Alkoholizmus môže byť spôsobený dynamickou nerovnováhou dopamínu (2017) - dobré vysvetlenie dopamínu a závislosti).

Alkoholizmus môže byť spôsobený dynamickou nerovnováhou dopamínu

March 10, 2017

Medzinárodná výskumná spolupráca identifikovala potenciálne mechanizmy alkoholizmu spojené so zmenenou odozvou dopaminergného neurónu na komplexnú dynamiku neurónov neurónov ovplyvňujúcich dopamínové účinky, ktoré ovplyvňujú uvoľňovanie dopamínu.

Interakcia neuronálnych populácií v mozgovej kôre vytvára elektrické impulzy (nazývané akčné potenciály), ktoré sú charakterizované špecifickými priestorovými a časovými vzormi neurálneho pálenia (alebo komplexnej nervovej dynamiky). Tieto vzory streľby závisia od vnútorných vlastností jednotlivých neurónov, od konektivity neurónových sietí a vstupov týchto obvodov. Základom tejto výpočtovej štúdie je experimentálny dôkaz pre špecifickú populáciu neurónov neurologického prefrontálneho kortexu, ktoré sa viažu prostredníctvom excitačných synapsií na dopaminergné a inhibičné ventrálna tegmentová oblasť (VTA) neuróny. Štruktúra nervového vypaľovania v prefrontálnom kortexe teda môže priamo ovplyvniť odozvu dopamínových buniek a uvoľňovanie dopamínu.

Boris Gutkin vedie teoretickú neurovedeckú skupinu v Centre HSE pre poznávanie a rozhodovanie. Jedna z oblastí výskumu skupiny sa zameriava na neurobiologické procesy vedúce k zneužívaniu návykových látok a závislosti - konkrétne na zisťovanie súvislostí medzi neurobiologickými mechanizmami účinku lieku a pozorovateľnými reakciami na správanie. Vedci využívajú najmä matematické modelovanie na preskúmanie konkrétnych charakteristík vzorcov a dynamiky streľby dopaminergných neurónov, ktoré môžu viesť k závislosti.

Dopamín, neurotransmiter uvoľňovaný dopaminergnými neurónmi v mozgu, je chemikália, ktorá hrá kľúčovú úlohu v systéme vnútorného odmeňovania mozgu, ktorý riadi učenie motivovaného správania. Tým, že pôsobí v systéme odmeňovania v mozgu (napr. Ventrálna tegmentálna oblasť nachádzajúca sa hlboko v strede mozgu, striatum, zodpovedné za výber správnych činností a prefrontálny kortex, ktorý kontroluje dobrovoľné ciele a správanie), signalizuje buď neočakávanú odmenu alebo očakávanie odmeny vyplývajúcej z konkrétnej akcie alebo udalosti. Dopamín teda poskytuje pozitívne posilnenie správania, ktoré vedie k týmto odmenám, čo spôsobuje, že sa opakujú. Naopak, ak konkrétna činnosť nevedie k očakávanému pozitívnemu efektu alebo po nej nasleduje nepríjemná udalosť, uvoľňovanie dopamínu prudko klesá, čo vedie k frustrácii a neochote opakovať predmetné správanie.

Mnohé dopamínové neuróny produkujú tieto učebné signály tým, že vysiela rýchle výboje hrotov, keď zviera dostáva viac odmeny, než sa očakávalo, alebo keď sa zastaví, keď je menej, než sa očakávalo. Aby sa správne riadilo učenie, počet prasknutí (a uvoľnený dopamín) musí byť úmerný rozdielu medzi prijatou a očakávanou odmenou (napríklad ak sa očakáva, že dostane 50 eur za svoju prácu, ale dostane 100; aktivita dopamínu by mala byť úmerná 50, keď človek očakáva 50, ale dostane 500, aktivita by mala signalizovať číslo úmerné 450). Čím väčší je nesúlad, tým silnejšia je odpoveď. Ešte ďalšia podskupina dopamínových neurónov jednoducho signalizuje, keď sú stimuly dôležité pre správanie alebo neposkytujú binárne odpovede typu all-or-none. Tieto binárne signály potom riadia orientáciu alebo prístup k dôležitému správaniu. Takže dve populácie dopamínových buniek majú rôzne režimy odozvy: signál analógového učenia alebo výstraha dôležitosti všetkých alebo žiadnych významov.

Dva režimy aktivity neurónov

Nedávny výskum Gutkinovej skupiny uskutočnený spoločne s vedcami z Indiana University a RAN Institute of Applied Physics naznačuje možné mechanizmy účinku alkoholu na dopaminergnú neurónovú aktivitu. Ich príspevok „Dopamínové neuróny mení typ vzrušivosti pri reakcii na stimuly“ publikovaný v PLoS ONE, predstavuje výpočtový model aktivity neurónov dopamínu (DA), ktorý popisuje jeho kľúčové vlastnosti a demonštruje, že režim odozvy DA neurónu sa môže líšiť v závislosti od schémy synaptického vstupu (vrátane vzoru z prefrontálnej kôry).

