Kuweka hamu katika bajeti: matumizi ya dopamine na nishati, kuunganisha malipo na rasilimali (2012)

kuanzishwa

Wazo kwamba kazi ya msingi ya dopamine ni kupatanisha thawabu inaenea. Ingawa mabishano yanazidi kwa usahihi jinsi dopamine inaweza kuchangia thawabu-au hata ikiwa inafanya (Cannon na Palmiter, 2003; Mwenye hekima, 2004; Berridge, 2007; Goto et al., 2007; Robbins na Roberts, 2007; Salamone, 2007; Schultz, 2007; Redgrave et al., 2008), thawabu kama tasnifu ya kuandaa kazi ya dopamine ni ya kawaida sana kutibiwa kama ukweli, hali ambayo hutamkwa ndani ya ugonjwa wa kunona sana na kulisha fasihi ambapo dopamine ya kati inalingana vizuri na thawabu (mfano, Kenny, 2010; Volkow et al., 2010; Avena na Bocarsly, 2011; Berthoud et al., 2011). Walakini, miongo kadhaa ya utafiti wameandika jukumu wazi kwa dopamine katika shughuli za modulating, iliyoonyeshwa vyema na mali ya psychostimulant ya dawa zinazoongeza dopamine kuashiria. Salamone na wenzake wameshikilia kwa muda mrefu kuwa athari ya msingi ya dopamine ni kudhibiti shughuli za bidii, kumruhusu mnyama kushinda gharama za majibu zinazohusiana na kutafuta uvumbuzi muhimu (Salamone, 2009, 2011). Hivi majuzi, tafiti za maumbile za uchunguzi wa jeni zinazoweza kudhibiti shughuli za hiari zimeashiria dokamini zinazohusiana na waandishi wengine wakionyesha kwamba dopamine inaweza kuwakilisha "njia ya kawaida ya kawaida" katika kudhibiti shughuli za hiari (Leamy et al., 2008; Kelly et al., 2010; Knab na Lightfoot, 2010; Mathes et al., 2010; Garland et al., 2011). Licha ya data ya kulazimisha na kubwa kupendekeza kwamba dopamine inachukua jukumu muhimu katika matumizi ya nishati, maoni haya ya dopamine yamefunikwa na mtazamo wa ujira. Kwa mfano, katika karatasi nyingi zinazojadili dopamine na fetma (Geiger et al., 2009; Berridge et al., 2010; Kenny, 2010; Berthoud et al., 2011Jukumu la dopamine katika matumizi ya nishati hata haizingatiwi, licha ya ukweli kwamba matumizi ya nishati inawakilisha nusu ya usawa wa usawa wa nishati.

Hadi leo, hakuna mfumo wa kulazimisha unaojumuisha nyanja hizi mbili tofauti za athari za dopamine na kazi ya kuhariri, kazi ya ujira inayotambuliwa sana na athari duni lakini inayoonyesha wazi ya dopamine kwenye shughuli na matumizi ya nishati. Athari dopaminergic kwenye shughuli mara nyingi huandaliwa kama matokeo ya michakato ya thawabu. Kwa mfano, jukumu la dopamine katika kubadilisha gurudumu la hiari inayoendesha katika fimbo limependekezwa kutokea kwa mabadiliko ya dopaminergic ya thawabu na uimarishaji unaohusishwa na kukimbia kwa gurudumu (Garland et al., 2011; Roberts et al., 2011; Yang et al., 2012). Hapa tunaendeleza dhana ambayo kazi ya msingi ya dopamine ni kudhibiti matumizi ya nishati. Hasa, tunasema kwamba dopamine hutumikia kama kiunganishi kati ya mazingira ya ndani na nje yanayolingana na matumizi ya nishati ya nguvu kwa uchumi uliopo wa nishati ya mazingira. Tunapendekeza dopamine inasimamia matumizi ya nishati kwa vipimo viwili: (1) vipi kiasi nishati ya kutumia (kuhifadhi axis) na (2) jinsi ya kusambaza au tenga nishati kwa shughuli tofauti (mhimili wa utaftaji, uliofafanuliwa hapo chini) Kwa maoni haya, athari zinazohusiana na malipo ya dopamine huibuka kwa sekondari na katika huduma ya kusimamia matumizi ya nishati. Tuna deni kubwa kwa kazi ya kifahari ya Salamone na kuzingatia kwa nguvu jukumu la dopamine katika kudhibiti juhudi na ukosoaji wake unaoendelea wa nadharia ya thawabu ya dopamine. Dhana ya sasa inawakilisha ujumuishaji na upanuzi wa ufahamu wake wa kimsingi kuwa nadharia pana zaidi ambayo dopamine inasimamia kwa bidii juhudi zote na thawabu-kuongeza athari ya historia ya malipo ya hapo awali kwa tabia ya sasa-kwa heshima na upatikanaji wa nishati katika mazingira.

Kuchunguza Dopamine katika muktadha wa Adaptive, Semi-Naturalistic

Hapo chini, tutaangalia kwanza tafiti za hivi karibuni kutoka maabara yetu ambayo inatilia shaka uweza wa ujira katika muundo wa dopaminergic ya tabia na kuonyesha jukumu lake katika matumizi ya nishati. Baadaye, tutafafanua nadharia ya uchumi wa nishati ya kazi ya dopamine, kukagua maandiko husika. Tutahitimisha kwa kuzingatia nadharia ya sasa katika kuchunguza jukumu la dopamine katika fetma. Neno "thawabu" limedhulumiwa kwa bahati mbaya ndani ya fasihi, kama ilivyoonyeshwa na wengine (Cannon, 2004; Salamone et al., 2005; Salamone, 2006; Yin et al., 2008). Hasa, neno linatumiwa bila huruma na kwa busara kukamata dhana tofauti, pamoja na majibu ya ushirika (kama vile kupenda kitu), kraftigare (matokeo ambayo huongeza uwezekano wa tabia iliyotangulia kurudiwa), kichocheo kinachokidhi hitaji la hamu (mfano, chakula) na kadhalika. Katika sehemu ya kwanza ya hakiki hii, (sisi) tunatumia neno hilo kwa upana, kama vile linavyotumika vibaya katika fasihi, kama neno mwavuli kujumuika na kukamata mada zinazoenea katika fasihi, licha ya tofauti tofauti za kinadharia kati ya maoni tofauti. Baadaye, tutafafanua thawabu sawasawa tunapokuza tasnifu yetu.

Dopamine iliyoinuliwa: Kupungua kwa kupeana kwa tuzo

Iliyomo katika mitazamo ya thawabu ya dopamine ni wazo kwamba dopamine huongeza athari za thawabu juu ya tabia. Kwa nguvu, hii inasaidiwa na tafiti zisizoweza kuhesabika ambazo zinaonyesha kuwa dopamine inayoongeza huongeza juhudi mnyama anapata kupata thawabu wakati kupungua kwa dopamine kunapunguza juhudi (Wise et al., 1978; Taylor na Robbins, 1986; Aberman et al., 1998; Peciña et al., 2003; Kelley, 2004; Cagniard et al., 2006a,b; Phillips et al., 2007; Salamone, 2009, 2011). Takwimu hizi za kuongezea zimesababisha wachunguzi wengi kuhitimisha kuwa malipo yenyewe au motisha inayohusiana na msukumo unaohusiana na thawabu huboreshwa na dopamine. Vinginevyo, usikivu wa gharama zinazohusiana na kupata thawabu zinaweza kupunguzwa na dopamine iliyoongezeka (Phillips et al., 2007; Salamone, 2011). Kinachopatikana mara kwa mara kutoka kwa masomo haya, hata kama waandishi wao wanapinga ukalimani kama huo (kwa mfano, Salamone), ni kwamba dopamine hurekebisha uhusiano kati ya thawabu na tabia kwa njia ambayo dopamine huongeza kiwango ambacho malipo ya upendeleo wa tabia. Kwa mfano, Salamone anasema kuwa dopamine haigeuza ujira kamwe; anaonyesha dopamine inawezesha juhudi. Kwa hivyo, utaftaji wa wanyama wa malipo hauzuiliwi na gharama ya majibu. Wengi wametafsiri hii kama kuongeza athari za thawabu kwa chaguo la tabia sio kwa kubadilisha thawabu yenyewe lakini kwa kubadilisha sababu - gharama ya majibu - ambayo kawaida huzuia utaftaji wa tuzo.

Kuchunguza jinsi iliongezeka kubadilika kwa mabadiliko ya dopamine kwa mazingira ya kiasili, tuliuliza ikiwa kuongezeka au kutarajia mara kwa mara kwa msukumo wa tuzo kungesababisha kupungua kwa kubadilika kwa tabia (Beeler et al., 2010). Ili kujaribu hii, tulitumia paradigm ya ngome ya nyumbani ambapo panya waliishi katika vifungashio vya nyumbani vyenye vifaa na chakula chao kilipatikana kwa kushinikiza kwa lever, 24 / 7. Hakuna kizuizi cha chakula kiliajiriwa na panya waliruhusiwa kudhibiti kabisa matumizi yao. Walengwa wawili walitoa chakula mahali ambapo kila mtu alikuwa "bei rahisi" na akahitaji idadi ndogo ya mashinisho kwa pellet (FR20) wakati mwingine kila wakati ilikuwa "ghali" na alihitaji idadi kubwa ya mashinani ambayo iliongezeka wakati majaribio yanaendelea (FR40-FR200) . Ni lever ipi ambayo, hata hivyo, ilibadilisha nasibu kila dakika ya 20-40. Kwa hivyo, ili kupata kurudi kubwa kwa juhudi zilizopitishwa, panya ililazimika kufuatilia maoni ya malipo ya kawaida na mara kwa mara hubadilisha levers kupata vifaa vya bei ya chini. Tulijaribu aina ya C57BL / 6 (kudhibiti) na panya-dopamine kubisha-chini (DATkd) panya ambazo zimeinua dopamine ya nje na kuongezeka kwa shughuli ya kurusha toni (Zhuang et al., 2001; Cagniard et al., 2006b).

