Je! Wewe kuna Mungu Yangu mimi dopamine neuron
Septemba 30, 2013 · na Talia Lerner
Dopamine neurons ni baadhi ya neurons zilizosomewa zaidi, zilizo na hisia nyingi huko nje. Hivi karibuni, ingawa, wamekuwa wakipitia shida kidogo ya kitambulisho. Je! Neurop ya dopamine ni nini? Wadau wengine wa kupendeza wa hivi karibuni katika utafiti wa dopamine wamezusha kabisa ukweli kwamba dopamine neurons zote ni za aina - na unapaswa kuhoji uchunguzi wowote unaowatibu vile.
Kuna njia nyingi ambazo dopamine neuron (hufafanuliwa kama neuron ambayo hutoa dotamine ya neurotransmitter) sio tu neuropopu ya dopamine. Nitazingatia njia tatu za kweli hapa:
- Sio neurons zote zinazotoa dopamine kuifungua katika sehemu moja kwa wakati mmoja. Dopamine neurons zina majukumu tofauti katika utendaji wa ubongo na tabia kulingana na jinsi ambavyo hushonwa kwenye mizunguko ya neural.
- Sio neurons zote ambazo hutoa dopamine kutolewa dopamine tu. Wengine wanaweza pia kutolewa neurotransmitters nyingine, ambayo inaweza kuwa na athari kubwa juu ya jinsi wanavyoshawishi kazi ya mzunguko wa neural.
- Sio neurons zote zinazotoa dopamine kila wakati huachilia dopamine. Neuroni zingine zinaweza kubadili mashine zao za awali za dopamine kwenye au kuzima. Kwa sababu ya uwezo huu, wanaweza hata hawajatambuliwa katika utafiti uliopita kama kuwa neuropu ya dopamine.
Kabla sijaelezea matokeo haya ya kupendeza, lakini wacha nikupe utangulizi wa Neuroscience 101 wa dopamine neurons. Nadharia hii yenye ushawishi wa dopamine neuron inakuja kwetu kutoka kwa Wolfram Schultz na karatasi ya Sayansi ya 1997 ya wenzake, "Sehemu ndogo ya utabiri na thawabu. " Ilionyesha kuwa dopamine neurons, ambayo moto kwa kiwango cha msingi, moto zaidi katika kukabiliana na kutabiriwa, lakini sio kutabiriwa, thawabu. Kwa kuongeza, ikiwa unatarajia thawabu na usiipate, dopamine neurons moto chini. Utaftaji huu ulisababisha Schultz et al. kupendekeza kwamba dopamine neurons ikimbie "kosa la utabiri wa malipo." Hiyo ni, wanakuambia ikiwa au mambo sio sawa, bora, au mbaya kuliko vile unavyotarajia. Schultz et al. endelea kusema "Majibu ya neurons hizi ni zisizo na usawa-neuroni tofauti hujibu kwa njia ile ile na hamu tofauti za hamu huleta majibu sawa ya neuronal. Majibu yote hufanyika kwa idadi kubwa ya dopamine neurons (55 hadi 80%). "
Jukumu la neuropu ya dopamine kama kompyuta ya makosa ya utabiri wa malipo inabaki kuwa safu ya kufurahisha na inayostahili ya utafiti, lakini ikiwa kosa la utabiri wa tuzo ni ZOTE ambazo dopamine neurons zinafanya, basi tunahitaji nini 400,000-600,000 yao? Hapa ni ramani ya wapi ubongo wa dopamine ya ubongo iko (katika sehemu ya ubongo wa panya):
Usambazaji wa vikundi vya seli vya dopamine A8-A16 kwenye ubongo wa panya wa watu wazima. Imechukuliwa kutoka Björklund, A. & Dunnett, SB Dopamine mifumo ya neva katika ubongo: sasisho. Mwelekeo wa Neuroscience 30, 194-202 (2007).
* Katika wanadamu. Kuna 160,000-320,000 katika nyani na 20,000-45,000 tu kwenye viboko.
