(L) Din hjärna på droger: Fiskehår av missbruk (2008)

Förståelse av hjärnförändringar bidrar till att förstå pornoberoende

Din hjärna på droger ': Fishhooks of addiction Tisdag 15 juli 2008 Av Gigi Marino Research / Penn State

När den amerikanska författaren Theodore Roethke undervisade i Penn State från 1936 till 1943 var han känd för tre saker: att vara en bra poet, coacha herrtennislaget och att falla ner berusad, kanske den senare mer än den förra. Roethke, en lysande och torterad man, kände väl förförelsen av dryck och smärtan av missbruk. I sin dikt "Resan in i interiören" skriver Roethke, "På den långa resan ut ur jaget, / Det finns många omvägar, tvättade avbrutna råa platser / där skiffern glider farligt / och bakhjulen hänger nästan över kant / Vid den plötsliga svängningen, ögonblicket av att vända.

Utöka metaforen för "den plötsliga svängningen" till ett försök att bryta missbrukscykeln. Roethke visste, liksom alla fantastiska berusade, alla galna meth-huvud, varje hemlig rökare, varje sista heroinmissbrukare att "skiffer glider farligt." Även med de bästa rehabiliteringsklinikerna och stödgrupperna finner missbrukare att det att glida tillbaka i den varma, mörka livmodern av missbruk är mycket lättare - och mycket trevligare - än att krypa ut ur det.

Beroende på vilken studie du läser varierar återfallet för narkotikamissbruk och alkoholberoende från 50 till 90 procent. Dessa siffror överraskar inte Kyung-An Han, docent i biologi, vars primära arbete försöker förstå hur molekyler i hjärnan förmedlar beteende. Förra vintern levererade Han föreläsningen ”Addiction: A Bad Case of Good Memory” i serien pågående Frontiers of Science sponsrad av Eberly College of Science, där hon utforskade missbruk som en ofrivillig form av lärande och minne. Han hävdar att missbruk inte har något att göra med viljestyrka. Hon säger, ”Missbruk är ett hjärnproblem som kan vara kroniskt och progressivt. Det är inte en moralisk fråga. Vårt beteende styrs till stor del av hjärnans funktion. ”

Resan till hjärnans mitt

Redan på 1980-talet, innan första klassare visste vad PET-skanningar var och "dopamin" och "serotonin" blev hushållsord, inledde partnerskapet för ett drogfritt Amerika en massiv anti-drogkampanj som använde ett stekt ägg för att symbolisera " din hjärna på droger. ” Vi vet idag vad som faktiskt orsakar stekningen.

Djupt i hjärnans hjärta, i centrum där hjärnstammen fäster, ligger det ventrala tegmentala området (VTA), som består av nervceller som får information från andra delar av hjärnan, mycket av det har att göra med hur väl mänskliga behov tillgodoses. Den kemiska budbäraren dopamin skickar denna information till nucleus accumbens i framhjärnan, direkt framför VTA. Tillsammans flammar dessa två hjärnområden hjärnans belöningsväg. Paradiset på jorden börjar i denna del av hjärnan. Nöje förmedlas av dopamin, vilket, säger Han, "är nyckeln till vår överlevnad som art."

Dopamin är en huvudspelare i denna del av hjärnan. Naturliga belöningar, som mat och sex, säger Han, ökar dopaminnivåerna i kärnan accumbens, som tar emot information från VTA. Konstgjorda belöningar, särskilt droger som kokain, amfetaminer, metamfetaminer och metylfenidater (t.ex. Ritalin), orsakar kaos i hjärnan genom att efterlikna dopaminens kemiska struktur och binda till transportören dopamin binds normalt till.