Tuligundua kwamba panya zilizo na dopamine iliyoinuliwa (DATkd) ilisukuma zaidi juu ya gharama kubwa zaidi kuliko panya wa aina-mwituni, sanjari na fasihi ya hapo awali ambayo inaonyesha dopamini inakuza juhudi kuelekea thawabu. Walakini, katika mfano huu juhudi iliyoongezeka haikuongeza thawabu, tu kiwango cha bidii kinachoongezwa kwa thawabu hiyo. Uchambuzi wa kina wa data unaonyesha kuwa DATkd hawakujali au hawakujua mabadiliko ya baina ya levers kwani tabia yao ya kubadili kabisa ilikuwa sawa. Tofauti hiyo iliibuka wakati wa vipindi vilivyo na nguvu kati ya swichi za lever ambapo panya wa DATkd waligawa juhudi zao kwa usawa kwa wote wawili wakati panya wa aina ya mwitu walipendelea taabu ya bei nafuu. Ili kuelewa vyema mkakati wa msingi wa tabia ya DATkd, tunatoshea data hiyo na mfano wa tofauti ya muda wa kujifunza (TD) (Sutton na Barto, 1998). Katika mifano hii, kuna vigezo viwili muhimu: kiwango cha kujifunzia ambacho kinadhibiti kiwango ambacho habari mpya ya thawabu imeingizwa ndani (na kuzima kutoka) thamani ya kushinikiza lever na "joto lisilo na joto" ambalo linadhibiti kiwango ambacho thamani hiyo upendeleo chaguo la tabia. Param ya mwisho mara nyingi huitwa param ya kuvumbua-matumizi kwa sababu upendeleo mkubwa unasababisha unyonyaji wa ujifunzaji wakati upendeleo uliopunguzwa huruhusu utafutaji mkubwaSutton na Barto, 1998; Daw et al., 2006). Tuligundua kuwa hakukuwa na tofauti kati ya genotypes kuhusu kiwango cha masomo, sanjari na ukosefu wa tofauti za kujifunza zilizowekwa karibu na swichi, lakini kwamba DATkd ilionyesha hali ya joto iliyopunguka. Hiyo ni, kulikuwa na kupunguzwa kuunganisha kati ya historia ya thawabu na uchaguzi wao wa tabia. Kwa mtazamo wa kwanza hii inaonekana ya kushangaza. Ingawa panya wa DATkd walifanya kazi kwa bidii kupata thawabu, kulingana na miongo kadhaa ya fasihi, hii haionekani kuongezeka kama matokeo ya tuzo ya kutoa udhibiti mkubwa juu ya tabia zao. Badala yake, kulikuwa na kupunguzwa kwa kuunganisha kati ya thawabu na uchaguzi wa tabia. Badala ya tuzo ya kuwa na athari kubwa ya upendeleo juu ya tabia zao, ilikuwa chini. Kuongezeka kwa dopamine, chini ya hali hizi, ilisababisha kupungua badala ya kuongezeka kwa unyonyaji. Inafurahisha, Salamone et al. (Salamone et al., 2001) wameonyesha kuwa panya zilizo na densi za dopamine za nukta zaidi inategemea malipo ya hivi karibuni kushinda gharama ya kukabiliana, kupendekeza mazungumzo juu ya dopamine iliyopunguzwa, a uliongezeka kuunganisha kati ya historia ya thawabu na chaguo.

Dopamine iliyoinuliwa: Uundaji wa Jaribio bila Matumizi ya kuongezeka

Wazo lingine lililowekwa katika mtazamo wa thawabu ya dopamine ni kwamba dopamine, kwa kuongeza kiwango ambacho tabia ya malipo ya upendeleo, inasimamia kiwango ambacho mnyama atafuata thawabu; Hiyo ni, kwamba dopamine wapatanishi "kutaka": dopamine zaidi, kutaka zaidi, harakati zaidi (Robinson na Berridge, 1993; Leyton et al., 2002; Volkow et al., 2002; Tindell et al., 2005; Berridge et al., 2010). Athari hii ya dopamine ni msingi wa nadharia nyingi za ulevi (Robinson na Berridge, 2001; Koob na Volkow, 2010) na, hivi karibuni, nadharia za dopamine na fetma (Volkow na Hekima, 2005; Finlayson et al., 2007; Zheng et al., 2009; Berridge et al., 2010; Volkow et al., 2010; Avena na Bocarsly, 2011; Berthoud et al., 2011). Katika utafiti mwingine wa hivi majuzi wa nyumbani (Beeler et al., 2012a), tuliuliza ikiwa au chini ya hali tofauti za mazingira mazingira hii ya "kutaka" kuongezeka yanaweza kuwa ya kushughulikia. Ili kujaribu hii, tuliweka panya tena kwenye ngome za nyumbani zenye vifaa vya wafanyikazi ambapo walipata chakula chao vyote kwa kushinikiza lever, tena bila kizuizi wazi cha chakula. Katika dhana hii, ni lever moja tu iliyotolewa chakula na mahitaji ya kazi ya lever hiyo yaliongezeka kila siku za 3 wakati wote wa majaribio, kuanzia saa FR5 na kuishia kwa FR250. Hii inasababisha Curve mahitaji ambayo inaonyesha kiwango ambacho panya hurekebisha utumiaji wao wa kila siku kwa gharama ya sasa ya pellets. Kwa kudhani kwamba dopamine inaongeza thamani ya thawabu na / au inapunguza unyeti kwa gharama, tunatarajia kwamba panya wa DATkd aliye na dopamine iliyoinuliwa angeendelea vizuri katika dhana hii na kuendelea kukandamiza zaidi kwa gharama kubwa kuliko panya wa aina ya mwitu. Ijapokuwa DATkd ilionyesha upole kuongezeka kwa gharama kubwa, jumla walionyesha marekebisho sawa na gharama zinazoongezeka kama panya wa aina ya mwituni, bila kutofautishwa kwa mabadiliko ya uzani wa mwili au kuishi ndani ya jaribio. Zaidi ya hayo, wakati data hiyo ilikuwa sawa na mfano wa kuongezeka kwa mahitaji (Hursh na Silberberg, 2008), hakukuwa na tofauti kati ya genotypes katika elasticity. Kwa hivyo athari ya dopamine juu ya bidii na thawabu ilikwenda wapi?

Uchambuzi wa data ya chakula cha kibinafsi (ie, idadi, muda, na saizi ya milo) inaonyesha athari kubwa ya genotype ambapo panya wa DATkd walikula kubwa lakini wachache milo. Hiyo ni, ingawa dopamine haibadilika sana matumizi yao kwa jumla, ilibadilisha upigaji wao wa chakula-njia ambayo kwa muda walisambaza bidii yao na matumizi. Takwimu hizi zinaonyesha kuwa gharama zinazoongezeka zilisababisha hali ya uhaba ambayo ilishikilia njia za uhifadhi wa majumbani kwa aina ya porini na DATkd. Ili kuepusha hali hii ya uhaba, tulifanya utafiti wa uwiano wa ngome ya nyumbani ambapo gharama zinazoongezeka hufanyika ndani ya kila mlo au kuzunguka kwa shinikizo kwani gharama ya kila pellet inayoongezeka huongezeka na 2. Baada ya kukomesha kwa dakika 30 ya kushinikiza yote, uwekaji upya wa uwiano. Kwa njia hii, panya wanaweza kuhama juhudi zao kuelekea chakula kubwa, cha gharama zaidi, au ndogo, nafuu, na milo ya kawaida bila kutoa sadaka kwa jumla. Katika utafiti huu, hatukuona mabadiliko makubwa ya uzani wa mwili kati ya vikundi na hakuna tofauti kubwa katika utumiaji wa jumla. Walakini, panya za DATkd, tena, zilikula milo mikubwa na kuonesha nafasi ya juu ndani ya njia za kibinafsi, sanjari na fasihi za zamani zinazoonyesha kuwa dopamine iliyoinuliwa huongeza mzozo katika duru ya uwiano inayoendelea. Walakini, kama ilivyo hapo juu, juhudi hii kubwa ilidhibitiwa na milo ya mara kwa mara kama kwamba matumizi ya jumla hayakuwa tofauti. Kutoka kwa masomo haya, tunatoa hitimisho mbili muhimu. Kwanza, athari za dopamine katika kutafuta chakula, angalau katika dhana hii, zinaonekana kubaki chini ya udhibiti wa homeostatic. Pili, dopamine haionekani kubadilisha "kutaka" au harakati ya jumla ya chakula kwa maana ya ulimwengu lakini inaonekana kubadilisha juhudi zinazopitishwa ndani ya sehemu za muda za mitaa za utaftaji wa malengo. Kwa kifupi, dopamine inaonekana imeathiri njia ya nishati na juhudi ni kusambazwa badala ya kuongeza hamu ya hamu per se.

