(L) Dopamínové modifikuje kľúčové okruhy mozgu, ktoré riadia správanie (2008)

Komentáre: Štúdia popisuje, ako nadmerný dopamín môže nielen závislosťou posilniť okruhy „choď na to“, ale aj oslabiť protikladné „zastavovacie okruhy“.


Odhaľuje sa záhada, prečo dopamín zmrazuje pacientov s Parkinsonovou chorobou

CHICAGO - Parkinsonova choroba a drogová závislosť sú opačnými chorobami, ale obe závisia od dopamínu v mozgu. Parkinsonoví pacienti toho nemajú dostatok; narkomani toho dostanú priveľa. Aj keď je dôležitosť dopamínu pri týchto poruchách dobre známa, spôsob jeho fungovania bol záhadou.

Nový výskum na Feinbergskej lekárskej fakulte na Northwestern University odhalil, že dopamín posilňuje a oslabuje dva primárne okruhy v mozgu, ktoré riadia naše správanie. Poskytuje to nový pohľad na to, prečo môže záplava dopamínu viesť k nutkavému, návykovému správaniu a príliš málo dopamainu môže nechať Parkinsonových pacientov zmrazených a neschopných pohybu.

"Štúdia ukazuje, ako dopamín formuje dva hlavné okruhy mozgu, ktoré riadia, ako sa rozhodneme konať a čo sa stane v týchto chorobných stavoch," uviedol D. James Surmeier, hlavný autor a profesor Nathan Smith Davis a predseda fyziológie na Feinbergova škola. Príspevok je publikovaný v časopise Science z 8. augusta.

Tieto dva hlavné mozgové okruhy nám pomáhajú rozhodnúť sa, či sa máme správať podľa želania alebo nie. Napríklad, vystúpite z pohovky a pôjdete do obchodu pre ľadové šesťbalenie piva v horúcej letnej noci, alebo len ležte na gauči?

Jeden okruh je okruh „stop“, ktorý vám bráni konať podľa želania; druhým je okruh „ísť“, ktorý vás vyprovokuje k akcii. Tieto okruhy sa nachádzajú v striate, v oblasti mozgu, ktorá premieňa myšlienky na činy.

V štúdii výskumníci skúmali silu synapsií spájajúcich mozgovú kôru, oblasť mozgu zapojenú do vnímania, pocitov a myšlienok, striatum, domov zastávok a okruhov, ktoré si vyberajú alebo zabraňujú akcii.

Vedci elektricky aktivovali kortikálne vlákna, aby simulovali povely pohybu, a zvýšili prirodzenú hladinu dopamínu. Čo sa stalo potom, ich prekvapilo. Kortikálne synapsie spájajúce sa s obvodom „go“ boli stále silnejšie a silnejšie. Dopamín súčasne oslabil kortikálne spojenia v okruhu „stop“.

"To by mohlo byť základom závislosti," povedal Surmeier. „Dopamín uvoľňovaný liekmi vedie k abnormálnemu posilneniu kortikálnych synapsií poháňajúcich striatálne okruhy„ go “, zatiaľ čo k oslabeniu synapsií v opačných okruhoch„ stop “. Výsledkom je, že keď sa vyskytnú udalosti spojené s užívaním drog - kde ste užili drogu, čo ste cítili -, existuje nekontrolovateľná snaha ísť hľadať drogy. “

"Všetky naše kroky v zdravom mozgu sú vyvážené nutkaním niečo urobiť a nutkaním prestať," uviedol Surmeier. „Naša práca naznačuje, že nielen účinky na posilnenie mozgových obvodov, ktoré pomáhajú pri výbere akcií, sú rozhodujúce pre účinky dopamínu, ale aj zastavenie spojenia. “

V druhej časti experimentu vytvorili vedci zvierací model Parkinsonovej choroby zabitím dopamínových neurónov. Potom sa pozreli na to, čo sa stalo, keď simulovali kortikálne príkazy na pohyb. Výsledok: spojenia v okruhu „stop“ boli posilnené a spojenia v okruhu „go“ boli oslabené.

"Štúdia objasňuje, prečo majú pacienti s Parkinsonovou chorobou problémy s vykonávaním každodenných úloh, ako je to, keď pri smäde siahajú cez stôl a zdvihnú pohár vody," uviedol Surmeier.

Surmeier vysvetlil jav pomocou analógie s autom. "Naša štúdia naznačuje, že neschopnosť pohybovať sa pri Parkinsonovej chorobe nie je pasívny proces ako auto, ktorému dochádza benzín," uviedol. "Skôr sa auto nepohybuje, pretože vaša noha je zakliesnená o brzdu." Dopamín vám zvyčajne pomáha upraviť tlak na brzdový a plynový pedál. Pomôže vám to naučiť sa, že keď na križovatke uvidíte červené svetlo, zabrzdíte a keď sa rozsvieti zelené svetlo, zložte nohu z brzdy a zošliapnite plynový pedál. Pacienti s Parkinsonovou chorobou, ktorí stratili neuróny uvoľňujúce dopamín, majú nohu neustále prilepenú na brzde. “

Pochopenie základu týchto zmien v mozgových obvodoch posúva vedcov bližšie k novým terapeutickým stratégiám na kontrolu týchto mozgových porúch a ďalších, ktoré zahŕňajú dopamín, ako je schizofrénia, Tourettov syndróm a dystónia.


ŠTÚDIA: Dichotomická dopaminergná kontrola striatálnej synaptickej plasticity

2008 8. augusta; 321 (5890): 848-51. doi: 10.1126 / science.1160575.

abstraktné

Pri synapsiách medzi kortikálnymi pyramidálnymi neurónmi a hlavnými striatálnymi stredne ostnatými neurónmi (MSN) sa predpokladá, že postsynaptické receptory D1 a D2 dopamínu (DA) sú nevyhnutné na vyvolanie dlhodobej potenciacie a depresie, o ktorých sa predpokladá, že formy plasticity sú základom asociatívnych učenie. Pretože sú tieto receptory obmedzené na dve odlišné populácie MSN, tento postulát vyžaduje, aby synaptická plasticita bola v každom bunkovom type jednosmerná. Použitím rezov mozgu z transgénnych myší s receptorom DA preukázali, že to tak nie je. Namiesto toho hrá DA v týchto dvoch typoch MSN doplňujúce sa úlohy, aby zabezpečila obojsmernú a hebbickú synaptickú plasticitu. V modeloch Parkinsonovej choroby je tento systém vyvedený z rovnováhy, čo vedie k jednosmerným zmenám v plasticite, ktoré by mohli byť základom patológie a symptómov siete.