March 9, 2017
Myš si nájde cestu prostredníctvom mapy v tvare chemickej štruktúry molekuly dopamínu, čo odráža výskumné zistenia, že dopamín smeruje k voľbe správania. Uznanie: Salk Institute
Povedzme, že siahate po šálke s ovocím v bufete, ale v poslednej sekunde preraďujete a namiesto toho chytíte košíček. Emocionálne je vaše rozhodnutie komplexným gulášom viny a očakávaniam, ktoré slzia ústa. Ale fyzicky ide o jednoduchý posun: namiesto toho, aby ste sa pohybovali doľava, vaša ruka išla doprava. Takéto zmeny v zlomku sekundy zaujímajú neurológov, pretože hrajú hlavnú úlohu pri chorobách, ktoré zahŕňajú problémy s výberom činnosti, ako je Parkinsonova choroba a drogová závislosť.
V marci 9, online publikovanie časopisu 2017 Neurónvedci z Salk Institute uvádzajú, že koncentrácia chemickej látky v mozgu sa nazýva dopamín riadi rozhodnutia o akciách tak presne, že meranie úrovne tesne pred rozhodnutím umožňuje výskumníkom presne predpovedať výsledok. Vedci navyše zistili, že zmena hladiny dopamínu je dostatočná na to, aby sa zmenila nadchádzajúca voľba. Táto práca môže otvoriť nové možnosti liečby porúch tak v prípadoch, keď si človek nemôže zvoliť pohyb, ktorý má iniciovať, ako je Parkinsonova choroba, ako aj v tých, pri ktorých niekto nemôže zastaviť opakujúce sa činnosti, ako je napríklad obsedantno-kompulzívna porucha (OCD) alebo drogová závislosť.
"Pretože nemôžeme robiť viac vecí naraz, mozog neustále rozhoduje o ďalších krokoch," hovorí Xin Jin, odborný asistent v Salkovom laboratóriu molekulárnej neurobiológie a hlavný autor príspevku. "Vo väčšine prípadov náš mozog riadi tieto rozhodnutia na vyššej úrovni, ako hovoriť priamo s konkrétnymi svalmi, a to mi chce moje laboratórium väčšinou lepšie porozumieť."
Keď sa rozhodneme vykonať dobrovoľnú akciu, napríklad zaviazať si šnúrky na topánkach, vonkajšia časť nášho mozgu (mozgová kôra) vysiela signál do hlbšej štruktúry nazývanej striatum, ktorá prijíma dopamín, aby zorganizovala postupnosť udalostí: sklonil sa, chytil šnúrky, viazanie uzlov. Neurodegeneratívne choroby, ako je Parkinsonova choroba, poškodzujú neuróny uvoľňujúce dopamín a zhoršujú schopnosť človeka vykonávať sériu príkazov. Napríklad, ak požiadate pacientov s Parkinsonovou chorobou, aby nakreslili tvar písmena V, môžu nakresliť čiaru klesajúcu v poriadku alebo čiaru stúpajúcu v pohode. Ale majú veľké ťažkosti s prechodom z jedného smeru do druhého a pri prechode trávia oveľa dlhšie. Predtým, ako vedci môžu vyvinúť cielenú liečbu takýchto chorôb, musia presne pochopiť, aká je funkcia dopamínu na základnej neurologickej úrovni v normálnom mozgu.
Jinov tím navrhol štúdiu, v ktorej si myši vybrali medzi stlačením jednej z dvoch pák na získanie sladkej dobroty. Páky boli na pravej a ľavej strane komory na mieru a dávkovač na liečenie bol v strede. Páky sa na začiatku každej skúšky stiahli z komory a znovu sa objavili buď po dvoch sekundách alebo ôsmich sekundách. Myši sa rýchlo dozvedeli, že keď sa páky po kratšom čase znovu objavili, stlačenie ľavej páčky prinieslo potešenie. Keď sa po dlhšej dobe znovu objavili, stlačenie pravej páky malo za následok pochúťku. Tieto dve strany teda predstavovali pre myši zjednodušenú situáciu s dvoma výbermi - spočiatku sa presunuli na ľavú stranu komory, ale ak sa páky do určitého času znovu neobjavili, myši sa posunuli na pravú stranu o internom rozhodnutí.
"Tento konkrétny dizajn nám umožňuje položiť si jedinečnú otázku, čo sa deje v mozgu počas tohto duševného a fyzického prechodu z jednej voľby na druhú," hovorí Hao Li, vedecký pracovník spoločnosti Salk a spoluautor článku.
Keď myši uskutočňovali pokusy, vedci použili na meranie koncentrácie dopamínu v mozgu zvierat pomocou zabudovaných elektród oveľa jemnejšiu ako ľudský vlas techniku nazývanú cyklická voltametria rýchleho skenovania. Táto technika umožňuje veľmi jemné meranie v časovom meradle (v tejto štúdii sa odber vzoriek uskutočňoval 10-krát za sekundu), a preto môže naznačovať rýchle zmeny v chémii mozgu. Výsledky voltametrie ukázali, že výkyvy hladiny dopamínu v mozgu úzko súviseli s rozhodnutím zvieraťa. Vedci boli v skutočnosti schopní presne predpovedať budúci výber páky u zvieraťa iba na základe koncentrácie dopamínu.
Je zaujímavé, že iné myši, ktoré dostali liečenie stlačením ktorejkoľvek z páčok (teda odstránením prvku voľby), zaznamenali zvýšenie dopamínu v priebehu prebiehajúcich pokusov, ale naopak ich hladiny zostali nad základnou hodnotou (nekolísala pod východiskovou hodnotou) po celý čas, čo naznačuje vývojovú úlohu dopamínu, keď je zapojený výber.
„Tieto zistenia nás veľmi tešia, pretože naznačujú, že dopamín by sa mohol podieľať aj na prebiehajúcom rozhodovaní, nad rámec jeho dobre známej úlohy pri učení,“ dodáva spoluautor príspevku, Christopher Howard, spolupracovník pre výskum v Salk.
Na overenie toho, či hladina dopamínu spôsobila zmenu voľby, a nie iba s tým spojená, tím použil genetické inžinierstvo a molekulárne nástroje - vrátane aktivácie alebo inhibície neurónov svetlom v technike nazývanej optogenetika - na skutočnú manipuláciu s hladinami dopamínu v mozgu zvierat. čas. Zistili, že boli schopní obojsmerne prepínať myši z jednej voľby páky na druhú zvyšovaním alebo znižovaním hladín dopamínu.
Jin hovorí, že tieto výsledky naznačujú, že dynamicky sa meniace hladiny dopamínu súvisia s prebiehajúcim výberom opatrení. "Myslíme si, že keby sme dokázali obnoviť vhodnú dynamiku dopamínu - pri Parkinsonovej chorobe, OCD a drogovej závislosti - ľudia by mohli mať lepšiu kontrolu nad svojím správaním." Toto je dôležitý krok k pochopeniu toho, ako to dosiahnuť. “
Čítajte viac na: https://medicalxpress.com/news/2017-03-hard-choices-brain-dopamine.html#jCp
;