Tunaona hapa kwamba dopamine iliyoongezeka haitoi mahitaji zaidi ya inelastic; hiyo ni, ujumla panya hyperdopaminergic hubadilisha matumizi yao ili kukabiliana na gharama sawa na aina ya porini. Juu ya uso huu inaonekana kupingana na tafiti nyingi ambazo zinaonyesha kuwa kuchochea au kuzuia maambukizi ya dopamine kunaweza kukuza au kupunguza ujibu uliyotokana na juhudi, kwa mtiririko huo (mfano, Aberman na Salamone, 1999; Bardgett et al., 2009; Salamone et al., 2009b), labda inashawishi uvumilivu katika kukabiliana na gharama. Walakini, tunazingatia hali kama hiyo iliyoangaziwa katika masomo hayo: dopamine inawezesha juhudi kubwa wakati wa bout ya utaftaji wa chakula, imeonekana hapa na milo kubwa na njia za juu. Walakini, sisi pia tunachunguza ni nini masomo ya msingi wa kikao hayawezi - kwamba tofauti hizi katika juhudi, ambazo tunaweza kusababisha mabadiliko katika usawa, haziendani na mabadiliko katika matumizi ya jumla na mahitaji. Chakula hicho kikubwa hulipwa na milo michache, na kusababisha kuongezeka kwa usawa sawa kwa kukabiliana na gharama zinazopanda. Hiyo dopamine iliyoinuliwa haikuzaa uvumilivu katika masomo haya haimaanishi kuwa dopamine kamwe haitaboresha elasticity, tu kwamba uhusiano kati ya dopamine, juhudi na mahitaji inaweza kuwa ngumu zaidi kuliko ilivyothaminiwa hapo awali.

Dopamine Iliyoinuliwa: Haikuongeza Thamani ya Hedonic au Chaguo cha Kuhama

Wazo lingine lililowekwa katika dopamine na thawabu ya malipo ni kwamba dopamine huongeza harakati za preferred vyakula (Salamone et al., 1991; Babu na al., 1993; Salamone, 1994; Lowe na Levine, 2005; Zheng et al., 2009; Berridge et al., 2010; Kenny, 2010; Volkow et al., 2010), ambapo "inapendekezwa" kawaida hufafanuliwa kama chakula bora, chenye faida nyingi: vitu ambavyo vin ladha nzuri. Kutoka kwa mtazamo wa usisitizo wa urahisi, dopamine huongeza msukumo mkubwa unaohusishwa na vyakula unavyopenda. Kuhojiana na hii, Salamone et al. (Salamone et al., 1991; Salamone, 1994) wameonyesha kuwa chini ya hali ya kulisha kwa bure, upendeleo haubadilishwa na mabadiliko katika kazi ya dopamine; Hiyo ni, dopamine hainaongeza motisha au kubadilisha upendeleo wa chakula wakati hakuna (au chini) mahitaji ya kazi yapo. Katika masomo yake, hata hivyo, wakati wa kupata chakula kinachopendelea is kuhusishwa na gharama ya majibu, dopamine huongeza bidii ambayo mnyama atafanya, na hivyo kubadilisha ya mnyama uchaguzi wa tabia kwa neema ya kutafuta chakula kinachopendelea (Salamone, 1994; Salamone et al., 1994), ambayo huchukuliwa mara nyingi kuashiria kuwa dopamine iliyoongezeka itaongeza utaftaji wa chakula unachopenda katika mazingira ya asili ya uzushi kwa kupunguza unyeti kwa gharama zinazohusiana.

Katika mfululizo wa hivi karibuni wa masomo (Beeler et al., 2012b), tulichunguza mchango wa jamaa wa lishe na hedonic, au ladha, thamani ya matumizi, upendeleo, na uimarishaji na tukauliza jinsi dopamine iliyoinuliwa inaweza kubadilisha hizi. Ili kujaribu thamani ya ladha pekee, tulitumia tamu za calorie ambazo hazina mafuta (zote mbili za sucralose na skecharin). Ili kujaribu thamani ya lishe peke yako, tulitumia panya za trpm5 za nje ambazo hazina ladha tamu ya kupokelewa na hazilii tamu (Damak et al., 2006; de Araujo na al., 2008), kuturuhusu kutathmini athari za lishe pekee. Katika visa vyote viwili, tulitumia panya bila na kubisha-chini katika dopamine ili kusafirisha athari za dopamine iliyoinuliwa. Fasihi inaonyesha kwamba vyakula vyenye zawadi zaidi vitaathiriwa zaidi na dopamine. Kutoka kwa hili, tunaweza kutabiri kuwa dopamine iliyoinuliwa ingeathiri vibaya heoniki juu ya thawabu ya lishe. Kwanza, tuligundua, ingawa thamani ya hedonic na lishe ilisababisha matumizi kuongezeka na upendeleo, thamani ya hedonic iliyojitenga kutoka kwa thamani ya lishe ilikuwa msisitizo duni. Hiyo ni, panya hutumia suluhisho za bure za kalori na huipendelea kwa maji, lakini ladha tamu kwa kukosekana kwa thamani ya caloric ilikosa uwezo wa kushawishi hali katika mtihani wa hali ya chupa. Kwa kuongezea, katika mtihani wa uwiano unaoendelea, sucrose iliongezeka kujibu kwa vipindi vyote. Utamu wa kalori bila malipo, kwa kulinganisha, ilisababisha majibu kidogo ambayo yalipungua kwa vikao vyote, yanafanana na "kuangamiza kuotea" (Wise et al., 1978). Berridge na Robinson (Robinson na Berridge, 1993) nimeelezea kwa undani kujitenga kati ya "kutaka" na "kupenda" katika ulevi ambapo madawa ya kulevya yanaendeleza "kutaka" kwa dawa bila "kupenda"; Hiyo ni, motisha ya kulazimisha utaftaji wa madawa ya kulevya ni huru ya matokeo yake ya hedonic. Hizi data zinaonyesha kujitenga kwa ziada ya "kupenda" bila "kutaka" ambapo mtu anaweza kupata mwitikio mzuri bila kuendeleza motisha ya ushirika ambayo inasababisha kutafuta kwa nguvu uzoefu huo katika siku zijazo (Beeler et al., 2012b).

Kinyume na matarajio, dopamine iliyoinuliwa haibadilika sana motisha kwa hedonic, ladha tamu pekee lakini iliongeza juhudi kwa ladha / lishe pamoja na lishe pekee. Uchunguzi wa awali wa kutolewa kwa dopamine umeonyesha kuwa dopamine inatolewa kwa kukabiliana na ladha pekee (kwa mfano, kutumia cannulation ya mdomo wa ndani ili kuchochea ladha bila athari za athari za uchungu) (Mark na al., 1991; Hajnal et al., 2004; Norgren et al., 2006; de Araujo na al., 2008; Wheeler et al., 2011). Je! Kwa nini tuliona kupunguzwa kwa ladha tamu kwa kukosekana kwa lishe? Tulifanya utafiti wa voltammetry ambapo panya walikuwa wazi kwa wote pellets sucrose na saccharin, kila moja na ladha kutambua, ili kuwapa fursa ya kubagua na kujifunza juu ya thamani ya lishe ya kila mmoja (Beeler et al., 2012b). Tulipima kutolewa kwa dopamine ili kujibu sucrose au siki. Panya zilizopatikana na zinazalisha aina zote mbili za pellets sawasawa; Walakini, tulipima kipimo cha kutolewa kwa dopamine, majibu ya saccharin yalipatikana sana ikilinganishwa na sucrose. Katika uchunguzi wa kufuata, uwapo huo wa dopamine iliyosababishwa ulizingatiwa kwa kujibu tabia zinazotabiri ama sucrose au saccharin (McCutcheon et al., 2012). Majibu ya dopamine yaliyopatikana kwa ladha ya bure ya kalori peke yake yanaambatana na majibu ya kupunguzwa na dhahiri ya kutoweka yanayotambuliwa katika masomo ya tabia na panya. Kwa kifupi, tafiti hizi zinaonesha kwamba dopamine iliongezeka, ingawa inaongeza juhudi na inabadilisha usambazaji wa matumizi ya nishati (yaani, mifumo ya unga), haibadilisha matumizi au upendeleo na haikuongeza "kutaka" vyakula vyenye thamani kubwa kwa kukosekana kwa lishe .

Katika kazi ya kawaida ya uchaguzi wa kawaida (Salamone, 1994) mnyama huwa na chaguo kati ya kusukuma-chakula kwa chakula kinachopendelea au kula chakula cha kawaida cha kawaida wakati wa vikao vya saa moja. Salamone na wenzake wameonyesha kuwa dopamine inaongeza uwiano wa chakula unachopenda hadi kiwango cha kawaida cha zinazotumiwa; Hiyo ni, dopamine inabadilisha chaguo za tabia ili kupendelea chaguo la gharama kubwa lakini linalopendelea. Wengi hueneza kutoka kwa kazi hii ambayo dopamine itaongeza ufuatiliaji wa vyakula unavyopendelea. Tulijaribu udanganyifu huu kwa kufanya majaribio ya uchaguzi ya kawaida ya ufuataji wa nyumbani ambapo panya zinaweza kushinikiza vyombo vya habari kwa chakula kinachopendelea (PR2), ama laini za kalori au sucrose, au kula chakula kinachopatikana kwa uhuru. Katika dhana hii ya asili ya asili, kuongezeka dopamine, kama ilivyoripotiwa katika mahitaji na ufundi unaoendelea wa masomo hapo juu, ilibadilisha usambazaji wa juhudi kuelekea matumizi makubwa ya nishati (yaani, kuzunguka kwa nguvu kwa muda mrefu, njia kuu, lakini njia ndogo za jumla. Licha ya bidii kubwa, hata hivyo, dopamine iliyoinuliwa haibadilisha chaguo lao la tabia kama inavyoonyeshwa katika uwiano wa chakula unachopendelea hadi chow ya kawaida. Salamone amedokeza kwamba juhudi iliyoimarishwa kuelekea chakula kinachopendelewa katika dhana ya uchaguzi wa wakati mmoja huonyesha mabadiliko katika unyeti wa gharama ya kukabiliana na sio kubadilishwa upendeleo (Salamone et al., 2007). Hizi data zinathibitisha na kupanua hoja hii kwa kuhalalisha uthibitisho kwamba juhudi iliyoongezeka inayotazamwa katika dhana ya uchaguzi wa wakati huo itaongeza harakati za malipo. Katika mazingira ya asili ya kawaida, tunaona juhudi ile ile iliyoongezwa kwa chakula kinachopendekezwa na Salamone, lakini hii haibadilishi matumizi, upendeleo au chaguo la tabia lakini inaonyesha mikakati tofauti ya matumizi ya nishati.

