Источник
1] Группа психиатрической визуализации, Центр клинических наук MRC, Имперский колледж Лондона, Больница Хаммерсмит, Лондон, Великобритания [2] Центр нейропсихофармакологии, отделение наук о мозге, медицинский факультет, Имперский колледж Лондона, Лондон, Великобритания.
Абстрактные
Функция дофамина в полосатом теле важна для нормальной личности, когнитивных процессов и поведения, а нарушения связаны с рядом нервно-психических расстройств. Однако ни в одном исследовании не изучалось относительное влияние генетической наследственности и факторов окружающей среды на определение функции дофамина полосатого тела. Используя позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) [18F]-ДОФА, мы стремились определить наследственность пресинаптической функции стриарного дофамина, сравнивая вариабельность значений поглощения у однополых монозиготных (MZ) близнецов и дизиготных (DZ) близнецов. Девять пар близнецов MZ и 10 пар близнецов DZ прошли ПЭТ с высоким разрешением [18F]-DOPA для оценки пресинаптической функции дофамина полосатого тела. Значения поглощения для всего полосатого тела и функциональных подразделений полосатого тела определяли с помощью анализа Патлака с использованием эталонной области мозжечка. Наследственность, общие эффекты окружающей среды и необщие индивидуальные эффекты оценивались с использованием анализа области интереса (ROI) и подтверждающего параметрического анализа. Общие оценки стриарной наследственности по результатам ROI и параметрического анализа составили 0.44 и 0.33 соответственно. Мы обнаружили различие между наследственностью полосатого тела в функциональных подразделениях, при этом наибольшие оценки наследственности наблюдаются в сенсомоторном полосатом теле, а наибольшее влияние индивидуально-специфичных факторов окружающей среды - в лимбическом полосатом теле. Наши результаты показывают, что изменения в общей пресинаптической функции стриарного дофамина определяются комбинацией генетических факторов и индивидуальных факторов окружающей среды, при этом семейные эффекты окружающей среды не имеют никакого влияния. Эти результаты подчеркивают важность индивидуальных факторов окружающей среды для дофаминергической функции полосатого тела, особенно в лимбическом полосатом теле, что имеет значение для понимания нервно-психических расстройств, таких как шизофрения и зависимости.
Интернет-издание по нейропсихофармакологии, 24 октября 2012 г.; doi:10.1038/npp.2012.207.
Природа и воспитание дразнили друг друга в центре вознаграждения мозга
Исследование ПЭТ-сканирования имеет важные последствия для будущих исследований расстройств, таких как шизофрения, наркомания и болезнь Паркинсона.
Элиот Барфорд
Исследование, проведенное лондонскими учеными Имперского колледжа, предоставило беспрецедентное представление о ролях природы и воспитании в нашем поведении с важными последствиями для будущих исследований расстройств, таких как шизофрения, наркомания и болезнь Паркинсона.
Д-р Пол Стокс Отдел медицины и его коллеги провели более трех лет, выполняя сканирование мозга пар близнецов, измеряя функцию химического дофамина в мозге. Допамин имеет репутацию «химического вещества удовольствия», потому что он высвобождается в мозге вместе с вознаграждением. «Когда люди принимают наркотики или употребляют алкоголь, причина, по которой они получают чувство удовольствия или вознаграждения, - это выброс дофамина», - говорит Стоукс. Это химическое вознаграждение направляет наше поведение и помогает нам учиться. «Дофамин очень важен для нормальных процессов в мозге, но также и для аномальных процессов».
Выделение дофамина в мозге варьируется среди всех, но очень высокие или низкие количества связаны с психическими заболеваниями: чрезмерное выделение дофамина происходит у людей с шизофренией, в то время как очень мало наблюдается у лиц с алкоголем и расстройствами, связанными с употреблением психоактивных веществ. Дефицит функции допамина также считается причиной медленной рабочей памяти людей с болезнью Паркинсона.
Нейробиологи все еще выводят, являются ли эти изменения в активности допамина причиной психического заболевания или его результатом, но одна из самых насущных загадок, которые нужно решить, заключается в том, наследуются они или нет. Поскольку мы теперь знаем, что шизофрению можно унаследовать, существует большая заинтересованность в возможности того, что дисфункциональная активность допамина может также выполняться в семьях. Ответ будет иметь огромное влияние на то, как такие заболевания будут рассматриваться в будущем. «Понимание того, как гены и окружающая среда влияют на систему допамина, очень важно», - говорит Стоукс.
