Źródło: Uniwersytet Wyoming
Jądro półleżące w mózgu odgrywa kluczową rolę w obwodzie ryzyko-nagroda. Ich działanie opiera się głównie na trzech podstawowych neuroprzekaźnikach: dopaminie, która pobudza pożądanie; serotonina, której działanie obejmuje uczucie sytości i zahamowanie; oraz glutaminian, który kieruje zachowaniami ukierunkowanymi na cel i reaguje na wskazówki i konteksty związane z nagrodą.
W badaniu z wykorzystaniem myszy zmodyfikowanych genetycznie, członek wydziału University of Wyoming odkrył, że zespoły jądra półleżącego rekrutowane przez używanie kokainy są w dużej mierze różne od zespołów jądra półleżącego rekrutowanych przez sacharozę lub cukier stołowy. Ponieważ są one oddzielne, stwarza to możliwość, że można zająć się używaniem narkotyków bez wpływu na biologicznie adaptacyjne poszukiwanie nagrody.
„Ustaliliśmy, że w jądrze półleżącym, kluczowym obszarze mózgu odpowiedzialnym za przetwarzanie nagrody, zespoły neuronalne - rzadka sieć neuronów aktywowanych jednocześnie - są specyficzne dla nagrody, a zespoły sacharozy i kokainy w większości się nie pokrywają” - mówi Ana Clara Bobadilla, adiunkt UW w School of Pharmacy oraz w programie edukacji medycznej WWAMI (Waszyngton, Wyoming, Alaska, Montana i Idaho).
Bobadilla jest głównym autorem artykułu zatytułowanego „Cocaine and Sucrose Rewards Recruit Different Seeking Ensembles in the Nucleus Accumbens Core”, który ukazał się w numerze czasopisma Molecular Psychiatry z 28 września . Czasopismo publikuje prace mające na celu wyjaśnienie mechanizmów biologicznych leżących u podstaw zaburzeń psychicznych i ich leczenia. Nacisk kładziony jest na badania na styku badań przedklinicznych i klinicznych, w tym na poziomie komórkowym, molekularnym, integracyjnym, klinicznym, obrazowym i psychofarmakologicznym.
Bobadilla prowadziła te badania, kończąc pracę podoktorską na Uniwersytecie Medycznym Karoliny Południowej. Projekt rozpoczął się w połowie 2017 roku. Jeden z współautorów badania pracuje obecnie na kampusie medycznym Uniwersytetu Kolorado Anschutz.
Obecnie proces rekrutacji w ramach każdego zespołu zajmującego się nagrodami jest nieznany - mówi. Jednak korzystając z narzędzi biologii molekularnej, Bobadilla był w stanie zidentyfikować typ komórek rekrutowanych zarówno w zespole kokainy, jak i sacharozy.
Te komórki są znane jako neurony projekcyjne GABA-ergiczne, zwane także średnimi neuronami kolczastymi. Stanowią od 90 do 95 procent populacji neuronów z jądrem półleżącym. Te średnie neurony kolczaste wyrażają receptor dopaminy D1 lub D2.
W badaniu ustalono, że zespoły sacharozy i kokainy rekrutowały głównie receptory D1 z ekspresją średnich neuronów kolczastych. Wyniki te są zgodne z ogólnym zrozumieniem w tej dziedzinie, że aktywacja szlaku D1 sprzyja poszukiwaniu nagrody, podczas gdy aktywacja szlaku D2 może prowadzić do niechęci lub ograniczonego poszukiwania, mówi Bobadilla.
W badaniu ustalono, że zespoły sacharozy i kokainy rekrutowały głównie receptory D1 z ekspresją średnich neuronów kolczastych. Obraz jest w domenie publicznej
„U ludzi narkotyki są rzadko używane w próżni. Większość z nas ma skomplikowane życie, w tym wiele źródeł korzyści niezwiązanych z narkotykami, takich jak jedzenie, woda, interakcje społeczne lub seks ”- wyjaśnia Bobadilla. „Podobnie jak narkotyki, nagrody te nieustannie napędzają i wpływają na nasze zachowanie. Model podwójnej kokainy i sacharozy zastosowany w tym badaniu pozwala nam scharakteryzować zespół specyficzny dla kokainy po tym, jak myszy doświadczyły sacharozy, innego rodzaju konkurującej nagrody.