Kuunganisha Thawabu na Usimamizi wa Nishati ya Shabaha

Matokeo haya ni ngumu kuelezea tu kwa suala la nadharia za sasa za dopamine na thawabu. (1) Badala ya kuongeza athari ya thawabu juu ya tabia, sisi huona upatanishi uliopunguzwa kati ya historia ya thawabu na uchaguzi, na kupendekeza dopamine inachochea uchunguzi mkubwa; hiyo ni, chini upendeleo wa uchaguzi na thawabu. (2) Badala ya kuzinduka zaidi mifumo ya majumbani na kukuza utumiaji mwingi, dopamine inaonekana inafanya kazi ndani ya vikwazo vya kanuni ya nyumbani, kubadilisha usambazaji wa juhudi katika kutafuta chakula bila kubadilisha matumizi ya jumla; Hiyo ni, dopamine huchochea nguvu kubwa lakini sio kubwa "kuhitaji." (3) Badala ya kubadilisha juhudi, matumizi, na uchaguzi wa tabia kwa vyakula unavyopenda zaidi, dopamine tena inaongeza nguvu bila kubadilisha utumiaji, upendeleo au chaguo; Hiyo ni, usikivu wa dhahiri uliopungua kwa gharama hauondoi malengo ya hamu. Uchunguzi ulielezea yote yanaangazia mada ya kawaida: dopamine inabadilisha nishati ya tabia matumizi. Utaratibu wa mabadiliko ya matumizi na matumizi umetazamwa kama athari isiyo maalum- "shughuli za jumla" - na / au kama uhamishaji wa bidii ambao unashinda gharama za majibu zinazohusiana na malengo ya kutekeleza (Salamone et al., 2007). Katika sehemu iliyobaki ya karatasi, tutajaribu kuingiza ujira na shughuli za kurekebisha shughuli za dopamine. Kwa kufanya hivyo, tutaendeleza mtazamo mbadala: athari za dopamine kwenye thawabu zinaibuka sekondari na katika huduma ya kudhibiti matumizi ya nguvu ya kiutendaji, kuweka mfumo wa tuzo katika muktadha mkubwa wa upatanishi wa matumizi ya nishati na rasilimali zinazopatikana.

Dopamine: Mfumo wa Usimamizi wa Nishati ya Shabaha

Nishati na matumizi yake ni msingi wa mwisho wa kukabiliana. Mahitaji yote ya kiumbe na kazi, kutoka kwa kuongeza joto hadi kuzaa hadi ununuzi wa nishati yenyewe, zinahitaji nishati. Kudumisha usambazaji wa kutosha kunaweza kuzingatiwa kama maagizo kuu ya mabadiliko. Umakini mkubwa umepewa mifumo inayodhibiti utaftaji, matumizi na uhifadhi wa nishati, lakini umakini mdogo kwa mifumo inayodhibiti matumizi yake. Walakini, kando na kuwa "mshirika sawa" katika kuamua usawa wa nishati (kwa mfano, matumizi - matumizi = usawa halisi), kufikia usambazaji bora wa nishati kwa shughuli tofauti ni muhimu kwa mabadiliko. Hiyo ni, kile mnyama hufanya na nishati yake inayopatikana ni muhimu kama kupata nishati. Jinsi ya matumizi bora ya nishati, hata hivyo, inategemea hali ya mazingira. Katika mazingira yenye utajiri wa nishati, uchunguzi, mazoezi, na matumizi ya nishati ni sawa. Katika mazingira duni ya nishati, unyonyaji wa uzoefu wa hapo awali na uhifadhi wa nishati-kupata bang zaidi kwa nguvu ya methali ya nguvu-ni muhimu. Kwa maoni haya, usimamizi mzuri wa nishati unajumuisha kuamua (1) ni lazima nitumie nguvu ngapi na (2) ni kwa uangalifu, au kwa kuchagua, ninahitaji kuipeleka. Tunaonyesha maswali haya mawili kama shoka mbili za usimamizi wa nishati: tumia dhidi ya kuhifadhi na kuchunguza dhidi ya unyonyaji, mtawaliwa (Kielelezo 1).

 

Kielelezo 1. Mifumo miwili ya dhana ya shoka ya kudhibiti matumizi ya nishati na dopamine. Shoka zenye usawa zinawakilisha jukumu la dopamine katika kudhibiti viwango vya shughuli za jumla pamoja na mwendelezo kutoka kwa shughuli za chini (kuhifadhi) hadi shughuli kubwa (tumia). Shoka wima zinawakilisha jukumu la dopamine katika kudhibiti usawa kati ya utafutaji na unyonyaji kwa kurekebisha kiwango ambacho habari za malipo hupendelea usambazaji wa shughuli za kitabia. "Kazi ya Dopamine" hufafanuliwa kwa upana hapa na inaweza kujumuisha sio tu viwango vya nje vya seli ya dopamine katika mikoa inayolengwa, shughuli za dopamine neurons (yaani, kiwango cha shughuli za tonic, kuenea kwa kupasuka) lakini pia vigezo kama vile usemi wa jamaa wa vipokezi tofauti (kwa mfano, D1 na D2), kujieleza na shughuli ya msafirishaji wa doapmine (DAT) pamoja na mali ya kutolewa kwa vesicular, pamoja na saizi ya dimbwi linaloweza kutolewa na saizi ya vesicle. Kama kanuni ya jumla ya dhana, tunahusisha kupunguzwa kwa kazi ya dopamine na uhifadhi na unyonyaji (chini kushoto quadrant) na kuongezeka kwa kazi ya dopamine na matumizi na uchunguzi (juu kulia kwa roboduara), kama inavyoonyeshwa na mshale mkubwa. Walakini, mabadiliko ya mambo anuwai ya mfumo wa dopamini (kwa mfano, kuhamisha usemi wa jamaa wa vipokezi vya D1 na D2) kunaweza kubadilisha uhusiano huu, kutoa tabia inayoelezewa na vibaraka wengine, kama matumizi makubwa pamoja na unyonyaji mkubwa wa habari za malipo ( chini ya roboduara ya kulia).

Katika nadharia ya sasa, tunaunganisha hizi axes mbili za matumizi ya nishati na kazi mbili zilizo na kumbukumbu nzuri. Kwanza, tunaunganisha jukumu la dopamine katika kudhibiti shughuli za jumla kwa kutumia-kuhifadhi axes. Pili, tunashauri jukumu la dopamine katika thawabu sio kurekebisha motisha ya malipo na utaftaji wa hamu per se, lakini kutumia habari ya malipo kusimamia usambazaji ya nishati kwa shughuli mbali mbali, kupatanisha axes za unyonyaji; Hiyo ni, ni vipi nishati inapaswa kupelekwa? Tunatoa muundo huu wa pili wa dopamine ndani ya mifano ya kujifunza ya TD ya dopamine na thawabu ambapo dopamine inaingiliana kati ya wote wawili (1) kuhusu thawabu-Hiyo ni, kukabidhi thamani ya kuchochea inayoelekeza matumizi ya nishati na (2) kiwango ambacho thawabu ya habari inachagua chaguo la tabia, inaunda mhimili wa pili, gundua unyonyaji, kama nguvu ya kusisimua: Je! ninahitaji kutumia kwa uangalifu rasilimali zangu zinazopatikana?

Kwa kusisitiza usimamizi wa matumizi ya nishati badala ya malipo ya malipo kama kazi ya msingi ya dopamine, vinginevyo ngumu sana kupatanisha uchunguzi unaweza kushikamana katika tasnifu kuu ya kupanga kwa kuelewa jukumu la dopamine katika tabia. Katika sehemu zifuatazo, tunaelezea kwa ufupi mambo ya msingi ya nadharia hii katika muktadha wa maoni ya sasa na fasihi juu ya dopamine.