Normal, hälsosam hjärnkommunikation uppstår när en neuron skickar en elektrisk signal från cellkroppen genom sina förgrenade dendriter till neuronens axonala terminaler, där den korsar synapsen till en annan neuron. När signalen har tagits emot måste den avslutas så att andra signaler kan komma igenom. Celler kontrollerar denna process genom att använda en transportör, en återupptagsmolekyl som finns i ”avsändarneuronen”. När dopaminmolekylen gör sitt jobb i en frisk hjärna binder den till dopaminreceptorer i ”mottagarneuronen” för att sända signalen. När uppgiften är klar återupptas dopamin av dopamintransportören i ”avsändarneuronen” så att den kan användas igen.

Läkemedel blockerar transportören, som i grund och botten översvämmer området med dopamin, som sedan kontinuerligt aktiverar receptorn, vilket ökar nöjet. "Det är därför människor känner eufori när de tar droger", sa Han. "Belöningsvägen är den centrala vägen för många droger," inklusive heroin, alkohol och nikotin. "

Slutsatsen är att droger får hjärnan att må bra, men det finns en fin gräns mellan berusning och toxicitet. När hjärnan översvämmas av läkemedelsinducerad dopamin kompenserar den genom att minska antalet dopaminreceptorer bland de neurala receptorerna, samt minska glukosproduktionen, den viktigaste energikällan för hjärnan. I slutändan saktar hela hjärnfunktionen. Den prefrontala cortexen, det verkställande området som ansvarar för planering och minns, leror. Synapser skjuter inte som de borde. Minne och känslor påverkas skadligt. Allt det överflödiga dopaminet friterar receptorkretsarna i en snabb dans av frenesi - då krymper de naturliga receptorerna upp. Det här är din hjärna på droger.

Addiction och minne

I sitt arbete på Penn State började Han använda fruktflugor för att studera minne och lärande. Drosophila melanogaster är en utmärkt modell för konditioneringsstudier, förklarade Han, eftersom den har ett sofistikerat centralt nervsystem vars molekylära komponenter och neurala kommunikationer liknar dem hos människor. Genom att använda olika dofter förknippade med antingen en liten elchock eller en sackarosbelöning, konstruerade Hans team, bestående av doktorander och grundstudenter, lätt aversiva och aptitiva (undvikande och attraktion) konditioneringsscenarier för att studera de underliggande molekylerna som är ansvariga för lärande och minne. Kort sagt, flugor lärde sig att undvika lukten i samband med chocker och söka efter de som gav socker. Hennes team studerade neurotransmittorer, dopamin och oktopamin, vilket är analogt med neurotransmittorn noradrenalin hos människor (med adrenalin, det signalerar kampen eller flyg-svaret).

"Vi visste från tidigare studier att dessa molekyler är viktiga, och vi kommer verkligen in i mekanismerna för hur dessa dopamin- och oktopaminsystem faktiskt förmedlar denna aversiva kontra aptitiv konditionering", säger Han. Som det visar sig, "Det finns en exakt analogi med (vad som händer i hjärnan hos) narkomaner."

I stället för en speciell lukt som utlöser undvikande eller attraktion i fruktflugor, föreslår Han, som är intresserad av att förstå molekylerna och mekanismerna som ligger till grund för sambandet mellan miljöledningar och beteenden, att visuella ledtrådar som en koks spegel eller en ölflaska kan fungera som en konditionering stimuli. Och detta kan vara en kraftfull utlösare för drogmissbrukare eller alkoholister. "I inlärning och minne förbättras just denna process hos människor som har tagit droger under lång tid", sa hon. "Vi blev intresserade av att ställa frågan," Finns det några vanliga vägar som förmedlar den naturliga inlärnings- och minnesprocessen jämfört med den läkemedelsinducerade inlärnings- och minnesprocessen? " Det är så vi började studera alkohol och kokain. ”

Hjärnan gillar dopamin. Nej, hjärnan älskar dopamin. Han pekar på den seminalstudien av Olds och Milner som först identifierade hjärnbelöningsbanan i 1954. Han säger att råttor föredrar att ha VTA-utgångspunkten för belöningsbanan - stimulerad över att ta emot mat eller ha sex. Och dopamin är inte bara den magiska neurotransmittorn som gör att belöningsbanan är möjlig utan också den neurotransmittor som hjärnan producerar i onormala tal med intaget av vissa droger och alkohol. Människor som behöver en cigarett eller en cocktail för att lugna nerverna blir faktiskt pacifierade av en plötslig rusning av kemikalier i hjärnans lyckliga ställe. Han började sålunda förstå den molekylära grunden för vad hjärnan älskar, vilket inte nödvändigtvis är den hälsosamma saken för resten av kroppen, och hur fruktflugahjärnan lär sig och kommer ihåg det som den älskar - dopamin och oktopamin.