Ukiangalia mchoro huu, tayari kunaonekana kuwa na tofauti tofauti za anatomiki kati ya vikundi vya neuropu ya dopamine, ndiyo sababu zinaitwa A8-A16. Kuna tofauti tofauti za ki-anatomiki, ambazo zinaonekana kuwa na athari zisizo za kazi. Katika mstari wa kwanza wa masomo nitazingatia hapa, Lammel et al. kuweka juu ya kutofautisha neuropu ya dopamine katika eneo la kuvuta kwa mwili (VTA, au A10 kwenye picha hapo juu) kwa kuunganishwa kwao kwa maeneo mengine ya ubongo. Lammel na wengine. aliona kuwa kuna idadi ndogo ya watu inayoweza kutenganishwa ya neuropu ya dopamine ndani ya VTA. Umati mmoja hupata ishara za pembejeo kutoka kwa eneo la ubongo iitwayo teodum ya baadaye na hutuma ishara katika eneo la ubongo iitwayo neli ya seli (piga hizi neuron za LDT-dopamine-NAc). Idadi ya watu wengine hupata pembejeo kutoka kwa habenula ya baadaye na hutuma matokeo kwenye gamba la mapema (piga hizi neurons za LHb-dopamine-PFC). Kwa hiyo? Je! Ukweli kwamba densi hizi za dopamine zimefungwa kwenye nyaya tofauti za ubongo hata kwa tabia? Lammel et al. ilionyesha kuwa inahusika. Wakati (kutumia optogenetics!) walianzisha pembejeo kwa neurons za LDT-dopamine-NAc kwenye panya, waligundua kuwa wanyama hao waliunda vyama chanya na muktadha ambao walichochewa. Walichagua kutumia muda mwingi katika sehemu ya sanduku ambapo wangepata msukumo wa ubongo. Kinyume chake, wakati Lammel et al. uanzishaji wa pembejeo kwa neurons za LHb-dopamine-PFC, tofauti halisi ilizingatiwa. Wanyama waliepuka sehemu ya sanduku ambapo wangepata kuchochea. Katika utafiti mwingine na kundi lile lile, wakati panya asili walipata kitu kizuri au kitu kibaya, nguvu za mizunguko hii tofauti zilibadilishwa tofauti. Cocaine iliyopewa panya ilionyesha nguvu ya kuongezeka kwa njia ya LDT-dopamine-NAc, lakini hakuna mabadiliko katika njia ya LHb-dopamine-PFC. Panya aliyepewa kukasirisha kwenye paw yao hakuonyesha mabadiliko katika njia ya LDT-dopamine-NAc, lakini nguvu iliyoongezeka ya njia ya LHb-dopamine-PFC.
Kudhibitisha madai ya awali ya Schultz et al. kwamba dopamine neurons ni homo native, Lammel et al. waligundua kuwa wao sio. Marekebisho haya yanaweza kutokea kwa sababu ya unyeti unaoongezeka wa vifaa vilivyopatikana, ambavyo vilibadilika kidogo kutoka 1990s hadi 2010s. Zana mpya na bora, pamoja na ubunifu mdogo, kuruhusiwa Lammel et al. kutofautisha ujanja ambao haukupatikana kwa Schultz et al. Katika kufunua hila hizi, Lammel et al. ilisaidia kuonyesha kitovu cha kuamini kuwa umeamua darasa zima la neurons kwa sababu unaona majibu katika 55-80% ya idadi ya watu, haswa wakati hauna uhakika kabisa (au haipaswi kuwa) juu ya vigezo ambavyo tulikuwa tukifafanua idadi hiyo. (Swali la kufafanua neuropu za dopamine wakati wa rekodi za nevi za vivo ni suala lingine lolote). Sifa yote ulimwenguni kwa Schultz et al. kwa kuwasha moto wa utafiti wa dopamine, lakini ilikuwa ya kuanzia zaidi kuliko hatua ya kumalizia.
Kuweka kikundi cha neurons na mzunguko wa ubongo wanaoshiriki katika hufanya toni ikiwa unajaribu kufikiria jinsi mizunguko ya ubongo inavyofanya kazi. Lakini ni nini ikiwa unajaribu kujua sehemu ya dopamine ya neuropu ya dopamine? Utafiti mwingi wa dopamine neuron umedhani kuwa wakati dopamine ya neuroni ikiungua, huondoa dopamine ya neurotransmitter, molekyuli ndogo ambayo inaonekana kama hii:
Kwa kweli, ndivyo tunavyofafanua "dopamine neuron." Walakini, kama ilivyo kawaida katika sayansi, hali hiyo inabadilika kuwa sio rahisi sana. Katika mstari wa pili wa utafiti wa hivi karibuni nitajadili hapa, wanasayansi walionyesha ushahidi kwamba dopamine neurons inaweza kuunda seli nyingine za neurotransmitter, inayoitwa glutamate na GABA, pamoja na dopamine.