Ikumbukwe kwamba mfumo wa dopamine ni ngumu na wenye sura nyingi. Mbali na kuzingatia viwango vya dopamine ya nje na viwango vya kurusha kwa seli ya foni na phasic dopamine, "kazi ya dopamine" inaweza kujumuisha kutolewa kwa malengo yake, utaftaji wa usanisi, ufungaji wa vesicular na mabwawa yanayoweza kutolewa, mabadiliko katika usemi wa receptor na kazi na mabadiliko katika usafirishaji wa dopamine. na kuchukua tena. Kama urahisishaji muhimu kwa madhumuni ya kufafanua, tutazungumza juu ya kazi ya "juu" na "chini", tabia isiyo ya kawaida katika fasihi. Ugumu wa uchunguzi huu unawakilisha mifumo inayoweza kutumia ambayo mfumo wa dopamine huweza kutoa sheria bora zaidi, rahisi na za kisasa za kazi zake. Katika Kielelezo 1, ni ugumu huu ambao unaruhusu sisi kuzingatia dopamine sio kama mstari mmoja kutoka juu hadi chini (kama inavyoonyeshwa katikati) lakini kama kazi ngumu zaidi ambayo inaweza kuenea katika nafasi ya pande mbili zilizoonyeshwa. Kuelewa ugumu huu, hata hivyo, inategemea mfumo wa kutafsiri ambao panga habari zaidi. Hapa tunazingatia kuelezea a mifupa mfumo mbadala na usijaribu kuchukua kila kitu kinachojulikana juu ya dopamine au maelezo kwa undani kila utaratibu unaoweza kuhusika katika kuashiria dopamine, changamoto isiyowezekana kwa karatasi moja.

Dopamine: Kuingiliana kati ya Ulimwengu wa ndani na wa nje

Mfumo wa dopamine umeingiliana kati ya ulimwengu mbili za vichocheo: nje na ndani. Kwa upande mmoja, dopamine hutengeneza majibu ya kiumbe kwa msukumo wa mazingira. Katika mtazamo wa ujifunzaji wa dopamini na thawabu (Montague et al., 1996; Schultz et al., 1997), dopamine anaingiliana kwa usawa akijifunza juu ya thamani ya kuchochea (hali) na ambayo majibu (vitendo) ni sawa (Reynolds et al., 2001; Schultz, 2002; McClure et al., 2003; Daw na Doya, 2006; Siku na Carelli, 2007; Siku na al., 2010; Fanya na al., 2010; Gan et al., 2010; Siku na al., 2011). Mtazamo wa uchochezi-usisitizo unasema kwamba dopamine inasababisha thamani ya motisha inayohusiana na kuchochea mazingira, inabadilisha kiwango ambacho uchaguzi wa tabia ya upendeleo (Phillips et al., 2003; Berridge, 2004; Roitman et al., 2004; Cagniard et al., 2006b; Siku na al., 2006; Cheer et al., 2007). Katika visa vyote viwili, ingawa ni tofauti sana kiufundi, dopamine inabadilisha majibu ya kiumbe kwa msukumo wa mazingira, ulimwengu wa nje.

Kazi ya hivi karibuni imeonyesha maingiliano magumu kati ya mifumo ya dopamine na ya nyumbani inayofuatilia na kuashiria habari juu ya hali ya ndani ya viumbe (Davis et al., 2010a; de Araujo na al., 2010; Mtini na Sipols, 2010; Opland et al., 2010; Vucetic na Reyes, 2010). Midbrain dopamine neurons zinaonyesha receptors kwa ishara nyingi zinazozunguka zinazohusiana na mifumo ya nyumbani, pamoja na leptin, ghrelin, orexin, na insulini (kwa ukaguzi wa kina, Mtini na Sipols, 2010). Mbali na kuhisi moja kwa moja ishara za homeostatic, dopamine nuclei hupokea makadirio kutoka sehemu ndogo zinazohusiana na mifumo ya kudhibiti homeostatic, pamoja na makadirio ya hypothalamic (Opland et al., 2010). Inaaminika sana kuwa pembejeo hizi huamua michakato ya thawabu. Kwa mfano, inapendekezwa mara kwa mara kwamba leptin inayozunguka hupunguza shughuli za dopamine ambayo kwa upande hupunguza thamani ya thawabu ya chakula, na hivyo kupunguza tabia ya hamu ya kula (Morton et al., 2009; Davis et al., 2010a; Mtini na Sipols, 2010; Opland et al., 2010; Vucetic na Reyes, 2010). Jukumu halisi la pembejeo hizi za nyumbani linabaki kuwa na utata. Jambo la muhimu hapa ni kwamba mfumo wa dopamine hupokea habari kubwa juu ya hali ya ndani na hali ya nyumbani ya kiumbe, ikiiweka katika nafasi ya kunyonya elimu ya viumbe kwa mazingira yake kulingana na mahitaji ya ndani na mahitaji; Hiyo ni, kubadili tabia ili kurahisisha uhusiano kati ya walimwengu hawa wawili, wa ndani na wa nje, kiumbe na ulimwengu. Kwa kweli, kwa maana ubongo mzima umetokea kupatanisha kati ya walimwengu wa ndani na wa nje, lakini utabiri mpana na usumbufu wa mfumo wa dopamine, pamoja na pembejeo tofauti ambazo zinajitokeza juu yake na jukumu lake dhahiri katika kurekebisha safu nyingi za Tabia na michakato, kutoka kwa uhamasishaji hadi utekelezaji wa gari pamoja na kuhifadhiwa sana kwa spishi zinaonyesha, kwa kweli, zinaweza kutoa habari kuwa na jukumu muhimu la kurekebisha.

Dopamine: Kuweka Tamaa kwenye Bajeti

Wachache watabishana na wazo hili kwamba dopamine inajumuisha habari ya ndani na nje ili kurekebisha tabia kwa hali ya mazingira na kutimiza mahitaji ya kiumbe. Swali ngumu ni jinsi dopamine inafanikisha hii? Hiyo ni, nini cha msingi athari utaratibu ambao dopamine anpassas tabia? Mtazamo uliopo, karibu hegemonic, ni kwamba dopamine hurekebisha michakato ya thawabu-bila kujali ikiwa inaingiliana kujifunza juu ya thawabu, usemi wa motisha au mchanganyiko wa vitu vyote viwili-na kwa sababu hiyo inaunda motisha: malengo na shughuli ambazo chombo hufuata na nguvu ambayo hizi zinafuatwa. Kimsingi, locus ya moduleti ni kupendeza: thawabu ngapi inasababisha harakati zake.

Ingawa ni chini ya kujadiliwa, dopamine pia hurekebisha viwango vya shughuli. Sanjari na mabadiliko haya ya shughuli, Salamone na wenzake kwa muda mrefu walisema kwamba dopamine inaweza kubadilisha juhudi zote mbili kuelekea lengo (Salamone et al., 1997, 2005, 2009a) na viwango vya jumla vya shughuli (Babu na al., 1993; Correa et al., 2002), uchunguzi wa msingi wa nadharia ya sasa.

Tutasema kwamba dopamine inasimamia matumizi ya nishati ili kupatanisha tabia na rasilimali za nishati; Hiyo ni, dopamine haibadilisha hamu, inaweka kwenye bajeti ya nishati. Katika maoni haya, upatikanaji wa nishati, sio thawabu, ndio sababu ya msingi inayoathiri udhibiti wa dopaminergic ya tabia. Katika sehemu zifuatazo tutafafanua dhana hii ya usimamizi wa nishati ya dopamine inayojadili mifumo ya athari ya kwanza ambayo dopamine inasimamia matumizi ya nishati ikifuatiwa na majadiliano ya mifumo ambayo mfumo wa dopamine inasimamia usambazaji wa nishati kwa kutumia habari ya thawabu. Baada ya kufafanua nadharia, tutazingatia haswa akaunti mbadala ya jukumu la dopamine katika kunona sana.

Axis I: Hifadhi-Tumia

Katika sehemu zifuatazo, tutaelezea jukumu la dopamine katika kurekebisha matumizi ya nishati pamoja na mwendelezo wa uhifadhi na matumizi. Katika maoni yaliyokuzwa, kudhibiti matumizi ya nishati - shughuli za jumla na juhudi kuelekea malengo fulani - kimsingi hayana malipo na badala yake inategemea rasilimali za nishati zinazopatikana. Thawabu, tutabishana, inachukua jukumu tofauti katika kuamua usambazaji au mgao ya matumizi ya nishati hiyo, ambayo inawakilishwa na mhimili wa uchukuaji na kujadiliwa katika sehemu "Axis II: Chunguza unyonyaji."

Dopamine na Shughuli ya Jumla: Tumia au Hifadhi?

Dopamine iliyoinuliwa imehusishwa na shughuli iliyoongezeka kwa miongo kadhaa. Dawa za kulevya ambazo huongeza kutolewa kwa dopamine, kama vile amphetamine, cocaine au dopamine rehibtake inhibitors, huongeza shughuli kwa jumla kwa wanadamu na panya (Kelly, 1975; Mogenson et al., 1980; Beninger, 1983; Ahlenius et al., 1987; Carlsson, 1993; Xu na al., 1994; Sedelis et al., 2000; Correa et al., 2002; David et al., 2005; Viggiano, 2008; Charntikov et al., 2011). Usimamizi wa agonists ya D1 au wapinzani huongeza na shughuli za kupungua, mtawaliwa. D2 kaimu dawa za kulevya hufanya baada ya mara kwa mara kwenye neuroni za kati kwenye njia ya kizuizi, njia isiyo ya moja kwa moja; Walakini, wao pia huchukua hatua-kwa-juu ya dopamine na vituo vya glutamate na kama wahusika kwenye miili ya seli ya dopamine. Kama matokeo, kipimo cha chini cha quinpirole, donNUMX agonist, itakandamiza shughuli kupungua kutolewa kwa dopamine kupitia uanzishaji wa autoreceptor wakati kipimo kikubwa cha shughuli za kuongezeka kwa quinpirole, labda kupitia uanzishaji wa postynaptic D2 receptors ambazo hupunguza shughuli katika njia ya kizuizi, isiyo ya moja kwa moja.Lomanowska et al., 2004). Katika panya, baadhi ya dawa za kulevya za udhalilishaji ambazo ni depressants za CNS (kwa mfano, morphine) huongeza shughuli, athari inayoaminiwa kutoka kwa kutolewa kwa dopamine (Koek et al., 2012). Dawa zinazozuia shughuli za kuongeza dopamine huongeza shughuli (Billi na Cowley, 2008; Young et al., 2010) na matamshi ya kujielezea ya DAT na shughuli za locomotor. Panya zilizo na kupunguzwa kwa maelezo ya kupitisha dopamine, kusababisha dopamine iliyoinuliwa, ni ya kuhangaika (Cagniard et al., 2006a).