Keď v prvom móde, množstvo dopamínu uvoľňovaného DA neurónmi odráža učiaci signál, ktorý je priaznivý rozdielu medzi tým, čo zviera alebo človek očakáva, a tým, čo skutočne dostanú v dôsledku určitej akcie. Keď v druhom režime DA neurónu, uvoľňovanie dopamínu slúži ako referenčný binárny signál, ktorý indikuje, či je určitá udalosť dôležitá. Výsledky výpočtovej štúdie teda naznačujú, že dopamínové neuróny nemusia byť dve odlišné populácie, ale sú schopné flexibilne prepínať z jedného režimu odozvy na iný v závislosti od povahy signálov, ktoré prijímajú.

V súvisiacej štúdii „Príspevok synchronizovaných GABAergických neurónov k streľbe a praskaniu dopaminergných neurónov“, publikovaná v Journal of Neurophysiologytá istá skupina navrhuje, aby sa okrem priamych väzieb medzi DA a prefrontálnymi neurónmi kortexu uvažovalo o nepriamych neurálnych vstupoch z prefrontálneho kortexu prostredníctvom inhibičných (GABAergic) neurónov VTA. Výskumníci zistili, že signály z prefrontálneho kortexu môžu spôsobiť, že GABAergné neuróny sa budú synchronizovať, čo bude mať silný inhibičný účinok na DA neuróny. Štúdia zistila, že v niektorých prípadoch môžu takéto inhibičné účinky viesť k paradoxným výsledkom - namiesto potlačenia vypaľovania DA neurónov, a tým znižovania uvoľňovania dopamínu, môžu násobiť frekvenciu streľby DA vedúcu k vyšším hodnotám. uvoľňovanie dopamínu a pozitívne posilnenie.

Čo to znamená pre naše chápanie alkoholizmu

Experimentálne dôkazy naznačujú, že alkohol je schopný modifikovať vzory DA neurónov, a to nepriamo prostredníctvom prefrontálneho kortexu a inhibičných VTA neurónov, a priamo pôsobením na DA neuróny per se. Na základe súčasných zistení sa výskumníci domnievajú, aké mechanizmy môžu byť zahrnuté.

VTA má o 20,000 DA neurónoch u nealkoholických osôb. Niektoré z nich slúžia na signalizáciu dôležitosti určitého stimulu, zatiaľ čo zvyšok prenáša chybový signál. Určitá rovnováha medzi týmito dvoma typmi signálov je nevyhnutná pre dobrý úsudok a správne správanie. Alkohol narúša rovnováhu zmenou štruktúry nervovej aktivity v prefrontálnom kortexe a vlastnostiach DA neurónov. Táto zmena môže ovplyvniť viac neurónov, aby signalizovali dôležitosť na rozdiel od chyby. Takže pod vplyvom alkoholu, každý stimul spojený s alkoholom je liečený DA neurónmi ako majúci behaviorálny a motivačný význam, bez ohľadu na to, či zodpovedá očakávanému výsledku, zatiaľ čo v neprítomnosti alkoholu by bol nervový výstrel v súlade s normou. očakávané a prijaté posilnenia.

Tento účinok môže byť dôvodom, prečo sa u alkoholikov môže nakoniec vyvinúť užší rozsah reakcií na správanie, ako je obvyklé, čo ich motivuje vyhľadať alkohol. Pritom si neuvedomujú potenciálne dôsledky svojich činov, alebo aj keď tieto následky môžu predvídať, toto vedomie nemá na ich správanie žiadny alebo iba malý vplyv. Podľa prieskumov väčšina alkoholikov chápe, že môžu prísť o domov a rodinu a dokonca zomrieť na nadmerné pitie, to ich však zastaví len zriedka. Aby bolo možné správne posúdiť dôsledky pitia, je potrebné, aby sa ich prefrontálna kôra integrovala a naučila sa správne reprezentovať negatívne očakávania od tohto správania, podporené zosilnením učiacich sa signálov z neurónov DA. To sa však nemusí stať, pretože alkohol (rovnako ako iné látky ovplyvňujúce náladu) môže mať vplyv na nervovú aktivitu u závislého prefrontálnych kôra a ich DA neuróny priamo blokujú učenie.

Nájdenie spôsobu, ako vyrovnať funkciu dopamínu v závislom mozgu a vyvolať adekvátne nervové reakcie na environmentálne stimuly, aj keď pod vplyvom, by mohlo poskytnúť nádej ľuďom s problémami so zneužívaním návykových látok.

Preskúmajte ďalej: Stresovaní potkany konzumujú viac alkoholu a odhaľujú súvisiacu chémiu mozgu

Viac informácií: Ekaterina O. Morozova a kol., Dopamínové neuróny menia typ citlivosti v reakcii na stimuly, PLOS Výpočtová biológia (2016). DOI: 10.1371 / journal.pcbi.1005233

Ekaterina O. Morozova a kol. Príspevok synchronizovaných GABAergných neurónov k páleniu a prasknutiu dopaminergných neurónov, Journal of Neurophysiology (2016). DOI: 10.1152 / jn.00232.2016

Referenčné číslo vestníka: PLoS ONE Journal of Neurophysiology PLoS výpočtová biológia

Poskytuje: Národná výskumná univerzita Vyššia ekonomická škola

Čítajte viac na: https://medicalxpress.com/news/2017-03-alcoholism-dynamical-dopamine-imbalance.html#jCp