„To bardziej złożony model, ale bliższy temu, co występuje u osób cierpiących na zaburzenia związane z używaniem substancji psychoaktywnych, które codziennie walczą z konkurencyjnymi nagrodami” - dodaje.
Bobadilla koncentruje się teraz na pytaniu, w jaki sposób komórki są rekrutowane w zespołach. Ponadto zamierza odpowiedzieć na inne fundamentalne pytanie w badaniach nad uzależnieniami: czy te same specyficzne dla sieci mechanizmy leżą u podstaw poszukiwania wszystkich korzyści związanych z narkotykami.
„Wszystkie narkotyki mają wysokie prawdopodobieństwo nawrotu” - mówi. „Jednak każda klasa leków uzależniających wykazuje inną ostrą farmakologię i plastyczność synaptyczną. Obecnie badamy, czy właściwości zespołów specyficzne dla nagrody mogą wyjaśnić te różnice ”.
Finansowanie: Badanie zostało częściowo sfinansowane przez mentora podoktorskiego Bobadilli, Petera Kalivasa, profesora i kierownika katedry neurobiologii na Uniwersytecie Medycznym w Południowej Karolinie, a także ze środków przyznanych przez Narodowe Instytuty Zdrowia w ramach programu Pathway to Independence Award, który Bobadilla otrzymał na początku 2019 r.
O nowościach z badań neurobiologicznych
Źródło
: University of Wyoming
Kontakt: Ana Clara Bobadilla - University of Wyoming
Obraz: Obraz jest w domenie publicznej
Orginalne badania: Zamknięty dostęp.
"Nagrody za kokainę i sacharozę rekrutują różne zespoły poszukujące w jądrze półleżącym”Ana-Clara Bobadilla, Eric Dereschewitz, Lucio Vaccaro, Jasper A. Heinsbroek, Michael D. Scofield i Peter W. Kalivas. Psychiatria molekularna
Abstrakcja
Nagrody za kokainę i sacharozę rekrutują różne zespoły poszukujące w jądrze półleżącym
Słabo regulowane poszukiwanie nagrody jest centralną cechą zaburzeń związanych z używaniem substancji psychoaktywnych. Najnowsze badania pokazują, że nagradzające doświadczenia związane z narkotykami indukują synchroniczną aktywację określonej liczby neuronów w jądrze półleżącym, które są przyczynowo powiązane z kontekstami związanymi z nagrodą. W niniejszym artykule kompleksowo scharakteryzowaliśmy specyficzny zespół neuronów zbudowanych poprzez doświadczenie, które są powiązane z zachowaniem poszukiwania. Dodatkowo, zajmujemy się kwestią, czy substancje uzależniające zawłaszczają sieci neuronowe rekrutowane przez naturalne nagrody, oceniając zespoły związane z kokainą i sacharozą w obrębie tej samej myszy. Wykorzystaliśmy transgeniczne myszy Fos CreERT2/+ /Ai14 do znakowania komórek aktywowanych przez poszukiwanie kokainy i sacharozy oraz potencjalnie je kodujących. Oznakowaliśmy około 1% neuronów w rdzeniowym podregionie jądra półleżącego (NAcore) aktywowanych podczas indukowanego bodźcem poszukiwania kokainy lub sacharozy. Większość oznaczonych komórek w zespołach poszukujących to D1-MSN, które były specyficznie aktywowane podczas poszukiwania, a nie podczas wygaszania lub gdy myszy pozostawały w klatce domowej. Aby porównać różne zespoły specyficzne dla nagrody u tej samej myszy, zastosowaliśmy protokół podwójnego samopodawania kokainy i sacharozy, umożliwiający poszukiwanie specyficzne dla nagrody. Korzystając z tego modelu, zaobserwowaliśmy ~70% różnicę między komórkami tworzącymi zespół poszukujący kokainy a zespołem poszukującym sacharozy. Ustalenie, że kokaina rekrutuje zespół neuronów NAcore, który w dużej mierze różni się od neuronów rekrutowanych do zespołu kodującego poszukiwanie sacharozy, sugeruje precyzyjnie dostrojoną specyficzność zespołów. Odkrycia te pozwalają na dalszą eksplorację mechanizmów, które przekształcają pozytywne wzmocnienie oparte na nagrodzie w dezadaptacyjne poszukiwanie narkotyku.