Ingawa hakuna shaka kuwa dopamine modulates shughuli generalized, utaratibu ambayo hufanya hivyo haeleweki. Kwa kweli, hakuna mfumo wa jumla wa kufikiria ni nini, hasa, "shughuli za jumla" au mwishowe ziko katika nafasi ya kwanza (Quinkert et al., 2011). Katika panya, shughuli za jumla hupimwa kwa kutumia uwanja wazi, magurudumu zinazoendesha au wachunguzi wa shughuli za nyumbani. Kiwango ambacho kila huonyesha kiwango cha shughuli cha jumla kinajadiliwa (Dishman, 2008; Viggiano, 2008; Hesse et al., 2010; Garland et al., 2011). Uwanja wa wazi, kwa mfano, unaweza kutazamwa kama kipimo cha shughuli za jumla, tabia ya uchunguzi au "mhemko." Gurudumu la kukimbia, kwa sababu kukimbia kunaimarisha sana katika fimbo.Wagner, 2005; Brené et al., 2007; Greenwood et al., 2011), inaweza kufadhaika na michakato ya malipo. Walakini, kuongeza dopamine huongeza shughuli kwa hatua zote tatu na kwa upande wake, kupungua kwa dopamine kunapunguza shughuli kwa hatua zote tatu (Ahlenius et al., 1987; Zhuang et al., 2001; Correa et al., 2002; Leng et al., 2004; Beeler et al., 2006, 2009; Dishman, 2008; Kitanaka et al., 2012).

Badala ya kuona "shughuli za jumla" kama tofauti na -elekezwa-lengo, tabia inayotokana na thawabu, mtazamo mwingine itakuwa kwamba dopamine inaashiria upatikanaji wa nishati na inasababisha utumiaji wa nishati, ikiwa hiyo itaelekezwa kwa shughuli ya kuridhisha, iliyoimarishwa kama vile kuendesha gurudumu (au kusukuma mbele), kuelekea kwenye utafutaji kama vile kwenye uwanja wa wazi au kuzunguka tu kufanya vitu zaidi kama vitu vya panya siku hadi siku kwenye ngome ya nyumbani. Kama watumiaji wa psychostimulant kwa miongo kadhaa wanathibitisha: dopamine ina nguvu. Kwa hivyo, athari ya dopamine kwenye shughuli za jumla inawakilisha kiashiria cha msingi katika udhibiti wa matumizi ya nishati kwa juu au chini-kudhibiti ni kiasi gani cha nishati kinachotumika katika shughuli za tabia bila ya jinsi shughuli hiyo inaweza kuelekezwa: huru ya malipo.

Dopamine na Jaribio: Je! Ninaweza Kugharimu Kiasi ngapi?

Fasihi hiyo imejaa ushahidi kwamba dopamine iliyoongezeka huongeza juhudi katika kutekeleza malengo, inadhihirishwa kwa utendaji na dhabiti za uwiano zinazoendelea ambapo baada ya kila malipo kulipwa, gharama ya kila thawabu inayofuata inaongezeka (Hodos, 1961). Kwa kihistoria, juhudi ambayo somo hufanya katika mtihani wa uwiano unaoendelea imekuwa kama hatua ya utiaji nguvu: Hiyo ni, jinsi ninavyofanya kazi kwa bidii ni kipimo cha thawabu au ya kuhamasisha thawabu ni (Madden et al., 2007a,b). Hii ni ya kushangaza kutathmini thamani ya kitu kulingana na bei ambayo mtu yuko tayari kulipa.

Walakini, mzozo huamua kabisa uamuzi wa faida ya gharama (Salamone et al., 2009a). Ingawa dopamine inachangia uamuzi huu unaoendelea, jukumu lake bado halijafahamika (Salamone et al., 1997; Roesch et al., 2007; Siku na al., 2010, 2011; Ostlund et al., 2010). Kwa upande mmoja, kama inavyosemwa katika nadharia ya uchochezi-usisitizo, dopamine inaweza kuongeza mali za motisha zinazohusiana na thawabu, kimsingi ikiongezea kufaidika (Berridge, 2007; Gan et al., 2010). Kwa upande mwingine, Salamone na wenzake wanasema kwamba dopamine inapunguza unyeti kwa gharama, na hivyo kupunguza gharama sehemu (Salamone, 2011, Angalia pia Phillips et al., 2007). Katika visa vyote viwili, matokeo yake ni kuongezeka kwa utaftaji wa tuzo inayotokana na azimio la faida ya gharama, lilizingatiwa kama njia iliyoinuliwa. Katika dhana ya kawaida ya uwiano inayoendelea, ni vigumu kutambua uwezekano huu kama matokeo ya tabia yangeonekana sawa: juhudi kuongezeka na kujibu. Masomo ya ngome ya nyumbani yaliyoangaliwa hapo juu, hata hivyo, yanaweza kutofautisha kati ya njia hizi mbili. Ikiwa dopamine iliyoongezeka ilikuwa inaongeza usikivu wa kupata thawabu, ikiwa ni pamoja na "kutaka" zaidi na kusimamia hamu ya hamu, basi tunatarajia kuona matumizi makubwa na upendeleo ulioboreshwa wa vyakula vyenye thawabu. Hatukuona. Badala yake, tuliona matumizi sawa, upendeleo, na chaguo za tabia lakini kuhama kwa mikakati ya kuunda kuelekea matumizi makubwa ya nishati. Walakini, itakuwa sahihi kusema kwamba panya wa DATkd ni siofaa kwa gharama; hurekebisha utumiaji wao na bidii yao ili kukabiliana na gharama kuongezeka kama panya wa aina-mwitu. Kwa kuongezea, kwa bei rahisi zaidi ya kubadili lever, ikiwa levers hufanya isiyozidi kubadili, panya wa DATkd wanapendelea lever ya bei rahisi kabisa na aina ya porini. Badala yake, dopamine iliyoongezeka inaonekana kuhama mkakati wa kuunda kuelekea matumizi makubwa ya nishati.

Katika kuamua biashara bora kati ya gharama na faida, sababu zote mbili zina masharti ya hali. Kwa upande mmoja, faida inatokana na hitaji. Pellet ya chakula itakuwa ya thamani zaidi na ya kusisimua kwa panya yenye njaa kuliko ile. Jukumu ambalo serikali ya motisha inachukua katika kuamua thawabu na uimarishaji ina historia ndefu katika saikolojia na neuroscience (Berridge, 2004) na inawakilisha eneo linalohusika la uchunguzi (Dayan na Balleine, 2002; Balleine, 2005; Fontanini na Katz, 2009; Haase et al., 2009). Iliyothaminiwa sana, hata hivyo, ni kwamba tathmini ya gharama pia inaweza kuwa na masharti. Hasa, gharama inayohusiana na matumizi yoyote inategemea rasilimali zinazopatikana. Gharama ya mbwa moto wa uwanja wa ndege wa $ 12.00 haikadiriwa sawa na Mkurugenzi Mtendaji wa milioni na mwanafunzi duni aliyehitimu. Na panya, dharura zinazofanana za rasilimali zinaweza kutumika. Kwa mfano, gharama za kuchelewesha zinaweza kuwa muhimu zaidi ikiwa kuna muda mdogo tu (kama vile katika vikao vya wafanyikazi wa saa moja) kwa kupata thawabu. Vivyo hivyo, gharama inayohusiana na mashine ya lever inaweza kutegemea kupatikana kwa jumla kwa nishati kwa panya. Kwa hivyo ikiwa dopamine inapunguza unyeti wa gharama, kuna tafsiri mbili. Katika kwanza, unyeti wa gharama hupunguzwa jamaa kufaidika; Hiyo ni, wakati gharama na malipo inalinganishwa, dopamine hupunguza sababu ya gharama ili kupendelea ujira (kazi sawa na kuongeza thamani ya motisha). Katika pili, dopamine inadhibitisha usikivu wa gharama jamaa na rasilimali zinazopatikana. Ikiwa nishati inapatikana, gharama za juhudi hupunguzwa.

Kwa hivyo, tunasema kuwa udhibiti wa dopamine wa juhudi haujitegemea thawabu; Hiyo ni, athari za dopamine kwenye juhudi zinaonyesha mabadiliko ya moja kwa moja ya matumizi ya nishati kuhusiana na rasilimali zinazopatikana za nishati badala ya matokeo ya moja kwa moja ya kurekebisha biashara kati ya gharama na ujira. Kama dopamini inavyoongeza matumizi ya nishati kwa ujumla, kama ilivyojadiliwa hapo juu, ndivyo inavyoongeza matumizi ya nishati-au nguvu ya kutekeleza malengo-katika shughuli maalum, tena, tunasema, huru ya thawabu ya malipo: ikiwa unayo nishati, itumie.

