagrodą. „Kiedy ludzie biorą narkotyki lub piją alkohol, odczuwają przyjemność lub nagrodę, uwalniając dopaminę” - mówi Stokes. Ta chemiczna nagroda kieruje naszym zachowaniem i pomaga nam się uczyć. „Dopamina jest bardzo ważna dla normalnych procesów w mózgu, ale także dla nieprawidłowych procesów”.

Uwalnianie dopaminy w mózgu różni się u każdego, ale bardzo wysokie lub małe ilości są związane z chorobami psychicznymi: nadmierne uwalnianie dopaminy występuje u osób ze schizofrenią, podczas gdy bardzo mało jest widoczne u osób z zaburzeniami alkoholowymi i zażywaniem substancji. Uważa się, że niedobór funkcji dopaminy powoduje powolną pamięć roboczą osób z chorobą Parkinsona.

Neuronaukowcy wciąż przewidują, czy te zmiany w aktywności dopaminy są przyczyną choroby psychicznej lub jej skutku, ale jedną z najbardziej palących zagadek do rozwiązania jest to, czy są dziedziczone, czy nie. Ponieważ wiemy już, że schizofrenia może być dziedziczona, istnieje duże zainteresowanie możliwością, że dysfunkcjonalna aktywność dopaminy może również przebiegać w rodzinach. Odpowiedź będzie miała ogromny wpływ na sposób leczenia takich chorób w przyszłości. „Zrozumienie wpływu genów i środowiska na układ dopaminowy jest bardzo ważne” - mówi Stokes.

Małe prążkowane

Prążkowie znajduje się w pobliżu centrum mózgu. (Obraz: Bazy danych Life Science (LSDB))

Dopamina wykonuje większość swojej pracy w części mózgu zwanej prążkowiem, okrągłej grudce zakopanej niemal w środku mózgu. „Prążkowie to dość mały obszar mózgu, ale bardzo ważny dla nagrody, emocji i niektórych funkcji poznawczych” - wyjaśnia Stokes. Prążkowie występuje w trzech częściach o różnych obowiązkach. Prążkowie limbiczne jest gospodarzem tego poczucia nagrody i motywacji. Stowarzyszone prążkowie kontroluje pamięć roboczą i inne procesy myślowe, podczas gdy prążkowie sensomotoryczne pomaga w kierowaniu ruchem. Stokes i jego koledzy rozpatrywali każdą z trzech części osobno.

Skanowanie zwierzęciaIch innowacyjny projekt badania obejmował wariant skanowania PET. PET wykrywa niewielkie ilości radioaktywności w ciele podmiotu w wysokiej rozdzielczości, dając serię „plasterków”, które można złożyć w model 3D. Radioaktywność pochodzi ze znacznika wstrzykniętego podmiotowi. W tym badaniu naukowcy wykorzystali F-DOPA, substancję chemiczną, która działa jako marker funkcji dopaminy. F-DOPA jest przekształcana w dopaminę w mózgu wszędzie tam, gdzie jest uwalniana dopamina, więc skany PET ujawniły, gdzie i jak intensywna jest aktywność dopaminy w mózgach bliźniaków.

Patrzenie na bliźniaki dostarcza informacji o dziedziczeniu, które często jest nieosiągalne w żaden inny sposób. Ponieważ bliźniaki identyczne mają dokładnie to samo DNA, różnice między nimi nie mają nic wspólnego z ich genami. Możesz oszacować, jak wiele cech, takich jak wzrost czy inteligencja, odziedziczyłeś, odkrywając, jak podobne są u bliźniąt. Na przykład wysokość jest wysoce dziedziczna - bliźniaki są zwykle mniej więcej równe - podczas gdy inteligencja jest dość dziedziczna, a bliźniaki często mają różne IQ.

Podobnie jak większość badań bliźniaków, w tym badaniu porównano bliźnięta identyczne i nieidentyczne. Nieidentyczne bliźnięta mają 50 procent swojego DNA, tak jak każda inna para braci lub siostry, ale są lepszym porównaniem do identycznych bliźniaków, ponieważ również rodzą się w tym samym czasie. Stokes i jego koledzy porównali funkcję dopaminy w mózgach par bliźniaków i wykorzystali modele statystyczne, aby oszacować, jaka różnica była spowodowana ich genami, a jaka była spowodowana wpływem na środowisko.

Doszli do dwóch głównych wniosków. Po pierwsze, dziedziczenie genetyczne i indywidualne doświadczenia, które sprawiają, że każdy z nas jest wyjątkowy, mają istotny wpływ na funkcję dopaminy w prążkowiu. "Zazwyczaj są to doświadczenia, które mają miejsce później, w okresie dojrzewania lub wczesnej dorosłości" - wyjaśnia Stokes. Natomiast czynniki w środowisku rodzinnym, takie jak doświadczenie dzielenia się domem i dorastania razem, mają niewielki lub żaden wpływ.

Po drugie, doświadczenia te wpływają znacznie bardziej na prążkowia limbiczne - część kluczową dla nagrody i motywacji - niż inne części. To intrygująco sugeruje, że centrum przyjemności i zachowania, którymi kieruje, są kształtowane głównie przez doświadczenia życiowe, a nie przez nasze geny. Podważa to wcześniejsze przypuszczenia, że ​​funkcja dopaminy może być w prosty sposób dziedziczona, przez co przyczyny schizofrenii i uzależnienia stają się jeszcze bardziej tajemnicze.

Stokes ma nadzieję, że te odkrycia pomogą w przyszłych badaniach wykorzystujących takie techniki wyobrażania sobie mózgu. „Chciałbym spróbować uczynić PET bardziej użytecznym pod względem diagnozy, leczenia i oceny wyników”. Jako konsultant psychiatra w dużym zespole zajmującym się zdrowiem psychicznym w zachodniej części Londynu, Stokes chce, aby jego badania obrazowe zostały wykorzystane w jego opiece klinicznej. Rejestrując pacjentów ze swojej kliniki na studia, chce, aby jako pierwsi skorzystali z postępów w naukowej diagnostyce i terapii wynikających z jego badań.

Badania te były wspierane przez grant z Rada Badań Medycznych i jest opublikowane w czasopiśmie Neuropsychopharmacology.

Numer Referencyjny

PRA Stokes i in. „Natura czy pielęgnacja? Określanie odziedziczalności ludzkiej prążkowatej funkcji dopaminy: a [18F]-DOPA PET Study ” Neuropsychopharmacology przedpremierowa publikacja online 24 października 2012 r .; doi: 10.1038 / npp.2012.207