Martie 9, 2017
Un șoarece își găsește drumul printr-o hartă sub forma structurii chimice a unei molecule de dopamină, făcând ecou rezultatelor cercetării că dopamina direcționează alegerile comportamentale. Credit: Institutul Salk
Spuneți că ajungeți la cupa cu fructe la un bufet, dar în ultima secundă schimbați vitezele și luați în schimb un cupcake. Din punct de vedere emoțional, decizia ta este o tocană complexă de vinovăție și de anticipare îmbucurătoare. Dar, din punct de vedere fizic, este o simplă schimbare: în loc să te miști la stânga, mâna ta a mers în dreapta. Astfel de schimbări de fracțiune de secundă îi interesează pe neurologi, deoarece aceștia joacă un rol major în bolile care implică probleme cu selectarea unei acțiuni, cum ar fi Parkinson și dependența de droguri.
În publicația 9 din martie 2017, publicată online a revistei Neuron, oamenii de stiinta de la Institutul Salk spun ca concentratia unei substante chimice creierului a fost numita dopamina guvernează deciziile cu privire la acțiuni atât de precis încât măsurarea nivelului chiar înainte de o decizie permite cercetătorilor să prezică cu exactitate rezultatul. În plus, oamenii de știință au descoperit că modificarea nivelului de dopamină este suficientă pentru a modifica alegerea viitoare. Lucrarea poate deschide noi căi pentru tratarea tulburărilor atât în cazurile în care o persoană nu poate selecta o mișcare pentru a iniția, cum ar fi boala Parkinson, cât și în cele în care cineva nu poate opri acțiunile repetitive, cum ar fi tulburarea obsesiv-compulsivă (TOC) sau dependenta de droguri.
„Deoarece nu putem face mai mult de un lucru la un moment dat, creierul ia în mod constant decizii cu privire la ce să facem în continuare”, spune Xin Jin, profesor asistent în Laboratorul de Neurobiologie Moleculară al lui Salk și autorul principal al lucrării. „În majoritatea cazurilor, creierul nostru controlează aceste decizii la un nivel mai înalt decât să vorbim direct cu anumiți mușchi și asta este ceea ce laboratorul meu vrea mai ales să înțeleagă mai bine”.
Când decidem să efectuăm o acțiune voluntară, cum ar fi legarea șireturilor, partea exterioară a creierului nostru (cortexul) trimite un semnal către o structură mai profundă numită striatum, care primește dopamină pentru a orchestra secvența evenimentelor: aplecându-se, apucând șireturi, legând nodurile. Bolile neurodegenerative, cum ar fi Parkinson, afectează neuronii care eliberează dopamină, afectând capacitatea unei persoane de a executa o serie de comenzi. De exemplu, dacă solicitați pacienților Parkinson să deseneze o formă de V, aceștia ar putea trage linia care coboară foarte bine sau linia care urcă foarte bine. Dar au dificultăți majore în trecerea de la o direcție la alta și petrec mult mai mult la tranziție. Înainte ca cercetătorii să poată dezvolta terapii specifice pentru astfel de boli, trebuie să înțeleagă exact care este funcția dopaminei la un nivel neurologic fundamental în creierele normale.
Echipa lui Jin a proiectat un studiu în care șoarecii au ales între apăsarea uneia dintre cele două pârghii pentru a obține un tratament zaharat. Manetele se aflau în partea dreaptă și stânga a unei camere personalizate, cu distribuitorul de mâncare în mijloc. Pârghiile s-au retras din cameră la începutul fiecărui proces și au reapărut după două secunde sau opt secunde. Șoarecii au aflat repede că atunci când pârghiile au reapărut după un timp mai scurt, apăsarea manetei din stânga a dat un tratament. Când au reapărut după un timp mai îndelungat, apăsarea manetei din dreapta a dus la o delectare. Astfel, cele două părți au reprezentat o situație simplificată cu două alegeri pentru șoareci - s-au mutat inițial în partea stângă a camerei, dar dacă pârghiile nu au reapărut într-un anumit interval de timp, șoarecii s-au deplasat pe partea dreaptă pe baza asupra unei decizii interne.
„Acest design special ne permite să punem o întrebare unică despre ce se întâmplă în creier în timpul acestei treceri mentale și fizice de la o alegere la alta”, spune Hao Li, asociat de cercetare Salk și co-primul autor al lucrării.
Pe măsură ce șoarecii au efectuat studiile, cercetătorii au folosit o tehnică numită voltametrie ciclică cu scanare rapidă pentru a măsura concentrația de dopamină în creierul animalelor prin intermediul unor electrozi încorporați mult mai fine decât un fir de păr uman. Tehnica permite măsurarea la scară foarte fină a timpului (în acest studiu, eșantionarea a avut loc de 10 ori pe secundă) și, prin urmare, poate indica schimbări rapide în chimia creierului. Rezultatele voltametriei au arătat că fluctuațiile nivelului de dopamină cerebrală au fost strâns asociate cu decizia animalului. Oamenii de știință au fost de fapt capabili să prezică cu precizie următoarea alegere a animalului de pârghie bazată doar pe concentrația de dopamină.
Interesant este că alți șoareci care au primit un tratament apăsând pe oricare manetă (deci eliminând elementul ales) au experimentat o creștere a dopaminei pe măsură ce au început studiile, dar, în schimb, nivelurile lor au rămas peste valoarea inițială (nu au fluctuat sub valoarea inițială) tot timpul indicând rolul în evoluție al dopaminei atunci când este implicată o alegere.
„Suntem foarte entuziasmați de aceste constatări, deoarece indică faptul că dopamina ar putea fi implicată și într-o decizie continuă, dincolo de rolul său binecunoscut în învățare”, adaugă co-autorul lucrării, Christopher Howard, colaborator de cercetare Salk.
Pentru a verifica dacă nivelul dopaminei a cauzat schimbarea alegerii, mai degrabă decât să fie asociat cu aceasta, echipa a folosit inginerie genetică și instrumente moleculare - inclusiv activarea sau inhibarea neuronilor cu lumină într-o tehnică numită optogenetică - pentru a manipula nivelul de dopamină creierului animalelor timp. Ei au descoperit că au reușit să schimbe bidirecțional șoarecii de la o opțiune de pârghie la alta prin creșterea sau scăderea nivelului de dopamină.
Jin spune că aceste rezultate sugerează că nivelurile de dopamină care se schimbă dinamic sunt asociate cu selectarea continuă a acțiunilor. „Credem că dacă am putea restabili dinamica adecvată a dopaminei - în boala Parkinson, TOC și dependența de droguri - oamenii ar putea avea un control mai bun al comportamentului lor. Acesta este un pas important în înțelegerea modului de realizare a acestui lucru. ”
Citește mai mult la: https://medicalxpress.com/news/2017-03-hard-choices-brain-dopamine.html#jCp
;