Axis II: Chunguza-Kunyonya

Katika sehemu zifuatazo tunasema kuwa thawabu hutumikia kazi kuu katika usimamiaji wa nishati ya dopamine: kudhibiti usambazaji ya matumizi ya nishati, ambayo tunawakilisha kwa mhimili wa kuvumbua (Mchoro 1). Katika maoni haya, (malipo) ya ujifunzaji huamua matumizi ya jamaa ya shughuli tofauti; Walakini, kile kinachoshikwa kihalifu kwenye mhimili huu ni shahada ambayo maadili haya (na tofauti kati yao) kwa kweli yanapendelea na uchaguzi wa tabia. Tunajiunga na mafunzo haya ya uimarishaji wa mhimili na mitazamo ya uchochezi ya kusema kwamba phasic dopamine inaingiliana kujifunza juu na kusasisha maadili ya thawabu, kama inavyoaminika sana, wakati tonic dopamine, kama maoni ya motisha inavyopendekeza, hupima athari za maadili haya kwa chaguo la tabia, usemi wa maadili uliojifunza. Tunarudisha usawa huu wa kuongeza motisha kama kazi ndani ya ujifunzaji wa kuimarisha ambayo inadhibiti kiwango ambacho chaguo la ujifunzaji wa upendeleo wa awali; Hiyo ni, ni kiasi gani cha kujifunza kimeanzishwa. Tunapeana kazi hii ya mwisho kwa dopamine ya tonic na tunaiona kuwa inasimamia msukumo; Hiyo ni, kudhibiti ukamilifu wa matumizi ya nishati.

Dopamine na Uteuzi wa Lengo: Kufanya Chaguzi za busara katika Matumizi ya Nishati

Ubaridi wa matumizi ya mtu hutegemea rasilimali zilizopo. Tajiri haitaji kuhoji juu ya maelfu ya dola wakati mtu masikini anahitaji kuhesabu senti. Vivyo hivyo, wanyama wanaoishi katika mazingira yenye nguvu ya mengi hawahitaji kuwa na wasiwasi juu ya uhifadhi wa nishati wakati wale wanaoishi chini ya hali ya uhaba lazima watumie nishati kwa busara. Kwa hivyo, usimamizi wa nishati hauhusishi tu kuamua ukubwa wa jumla wa matumizi ya nishati, kama ilivyojadiliwa hapo juu, lakini pia mgawanyo wake kwa shughuli maalum.

Tunaanza kutoka kwa ukweli kwamba wakati nishati inapatikana, matumizi ya nishati yana faida kubwa, kwa sababu mbili za msingi. Kwanza, shughuli za mwili zimeonyeshwa katika masomo isitoshe ili kutoa mchango mkubwa kwa afya na maisha marefu (Holloszy et al., 1985; Samorajski et al., 1985; Paffenbarger et al., 1986; Holloszy, 1988; Helmrich et al., 1991; Greendale et al., 1995; Booth et al., 2000; Alevizos et al., 2005; LaMonte et al., 2005; Warburton et al., 2006; Gaesser, 2007; Huffman et al., 2008; Hawley na Holloszy, 2009; Mercken et al., 2012). Chini ya hali ya uhaba, wanyama wanapaswa kufanya kazi kwa bidii kupata chakula; Walakini, chini ya hali ya mengi hawana. Mfumo ambao uliongeza matumizi ya nishati kwa kukabiliana na hali ya mengi ingeweza kudumisha viwango vya shughuli na afya, angalau ikizuia mnyama kutoka kuwa mafuta, polepole kwa chakula cha mchungaji. Kwa kuongezea, ikiwa nishati inapatikana, basi kuna faida ya habari inayopatikana kutoka kwa uchunguzi ambao unamruhusu mnyama kujifunza kikamilifu juu ya mazingira yake, habari ambayo inaweza kutumiwa siku zijazo (Behrens et al., 2007). Kwa hivyo, wakati nishati inapatikana, kuna mantiki ya kushawishi matumizi na uchunguzi wa tabia. Kwa upande mwingine, wakati nishati ni adimu, mnyama anahitaji kuhifadhi nguvu zake na kutumia maarifa yake juu ya mazingira. Katika nadharia inayoendelezwa hapa, jukumu la dopamine katika michakato ya malipo huibuka kama utaratibu wa ugawaji wa nishati kuelekea shughuli maalum na vichocheo.

Ili kugawa nishati kabisa, kazi mbili za msingi zinahitajika. Kwanza, kiumbe kinapaswa kuamua thamani ya kuchochea na vitendo katika nafasi ya kwanza. Pili, kiumbe kinahitaji kuamua ni kiasi gani maadili hayo yanapaswa kuzingatiwa wakati wa kufanya maamuzi ya tabia: jinsi ya matumizi ya busara au "ufahamu-thamani" inapaswa kuwa? Maoni mawili ya mwavuli ya dopamine na thawabu, ujifunzaji wa uimarishaji na nadharia za usisitizo-usisitizo, hutoa kazi hizi mbili. Katika sehemu hapa chini tunachunguza kazi zote mbili na mchango wao katika mhimili wa-unyonyaji (Mchoro 1) kutupwa kwa mfano wa mifano ya kujifunza ya TD.

Mchanganuo na Usimamizi wa Kujifunza: Thamani ya Uhasibu

Kama ilivyoonyeshwa katika utangulizi, neno "thawabu" linaweza kuwa ngumu. Hapa tunapitisha mtazamo wa habari na kufafanua thawabu kama habari nzuri ya matokeo yaliyothibitishwa. Swali la msingi ambalo linapaswa kushughulikiwa ni jukumu gani dopamine linafanya katika kuunganisha historia ya thawabu na uchaguzi wa siku zijazo. Kuimarisha mitazamo ya ujifunzaji inasema kwamba dopamine inabadilisha ubinadamu wa corticostriatal kujibu tuzo, yaani, habari chanya ya matokeo, na hivyo kupatanisha kujifunza kuhusu kuchochea na vitendo ambavyo ni vya thamani. Maoni ya kuhamasisha, hasimu ya motisha, husababisha kwamba dopamine modulates kujieleza ya maadili yaliyojifunza hapo awali (motisha). Hypothesis ya sasa inajumuisha katika mfumo wa kujifunza wa TD.

Aina tofauti za muda ni aina ya safu ya usanifu wa kuimarisha ambayo imetumika kwa mafanikio kuelewa jinsi substrates za neural, kama vile dopamine na gangal basal, mediate tabia ya uangalizi wa uangalifu. Kati ya mifano hii, kuchochea na vitendo vimepewa "dhamana" ambayo inajumuisha tuzo zote zinazotarajiwa za siku zijazo zinazohusiana na hizo kichocheo au vitendo. Kadiri wakati unavyoendelea na mnyama husogea mbele kwa wakati, ikipanda mbele kupitia majimbo yanayofuatana (kwa mfano, usanidi, vitendo, thawabu), kwa kila hatua kusonga mbele utabiri wa awali (t - 1) inalinganishwa na kile kilichopokelewa kwa wakati t pamoja na tuzo zinazotarajiwa katika siku zijazo, ambayo ni, makadirio ya thamani katika t. Ikiwa kuna tofauti, inayoitwa kosa la utabiri, Thamani ya hapo awali t - 1 inarekebishwa ili hali hiyo inapokutana tena, itakuwa sahihi zaidi. Wakati mnyama anasonga mbele kwa wakati t + 1, mchakato kama huo utatokea, wakati huu kurekebisha thamani iliyotabiriwa ya t kwa kulinganisha na thawabu halisi katika t + 1 pamoja na bei inayotarajiwa ya baadaye t + 1, na kadhalika. Jina TD linatokea kwa sababu mfululizo wa majimbo, ambayo kila moja ina thamani ya utabiri wa malipo ya "iliyobaki" ya baadaye, inarekebishwa hatua moja kwa wakati. Ni mkusanyiko huu wa maadili unaohusishwa na majimbo mbali mbali - kuchochea na vitendo- ambayo inawezesha utabiri sahihi wa malipo ya baadaye. Kwa kifupi, ni algorithm ambayo inawezesha ujifunzaji wa jaribio na makosa ambapo mnyama huwa kila wakati, kama ilivyokuwa, katika res, na makisio sahihi ya thamani ya kuchochea fulani na vitendo huchukua hatua kwa hatua baada ya muda kupitia uzoefu.

Aina tofauti za muda zina kazi mbili muhimu. Kwanza, wanajifunza. Kama ilivyoelezwa hapo juu, kwa kutumia sheria ya sasisho kulingana na makosa ya utabiri, hurekebisha maadili yaliyotangulia yanayohusiana na kuchochea na vitendo. Pili, wao hufanya maamuzi. Hiyo ni, ukiwa na seti ya maadili, kuna sheria ya jinsi maadili hayo hutumiwa katika kuchagua hatua. Kazi hizi mbili zinahusishwa na vigezo viwili, inayojulikana kama alpha, kiwango cha kujifunza, na beta, "joto", mtawaliwa. Kiwango cha masomo huamua kwa kiwango kipi viwango vya habari mpya zinazobadilishwa, na kuzima habari mpya dhidi ya zamani na kuanzisha "dirisha la kusahau." Kiwango cha joto huamua kiwango ambacho habari ya sasa ya thamani (yaani, historia ya malipo) uteuzi wa hatua upendeleo, mara kwa mara. inajulikana kama paramu "ya kuvumbua".

