kommentarer: Studien beskriver hur överdriven dopamin inte bara kan stärka "gå för det" -kretsar i missbruk utan också försvaga motsatta "stoppkretsar".
Lås upp mysteriet om varför dopamin fryser Parkinsons patienter
CHICAGO - Parkinsons sjukdom och narkotikamissbruk är polära motsatta sjukdomar, men båda är beroende av dopamin i hjärnan. Parkinsons patienter har inte tillräckligt med det; drogmissbrukare får för mycket av det. Även om dopaminens betydelse vid dessa störningar har varit välkänd, har det varit ett mysterium hur det fungerar.
Ny forskning från Northwestern Universitys Feinberg School of Medicine har visat att dopamin stärker och försvagar de två primära kretsarna i hjärnan som styr vårt beteende. Detta ger ny insikt i varför en översvämning av dopamin kan leda till tvångsmässigt beroendeframkallande beteende och för lite dopamain kan lämna Parkinsons patienter frysta och oförmögna att röra sig.
"Studien visar hur dopamin formar de två huvudkretsarna i hjärnan som styr hur vi väljer att agera och vad som händer i dessa sjukdomstillstånd", säger D. James Surmeier, huvudförfattare och Nathan Smith Davis-professor och ordförande för fysiologi vid Feinberg-skolan. Papperet publiceras i tidskriften Science den 8 augusti.
Dessa två huvudsakliga hjärnkretsar hjälper oss att bestämma huruvida vi ska utöva en önskan eller inte. Till exempel går du av soffan och kör till affären för en isig sexpack öl på en varm sommarnatt eller bara ligga på soffan?
En krets är en "stopp" -krets som hindrar dig från att agera på en önskan; den andra är en "gå" -krets som väcker dig till handling. Dessa kretsar finns i striatum, regionen i hjärnan som översätter tankar till handlingar.
I studien undersökte forskarna styrkan i synapser som förbinder hjärnbarken, hjärnans område som är involverad i perceptioner, känslor och tankar, till striatumen, hem för stopp- och gåkretsar som väljer eller förebygger åtgärder.
Forskare aktiverade kortikalfibrerna elektriskt för att simulera rörelsekommandon och ökade den naturliga nivån av dopamin. Vad som hände därefter förvånade dem. De kortikala synapserna som anslöt till "go" -kretsen blev starkare och kraftfullare. Samtidigt försvagade dopamin kortikala anslutningar i "stopp" -kretsen.
"Det här kan vara det som ligger till grund för missbruk", sa Surmeier. ”Dopamin som frigörs av läkemedel leder till onormal förstärkning av kortikalsynapserna som driver de striatala" go "-kretsarna, medan synapserna försvagas vid motsatta" stop "-kretsar. Som ett resultat, när händelser associerade med drogintag - där du tog drogen, vad du kände - inträffar finns det en okontrollerbar drivkraft att gå och söka droger.
"Alla våra handlingar i en frisk hjärna balanseras av lusten att göra något och lusten att sluta," sa Surmeier. ”Vårt arbete tyder på att det inte bara är förstärkningen av hjärnkretsarna som hjälper till att välja åtgärder som är avgörande för dopamins effekter, det är försvagningen av kopplingarna som gör att vi också kan sluta. ”
I den andra delen av experimentet skapade forskare en djurmodell av Parkinsons sjukdom genom att döda dopaminneuroner. Sedan tittade de på vad som hände när de simulerade kortikalkommandon för att flytta. Resultatet: anslutningarna i "stop" -kretsen förstärktes och anslutningarna i "go" -kretsen försvagades.
"Studien belyser varför Parkinsons patienter har svårt att utföra vardagliga uppgifter som att nå ett bord för att plocka upp ett glas vatten när de är törsta", sa Surmeier.
Surmeier förklarade fenomenet med hjälp av en bils analogi. "Vår studie antyder att oförmågan att röra sig i Parkinsons sjukdom inte är en passiv process som en bil som går tom för bensin", sa han. ”Snarare, bilen rör sig inte för att foten har fastnat på bromsen. Dopamin hjälper dig normalt att justera trycket på bromsen och gaspedalerna. Det hjälper dig att lära dig att när du ser ett rött ljus vid en korsning, bromsar du och när det gröna ljuset tänds tar du foten från bromsen och trycker ner gaspedalen för att gå. Parkinsons sjukdomspatienter, som har förlorat nervcellerna som släpper ut dopamin, har foten ständigt fast vid bromsen. ”
Att förstå grunden för dessa förändringar i hjärnkretsar flyttar forskare närmare nya terapeutiska strategier för att kontrollera dessa hjärnsjukdomar och andra som involverar dopamin som schizofreni, Tourettes syndrom och dystoni.
Studien: Dikotom dopaminerg kontroll av Striatal Synaptic Plasticity
Abstrakt
Vid synapser mellan kortikala pyramidala nervceller och huvudsakliga striatala medelstora nervceller (MSN) postuleras postsynaptiska D1- och D2-dopamin (DA) -receptorer för att vara nödvändiga för induktion av långvarig potentiering och depression, respektive former av plasticitet som tros ligga till grund för associativ inlärning. Eftersom dessa receptorer är begränsade till två distinkta MSN-populationer kräver detta postulat att synaptisk plasticitet ska vara enkelriktad i varje celltyp. Med hjälp av hjärnskivor från transgena möss från DA-receptorer visar vi att detta inte är fallet. Snarare spelar DA kompletterande roller i dessa två typer av MSN för att säkerställa att synaptisk plasticitet är dubbelriktad och hebbisk. I modeller av Parkinsons sjukdom kastas detta system ur balans, vilket leder till enkelriktade förändringar i plasticitet som kan ligga till grund för nätverkspatologi och symtom.
- PMID 18687967
- PMCID: PMC2833421
- DOI: 10.1126 / science.1160575
;