Kweli, subsets tofauti za dopamine neurons zinaweza uwezekano mkubwa wa ushirikiano kutolewa kwa glutamate au GABA. Masomo ya Hnasko et al. na Stuber et al. ilionyesha kuwa dopamine neurons katika glasi ya kutolewa kwa VTA. Kwanza, waligundua kuwa virutubishi vingi vya densi ya dopamine ya dodamine huonyesha msafirishaji wa glutamate inayoitwa VGLUT2, proteni ambayo inashughulikia glutamate ya kutolewa kutoka kwa neurons. Je! Uwepo wa VGLUT2 ulimaanisha kuwa dopamine neurons zilikuwa zinafunga glutamate kwa kuongeza dopamine? Kuangalia swali hili, wanasayansi waliangalia majibu ya neurons kwenye mkusanyiko wa nuksi (sehemu moja ambayo dopamine neurons hutuma matokeo, tazama majadiliano ya Lammel et al. Hapo juu) ili kudondosha neuroni. Hakika, waliona majibu ya haraka, ya kufurahisha ya neuroni ya kukusanya neurons kwa kuchochea ya neuroni ya dodamine ya VTA ya aina ambayo ingeambatana na glutamatergic badala ya majibu ya dopaminergic. Majibu haya yalizuiliwa na wapinzani wa receptors za glutamate lakini sio na wapinzani wa receptors dopamine. Kwa kuongeza, katika panya hushawishiwa kukosa VGLUT2 katika dopamine neurons, hakuna majibu kama hayo ambayo yalionekana.
Kutolewa kwa glutamate kunaweza kutokea kwa neuropu zote za dopamine. Kama ilivyo katika masomo ya Lammel et al., mambo ya kuunganishwa. Stuber et al. aligundua kwamba neuropu ya dopamine katika eneo la jirani linaloitwa substantia nigra (A9), ambayo hutuma matokeo ya dorsal striatum, haikuonyesha ushahidi wa kutolewa kwa glutamate. Matokeo hasi bado ni ya ubishani. Kundi lingine, Tritsch na wengine., waligundua ushahidi kadhaa wa kutolewa kwa glutamate na neuranti ya digamine ya densi. Kwa kuongezea, walionyesha kuwa hizi nigra dopamine neurons pia zinatoka kwenye toleo jingine la neurotransmitter: GABA. Oddly, hata hivyo, kikubwa nigra dopamine neurons haionyeshi VGAT, transporter ya kawaida ya GABA. Badala yake, Tritsch et al. iligundua kuwa VMAT, dereva wa dopamine, inaweza pia kushughulikia GABA, ikisambaza kwa kutolewa kwa synaptic pamoja na dopamine. Utaftaji wa Tritsch et al. unaweza kuongeza jumla ya neuroni ya dopamine kubwa. Kwa muda mrefu kama kuna GABA karibu, kitu chochote kinachoonyesha VMAT kinaweza kusambaza na kutolewa GABA vile vile. Swali moja la muhimu ambalo linajitokeza kutoka kwa uchunguzi wa Tritsch et al. ni wapi hasa na wakati GABA katika sehemu kubwa ya nigra imeandaliwa. Walakini, iko hapo.
Maana ya glutamate na kutolewa kwa GABA kutoka kwa dopamine neurons kwa sehemu kubwa kubaki kuonekana. Athari tu ya tabia iliyoripotiwa ni kutoka kwa Hnasko et al. karatasi. Wanaonyesha kuwa panya kukosa VGLUT2 katika neuropopu ya dopamine huzunguka kidogo katika majibu ya cocaine kuliko panya za kawaida. Hiyo ni kwa sasa. Ikiwa hakuna kitu kingine, inaonyesha ni kiasi gani tunapaswa kujifunza juu ya uzushi wa kutolewa kwa ushirikiano.
