Nat Neurosci. 2018 sierpień;21(8):1072-1083. doi: 10.1038/s41593-018-0191-4. Epub 2018 lipiec 23.
Saunders BT 1,2,3 , Richard JM 4,5,6 , Margolis EB 7 , Janak PH 8,9,10.
Abstrakcja
Sygnały środowiskowe, poprzez naukę Pawłowa, stają się bodźcami warunkowymi, które kierują zwierzęta w kierunku zdobywania nagród (na przykład żywności), które są niezbędne do przetrwania. Zbadaliśmy podstawową rolę neuronów dopaminowych śródmózgowia w nadawaniu właściwości predykcyjnych i motywacyjnych, niezależnie od nagród zewnętrznych. Odkryliśmy, że krótkie fazowe optogenetyczne wzbudzenie neuronów dopaminowych, gdy jest prezentowane w związku czasowym z dyskretnymi sygnałami czuciowymi, było wystarczające do utworzenia instancji tych bodźców jako bodźców warunkowych, które następnie wywoływały aktywność neuronów dopaminowych we własnym zakresie i wywoływały uwarunkowane blokowaniem zachowanie. W szczególności zidentyfikowaliśmy wysoce sparcelowane funkcje dla subpopulacji neuronów dopaminowych rzutujących na różne obszary prążkowia, ujawniając dysocjujące systemy dopaminowe do generowania wartości zachęty i uwarunkowanego ruchu. Nasze wyniki wskazują, że neurony dopaminowe koordynują warunkowanie Pawłowa przez funkcjonalnie heterogeniczne, specyficzne dla obwodu sygnały motywacyjne, aby tworzyć, bramkować i kształtować zachowania kontrolowane przez cue.
PMID: 30038277
Identyfikator PMCID: PMC6082399
DOI: 10.1038/s41593-018-0191-4
Naukowcy badają, w jaki sposób sygnały kierują naszym zachowaniem
- Data: sierpień 2, 2018
Czy neurony dopaminowe odgrywają rolę w wywoływaniu sygnałów w naszym środowisku w celu uzyskania wartości? A jeśli tak, to czy różne grupy neuronów dopaminowych pełnią różne funkcje w tym procesie?
Oto pytania, na które naukowcy z University of Minnesota Medical School chcą odpowiedzieć.
Najnowsze badania opublikowane w czasopiśmie „Nature Neuroscience” przez dr. Benjamina Saundersa, neurobiologa z University of Minnesota Medical School, wykorzystują Pawłowowski model warunkowania, aby sprawdzić, czy zapalenie światła – prostego bodźca – tuż przed aktywacją neuronów dopaminowych może motywować do działania. Klasyczny model Pawłowa łączył dzwonienie dzwonka z podaniem psu smacznego steka, co z czasem warunkowało psa do ślinienia się, gdy dzwonił dzwonek, niezależnie od tego, czy podano mu steka. W tych badaniach jednak nie było „rzeczywistej” nagrody, takiej jak jedzenie czy woda, co pozwoliło naukowcom na wyizolowanie funkcji aktywności neuronów dopaminowych.
„Chcieliśmy wiedzieć, czy neurony dopaminy są rzeczywiście bezpośrednio odpowiedzialne za przypisywanie wartości tym przejściowym oznakom środowiskowym, takim jak znaki” - powiedział Saunders, który część swoich badań prowadził jako stażysta w laboratorium dr Patricii Janak w Johns Uniwersytet Hopkinsa.
Neurony dopaminowe, te komórki w mózgu, które włączają się, gdy doświadczają nagrody. Są także neuronami, które ulegają degeneracji w chorobie Parkinsona.
„Dowiedzieliśmy się, że neurony dopaminy są jednym ze sposobów, w jakie mózg nadaje wskazówkom otaczającym nas znaczenie” - powiedział Saunders. „Sama aktywność neuronów dopaminowych - nawet przy braku pożywienia, narkotyków lub innych substancji z natury nagradzających - może nadać wskazówkom wartość, dając im zdolność do motywowania działań”.
Aby odpowiedzieć na drugie podstawowe pytanie, naukowcy skupili się na określonych segmentach neuronów dopaminowych - tych zlokalizowanych w znacznej części czarnej (SNc) oraz tych zlokalizowanych w brzusznej części nakrywkowej (VTA). Te dwa typy neuronów były historycznie badane w różnych dziedzinach badań nad chorobami - neurony SNc w chorobie Parkinsona i neurony VTA w badaniach nad uzależnieniami.
Naukowcy dowiedzieli się, że sygnały przewidujące aktywację dwóch typów neuronów wywoływały bardzo różne odpowiedzi - te przewidujące neurony SNc prowadziły do pewnego rodzaju reakcji „wstań i idź” w postaci ożywionego szybkiego ruchu. Wskazówka przewidująca aktywację neuronu VTA stała się jednak sama w sobie kusząca, kierując podejściem do lokalizacji wskazówki, czymś w rodzaju „dokąd iść?” odpowiedź.
„Nasze wyniki ujawniają równoległe role motywacyjne neuronów dopaminy w odpowiedzi na sygnały. W prawdziwej sytuacji obie formy motywacji są krytyczne ”- powiedział Saunders. „Musisz być zmotywowany do poruszania się i zachowywania, a także do udania się w określone miejsce, w którym chcesz i potrzebujesz”.
Wyniki te zapewniają ważne zrozumienie funkcji neuronów dopaminowych związanych z motywacjami wyzwalanymi przez sygnały środowiskowe. Ta praca przyczynia się do zrozumienia nawrotu u osób zmagających się z uzależnieniami.
„Jeśli wskazówka - znak, uliczka, ulubiony bar - nabierze tej potężnej wartości motywacyjnej, trudno będzie im oprzeć się wyzwalaczom nawrotu” - powiedział Saunders. „Wiemy, że w grę wchodzi dopamina, ale podstawowym celem przyszłych badań jest zrozumienie, w jaki sposób normalna, zdrowa motywacja wyzwalana wskazówkami różni się od dysfunkcyjnej motywacji, która występuje u ludzi z nałogiem i pokrewnymi chorobami”.
Źródło opowieści
Materiały dostarczone przez Wydział Medyczny Uniwersytetu Minnesoty . Uwaga: Treść może zostać zmieniona pod względem stylu i długości.
Odniesienie do czasopisma :
- Benjamin T. Saunders, Jocelyn M. Richard, Elyssa B. Margolis, Patricia H. Janak. Neurony dopaminowe tworzą bodźce warunkowe Pawłowia o właściwościach motywacyjnych zdefiniowanych przez obwód. Nature Neuroscience, 2018; 21 (8): 1072 DOI: 10.1038/s41593-018-0191-4