Полосатый мозг расположен вблизи центра мозга. (Образ: Базы данных о жизни (LSDB))
Допамин выполняет большую часть своей работы в части мозга, называемой полосатым суставом, округлый кусок, похороненный почти в центре вашего мозга. «Полосатый мозг - достаточно небольшая область мозга, но очень важная для вознаграждения, эмоций и некоторых когнитивных функций», - объясняет Стокс. Страйет состоит из трех частей с разной ответственностью. Лимбический стриатум обладает чувством вознаграждения и мотивацией, которую он обеспечивает. Ассоциативный стриатум управляет рабочей памятью и другими процессами мышления, в то время как сенсомоторный стриатум помогает управлять движением. Стоукс и его коллеги рассматривали каждую из трех частей отдельно.
Их новаторский дизайн исследования включал вариант ПЭТ-сканирования. ПЭТ обнаруживает крошечные количества радиоактивности в теле человека с высоким разрешением, давая серию «срезов», которые можно собрать в 3D-модель. Радиоактивность исходит от метки, введенной субъекту. В этом исследовании ученые использовали F-DOPA, химическое вещество, которое действует как маркер функции дофамина. F-DOPA превращается в дофамин в головном мозге везде, где высвобождается дофамин, поэтому ПЭТ-сканирование показало, где и сколько дофаминовой активности происходило в мозге близнецов.
Взгляд на близнецов предоставляет информацию о наследовании, которая часто недоступна другим способом. Поскольку идентичные близнецы имеют точно такую же ДНК, различия между ними не имеют ничего общего с их генами. Вы можете оценить, какая часть черты, например, высота или интеллект, наследуется, выясняя, насколько она близка к близнецам. Например, высота очень наследуется - близнецы обычно примерно одинаково высоки - в то время как интеллект вполне наследуется, а близнецы часто имеют разные IQ.
Как и в большинстве исследований близнецов, в этом исследовании сравнивались однояйцевые и неидентичные близнецы. Неидентичные близнецы имеют 50 процентов ДНК, как и любой другой брат или сестра, но лучше подходят для сравнения с однояйцевыми близнецами, поскольку они также рождаются в одно и то же время. Стоукс и его коллеги сравнили функцию дофамина в головном мозге пар близнецов и использовали статистические модели, чтобы оценить, какая разница была связана с их генами, а какая - с воздействием окружающей среды.
Они достигли двух основных выводов. Во-первых, генетическое наследование и индивидуальные переживания, которые делают каждого из нас уникальным, оказывают важное влияние на функцию допамина в полосатом теле. «Это, как правило, опыт, который случается немного позже в жизни, в подростковом возрасте или в раннем взрослом возрасте», - объясняет Стокс. Напротив, факторы в семейной среде, такие как опыт совместного проживания и роста вместе, мало или вообще не влияют.
Во-вторых, лимбическое полосатое тело - центральная часть вознаграждения и мотивации - в гораздо большей степени подвержено влиянию этих переживаний, чем другие части. Это интригующе наводит на мысль, что центр удовольствия и поведение, которым он управляет, формируются в основном жизненным опытом, а не нашими генами. Это ставит под сомнение предыдущие предположения о том, что функция дофамина может быть напрямую унаследована, что делает причины шизофрении и зависимости еще более загадочными.
Стоукс надеется, что эти результаты послужат основой для будущих исследований с использованием таких методов воображения мозга. «Я бы хотел попробовать сделать ПЭТ более полезным с точки зрения диагностики, лечения и оценки результатов». Будучи психиатром-консультантом в большой группе психиатров в Западном Лондоне, Стоукс хочет, чтобы его исследования с помощью визуализации нашли свое отражение в его клинической помощи. Привлекая пациентов из своей клиники к своим исследованиям, он хочет, чтобы они первыми извлекли пользу из достижений в области научной диагностики и терапии, достигнутых в результате его исследований.
Это исследование было поддержано грантом от Совет по медицинским исследованиям и опубликованные в журнале Нейропсихофармакологии.
Справка
PRA Stokes et al. "Природа или воспитание? Определение наследуемости функции полового члена человека допамина: [18F]-DOPA PET Study » Нейропсихофармакологии предварительная онлайн-публикация 24 октября 2012 г .; doi: 10.1038 / npp.2012.207
;