Kufikia sasa, tumeona kuwa dopamine neurons zinaweza kuashiria vitu tofauti ikiwa viko kwenye waya tofauti za ubongo, na kwamba wanaweza kuchukua jukumu lao katika mzunguko wa ubongo angalau kwa sehemu wakitumia kemikali zingine bila dopamine tu. Katika mstari wa tatu wa utafiti nitauchunguza hapa, tutaongeza safu nyingine ya ugumu wa kweli kwenye picha: neuropu za dopamine zinaweza kubadilisha njia ambayo wanashiriki katika mzunguko wa ubongo kwa kubadilisha ikiwa wanaunda au hawafanyi. ikitoa dopamine wakati wote. Kwa kesi hii, Dulcis na wengine. niliangalia kikundi tofauti cha neuropu ya dopamine kutoka kwa zile ambazo nimekuwa nikiongea hadi sasa, ziko kwenye hypothalamus. Waligundua kuwa idadi ya dopamine neurons katika panya ilionekana kubadilika na urefu wa "mchana" uliopatikana na panya. Ninaweka nukuu za mchana kwa nukuu kwa sababu sio mchana wa kweli - ikiwa taa au taa ziko kwenye mpangilio wa maabara uliodhibitiwa sana. Wanyama wengi wa maabara huona masaa ya 12 ya mwanga kwa siku, lakini Dulcis et al. pia ulijaribu masaa ya 5 kwa siku au hadi 19. Panya ambazo zilipata siku ndefu zilikuwa na neva chache za dopamine katika hypothalamus yao, wakati panya zilizopata siku fupi zilikuwa na zaidi. Baada ya uchunguzi zaidi, waliamua kuwa mabadiliko katika idadi ya dopamine neurons katika hali tofauti za mwanga hayakuwa kwa sababu ya kufa kwa neuroni na kuzaliwa. Neurons sawa walikuwa pale kwa hali zote, lakini walikuwa wanabadili au kuzima dopamine-ness yao. Bado haijulikani ni kwanini mfiduo mwangaza husababisha mabadiliko haya, au nini athari halisi ya tabia ni. Panya ambazo zilikuwa na siku ndefu, na neurons chache za dopamine kama matokeo, zilionyesha tabia za huzuni na wasiwasi (kumbuka kwamba panya huwa usiku na wanapendelea giza). Vivyo hivyo panya ambao hypothalamic dopamine neurons waliuawa na sumu. Walakini, ikiwa neuropu za dopamine ziliuawa na sumu wakati panya zinapata masaa ya 12 ya mwanga kwa siku na panya zilipewa masaa ya 5 tu ya mwanga kwa siku, hapo awali neuron zisizo na dopaminergic ziliajiriwa kutolewa dopamine na chache za kusumbua na wasiwasi tabia zilizingatiwa. Mzuri! Na muhimu, kazi hii inaonyesha kuwa neuroni ambazo hatujaweza hata kugundua hapo awali kama neuropu za dopamine zinaweza kubadilisha chini ya hali sahihi. Vitu vingine vya akili zetu vimejengwa kuwa thabiti, lakini vingi vinabadilika wakati wote, kuturuhusu kubadilisha ndani na kuzoea uzoefu wetu.
Baada ya masomo haya yote, tumejifunza nini? Kwangu, picha kubwa inayoondoa ni kwamba kuelewa ubongo kunamaanisha kuthamini ugumu. Kuwa maalum zaidi, inamaanisha kuunganisha molekyuli na seli na mizunguko na tabia ya kutoa ufafanuzi wa vyombo vya kibaolojia ambavyo hujumlisha njia za masomo. Hakuna neuron zaidi ya kikundi pekee na neurotransmitter moja wanaweza kutolewa. Kundi hilo wakati mwingine linaweza kuwa sawa, lakini kama tumeona kwenye masomo hapo juu, sio kila wakati. Kufikiria juu ya kufafanua upya kikundi kinachojulikana kama dopamine neurons, tunahitaji pia kuangalia tena katika miongo ya fasihi ya zamani kwa mtazamo ambao mtazamo wa nyuma unapeana. Sio kwamba data katika masomo ya zamani ya dopamine ya neuron sio sahihi, lakini hitimisho linaweza kuwa sio vile tulifikiri walikuwa. Ambayo inaweza kuwa jambo zuri. Hoja nyingi za arcane juu ya nini hasa dopamine neurons encode inaweza kuishia kutatuliwa kwa kuelewa kuwa wao hufanya vitu vingi tofauti katika muktadha tofauti. Usiwe na mshtuko: inaweza kuonekana kuwa ya kutatanisha, lakini huu ndio mchakato wa kawaida kabisa wa sayansi madhubuti. Sio tu kuwa mchakato ni wa kawaida, ni muhimu kabisa. Wanasayansi lazima wahoji na mara kwa mara kupitia ufafanuzi wetu kuonyesha maendeleo muhimu ya dhana.