Sex och singelflugan

Att arbeta på hypotesen om att förbättrat beteende som utlöses av upprepade erfarenheter kräver minne, Han och hennes team började ge etanol till flugorna varje dag för att utöka sina minnen om etanolupplevelse. Längs vägen gjorde laget några överraskande upptäckter som hade mer att göra med beteende än minne - och lite skandalöst beteende därpå. Studien, publicerad i Jan 2, 2008, utgåva av den vetenskapliga tidskriften PLoS One, är ett banbrytande blick på effekterna av kronisk alkoholexponering i fruktflugor. (Liknande fruktflygstudier runt om i världen har bara tittat på kortvarig exponering.) Och som hos människor är överdriven alkoholintag i fruktflugor inte söt.

Hos vildtypsflugor fann Han och hennes team att etanolberusade manliga flugor förlorade sina sexuella hämningar, och att detta desinhibierade beteende intensifierades med den upprepade upplevelsen av etanol. Med kronisk alkoholkonsumtion (dvs etanol) intog de berusade manliga flugorna, som normalt bara domar kvinnor, att göra andra män ... till ingen nytta.

Med hjälp av transgena flugor blockerade Han neurotransmission av dopamin genom att höja temperaturen till 32 grader C, vilket tillfälligt inaktiverar effekten av dopamin. Dessa flugor, även när de fick stora doser etanol, hade inget intresse för andra manflugor. Sa Han. "Detta resultat antyder att dopamin är en nyckelförmedlare av etanolinducerad uppvaktning mellan män."

Ingen förväntade sig bevittna detta beteende. Han sa, ”Folk trodde att etanol skulle kunna stimulera sexuell upphetsning hos människor, men det fanns aldrig en biologisk eller fysiologisk modell för att stödja den. Människor tyckte att det var mer psykologiskt, men flugor antar normalt inte att för att jag dricker kommer det att vara OK om jag ger en annan man. Denna ökning av sexuell upphetsning är helt fysiologisk. Det är en ganska fascinerande modell att förstå den fysiologiska grunden. ”

Och medan hennes arbete är öppet för parodi på ölglasögon och fratpojkar, sa Han att hennes lags studier visar detta: det finns definitivt ett samband mellan missbruk, hämning och dopamin. Medan hjärnan älskar stormen av missbruksinducerade molekyler, vi människor, är vi fortfarande varelser som vi väljer. Han sa, ”Hur vi definieras som människor är att vi har utvecklat hjärnor med bra hämmande system. Människor kan välja att inte dricka eller inte köra och dricka. ”

Använd dessa hjärnor som utvecklats, föreslog hon. Gör bra val innan fiskens krokar av missbruk tar tag i dina neurotransmittorer och släpp inte taget. I stället för att slå dig ner för en natt med pinot noir i slutet av dagen, gå på en springa. Upphetsa hjärnans belöningsväg med kroppens egna obegränsade dopaminförsörjning. ”Alla vill söka nöje”, sa hon, “men det bästa sättet att göra det är att öka nöjescentret naturligt. Använd vetenskap. ”

Kyung-An Han, är professor i biologi i Eberly College of Science. Hon kan nås på [e-postskyddad]”> [e-postskyddad]”> [e-postskyddad] Den ovan beskrivna undersökningen stöddes av bidrag från National Institutes of Health och National Science Foundation.

För mer funktioner om forskning på Penn State, prenumerera på Research Penn State: http://www.rps.psu.edu/cgi-bin/subscribe.cgi