Ufafanuzi unaweza kuwa wa kutatanisha. Wanaweza pia kuwa boring, na nina wasiwasi kuwa mara nyingi huwafukuza watu mbali na sayansi. Wakati nilipokuwa mwanafunzi wa biolojia ya mwanzo, nilitumia masaa mengi kufanya masaa kadhaa ili kujisaidia kukariri kile kilichoonekana kama ufafanuzi usio na mwisho. Niliona kama hatua mbaya lakini muhimu kwa kilabu cha wanabiolojia. Kimsingi, ingawa ilikuwa ni shina, nilijiambia kuwa lazima nifunze msamiati kuweza kujadili masuala ya mpangilio wa hali ya juu na wanasayansi wanaofanya kazi. Kile nimepata kufahamu kadiri nilivyoendelea kusonga mbele katika kazi yangu ni jinsi zile zilizokuwa zinaonekana kuwa nyeusi-na-nyeupe, ufafanuzi-sahihi au mbaya ni - ni kiasi gani cha ujinga na historia imejaa ndani yao. Ufafanuzi wa kisayansi, kama ufafanuzi wa neuropu ya dopamine, haitoi tu lugha ya kawaida; wanaunda asili ya uchunguzi wetu. Tunahitaji muundo huu ili kuendelea na majaribio yetu, lakini, tunapofanya hivyo, tunahitaji pia kuwa na ufahamu wa njia ambazo ufafanuzi huu unaweza kutupunguzia. Tunalinganisha vikundi vilivyoainishwa kwa kila mmoja. Tunazungumza juu ya wastani wa kikundi. Kwa hivyo ndivyo vitu ambavyo vimejumuishwa katika vikundi vyetu vinaweza kuathiri sana jinsi data yetu inavyoonekana na kile tunachoamua kinamaanisha. Kwa hivyo, lazima tuwe na ufahamu wa upendeleo wa asili katika tarafa zetu. Labda ufafanuzi sio boring baada ya yote! Majadiliano ya pango hizi yanaweza kuongezea vifaa vya kozi nzuri wakati unawafundisha wanafunzi jinsi ya kufikiria kama wanasayansi wa kweli.
Swali fulani la kufafanua aina za seli za neuronal kweli zinageuka kuwa sawa kwa wakati. Wiki chache tu zilizopita, ya kwanza Ripoti ya mpito kutoka kikundi cha kikundi cha kufanya kazi cha BRAIN kilitoka (angalia pia Astra Bryant's baada ya kwenye mada). Ndani yake, maeneo tisa ya utafiti wa kipaumbele cha FY 2014 yameainishwa, ya kwanza ya haya ni "kutoa sensa ya aina za seli." Ripoti inatambua maswala ambayo nimekuwa nikizungumzia hapa:
Bado hakuna makubaliano juu ya aina ya neuronal ni, kwa sababu mambo kadhaa ikiwa ni pamoja na uzoefu, kuunganika na neuromodulators zinaweza kutofautisha mali ya Masi, umeme na muundo wa neurons za awali zinazofanana. Katika hali nyingine, kunaweza kuwa hakuna hata mipaka mkali inayotenganisha subtypes kutoka kwa kila mmoja. Walakini, kuna makubaliano ya jumla kuwa aina zinaweza kuelezewa kwa muda mfupi na mali za kigeni na za ndani, na kwamba uainishaji huu unaweza kutoa nafasi nzuri ya kuanzia sensa. Kwa hivyo, sensa inapaswa kuanza na madarasa makubwa ya neurons (kwa mfano, misururu ya kupendeza ya portini) na kisha kuendelea na aina nzuri kati ya uainishaji huu. Sensa hii itachukuliwa na maarifa kwamba hapo awali itakuwa haijakamilika, na itaboresha juu ya utangazaji.
Jibu la swali "Ni nini neuron ya dopamine?" Sio inayokuja, lakini utambuzi wa hali ya juu wa swali, na ufadhili ambao unapaswa kufuata, ni hatua ya kwanza muhimu. Cheers kwa hiyo.
;