Ushahidi mkubwa unaunga mkono jukumu la dopamine katika upatanishi wa ujifunzaji wa uimarishaji na upendeleo wa corticostriatal, ambao hautapitiwa hapa (Montague et al., 1996; Schultz et al., 1997; Reynolds na Wickens, 2002; Schultz, 2002, 2010; Cannon na Palmiter, 2003; Mwenye hekima, 2004; Berridge, 2007; Goto et al., 2007; Rudisha et al., 2007; Robbins na Roberts, 2007; Salamone, 2007; Schultz, 2007; Dayan na Niv, 2008; Kheirbek et al., 2008, 2009; Redgrave et al., 2008; Kurth-Nelson na Redish, 2009; Lovinger, 2010; Lüscher na Malenka, 2011). Kazi hii ya kujifunza imehusishwa kimsingi na shughuli ya dopamine ya phasic inayofanya kazi kwenye milisecond timescale na haiaminiwa kuwakilisha malipo moja kwa moja. Badala yake, kuchora kutoka kwa kujifunza kwa TD kama ilivyoelezwa hapo juu, phasic dopamine inaaminika kusonga makosa ya utabiri. Kwa kuashiria malipo yasiyotarajiwa au kushindwa kwa thawabu inayotarajiwa (Schultz et al., 1997; Schultz, 2007; Fanya na al., 2010; Brown et al., 2011; Siku na al., 2011), phasic dopamine inasasisha maadili yanayohusiana na kuchochea na vitendo kwa kubadilisha uzani wa synaptic kupitia athari zake kwenye uparafu wa corticostriatal. Ndani ya nadharia ya sasa, tunakubali na kuona kazi hii ya dopamine ya phasic katika kusasisha thamani kama, kwa maana, kazi ya uhasibu: dopamine haitoi, haunda au haina hesabu ya kiwango cha chini lakini inafanya kazi ishara ya kufundisha kurekebisha kujifunza ili kuonyesha vizuri Thamani inayohusika na kuchochea na vitendo. Kwa kifupi, kazi hii ya dopamine ni kujaribu "kupata dhamana ya haki": tabia ya msingi ya bajeti yoyote iliyofanikiwa ni kupata namba sawa. Hiyo ni, kazi za kina na fundi za dopamine katika kujifunza kwa kuimarisha huwezesha mnyama kujifunza juu ya mazingira yake ili kutenga bora na kutumia nishati inayopatikana.

Dopamine na Kuchochea-Salience: Ugawanyaji wa Bajeti ya Nishati

Mtazamo wa uchochezi-densi ya dopamine, kwa upande wake, anasema kwamba dopamine huweka mizani athari ya kuchochea inayohusiana na thawabu juu ya chaguo la tabia (Cagniard et al., 2006b; Berridge, 2007). Hiyo ni, dopamine hurekebisha kiwango ambacho thamani ya motisha inayohusiana na tabia ya upendeleo wa uchochezi. Kwa ujumla, dopamine iliyoongezeka huonekana kama motisha inayoongeza na kuongeza tabia ya hamu ya kula; Hiyo ni, kusisitiza "kutaka" zaidi. Maoni haya yanaambatana na miongo kadhaa ya fasihi inayoonyesha kuongezeka kwa dopamine katika matokeo ya kuongezeka kwa malengo na juhudi, kama ilivyojadiliwa hapo juu. Kwa asili, hii inaweza kuwa dhana kama iliongezeka Unyonyaji ya ujifunzaji wa tuzo: Thamani ya thawabu ina upendeleo mkubwa juu ya chaguo la tabia. Walakini, ikiwa kuongezeka kwa dopamine kunasababisha kuongezeka kwa unyonyaji, mtu anaweza kutarajia kimantiki kwamba kupungua kwa dopamine kungesababisha utafutaji mkubwa; Hiyo ni, tabia itakuwa chini upendeleo kwa habari ya malipo. Walakini, kwa ufahamu wetu, hakuna data imeonyesha kuongezeka kwa uchunguzi kama matokeo ya kupungua kwa dopamine. Badala yake, dopamine iliyopungua imehusishwa mara kwa mara na shughuli zilizopungua na tabia ya uchunguzi. Katika tabia ya kubadilika kwa tabia ya uchunguzi wa ngome ya nyumbani iliyoelezewa hapo juu, tuligundua kuwa dopamine iliyoinuliwa ilipungua kupatanishwa kati ya historia ya thawabu na chaguo, ikipendelea utafutaji, sio unyonyaji, sanjari na miongo kadhaa ya masomo wazi ya uwanja unaoonyesha kuongezeka kwa shughuli za uchunguzi kama matokeo ya kuongezeka kwa dopamine (mfano, Zhuang et al., 2001). Sanjari na dhana ya sasa, kazi za hivi karibuni za komputa na Humphries na wenzake (Humphries et al., 2012) kuonyesha kuwa dopamine ya tonic inaweza kurekebisha biashara-kati ya utafutaji na unyonyaji. Katika mfano wao, athari za dopamine kwenye biashara hii ni ngumu na inategemea ukolezi, lakini zinaonyesha kuwa dopamine kubwa inaweza kushawishi tabia ya uchunguzi.

Tunapendekeza kwamba mtazamo wa uhamasishaji wa dopamine, ambapo dopamine mizani kiwango ambacho thawabu ya thamani inashawishi uchaguzi wa tabia, inachukua utaratibu muhimu wa athari katika usimamizi wa dopaminergic ya matumizi ya nishati. Kwa kurekebisha usawa kati ya utafutaji na unyonyaji, dopamine inasimamia uwekaji wa matumizi ya nishati. Kinyume na nadharia za sasa za usisitizo wa motisha, hata hivyo, tunasema kuwa dopamine hufanya vitendo vibaya kwa mwelekeo tofauti na yale ambayo yametemwa sana: dopamine upendeleo utafutaji; hiyo ni, imepungua upendeleo wa uchaguzi wa tabia na dhamana ya malipo, ingawa ni kama kazi ya Humphries et al. (Humphries et al., 2012) inaonyesha, operesheni sahihi ya kazi hii ya dopamine inaweza kuwa ngumu. Kujitahidi kuongezeka kwa utaftaji wa malipo unaotambuliwa na kazi ya dopamine iliyoimarishwa, kwa maoni haya, haitokea kama matokeo ya nambari ya ujira iliyoimarishwa lakini kama matokeo ya ishara ya dopaminergic kwa matumizi nishati na kuwa chini ya busara katika kutekeleza malengo.

Ingawa, kupitia jukumu lake la kuimarisha ujifunzaji, (phasic) dopamine inachangia kujifunza juu ya thamani, anuwai ya axes zilizo wazi kwenye Mchoro. 1 haiwakilishi thamani per se, kutoka mdogo kwenda kwa dhamana kubwa, lakini kiwango ambacho viwango vilivyowekwa upendeleo au chaguo la moja kwa moja la tabia, inayoanzia mwendelezo kutoka kwa uchaguzi unaoshawishi sana (unyonyaji) hadi ushawishi mdogo (gundua). Hii inaweza kudhaniwa kama mhimili wa uovu ambapo unyonyaji mkubwa huongeza thawabu ya nishati inayotumika wakati upunguzaji mdogo unapunguza kuwezesha na matumizi makubwa ya nishati.

Jinsi na kwa kadiri gani maadili yaliyojifunza uchaguzi wa kitabia wa moja kwa moja unategemea mambo mengi, kwa wazi ni hali ya motisha ya kiumbe, "ujasiri" katika "ushawishi wa ujasiri," kwa kuzingatia mazingira ya ndani ya kiumbe. The nje Mazingira yanahitajika kuzingatiwa pia, haswa upatikanaji wa malipo, haswa nishati. Kama ilivyojadiliwa hapo juu, utajiri wa mazingira huamua jinsi mnyama anahitaji kuwa na matumizi ya nishati na ni kiasi gani anahitaji kutumia vibaya kujifunza hapo awali. Niv et al. (2007) wamependekeza kwamba tonic dopamine inashughulikia malipo ya wastani kwa wakati, utaratibu ambao unaunganisha wingi au uhaba wa thawabu katika mazingira na nguvu ya tabia. Katika mfano uliopendekezwa na Niv, malipo ya wastani ya wastani huchochea nguvu kubwa ya tabia ili kupunguza gharama za fursa; Hiyo ni mazingira tajiri zaidi na zaidi, ambayo hupotea kwa kutokuwa na shughuli, iliyoelezewa kwa rangi kama "gharama ya utelezi." Kuzingatia upatikanaji wa nishati, tunashiriki maoni haya kuwa tonic dopamine inaashiria wingi au uhaba wa nishati katika mazingira. kwa wakati. Walakini, kwa mwonekano wa sasa, badala ya kuona nguvu kuongezeka kwa kuhusishwa na dopamine kama kuongeza unyonyaji mkubwa ili kupunguza gharama za fursa, tunapendekeza kwamba dopamine iliyoongezeka inaonyesha kiwango cha nishati na inasababisha matumizi makubwa ya nishati lakini chini unyonyaji; Hiyo ni, tabia ya chini ya nguvu ya ukiritimba, upendeleo wa utafutaji (lakini sio kutokuwa na shughuli).

Mwishowe, inaaminika sana kuwa maadili yaliyojifunza yanaweza kuwa sehemu ya malengo yaliyoelekezwa au mfumo wa tabia (Daw et al., 2005; Balleine et al., 2007), inayohusishwa mara kwa mara na tabia ya dorsomedial na dorsolateral, mtawaliwa (Yin na Knowlton, 2006; Balleine na O'Doherty, 2010). Katika mifano ya TD, mwisho huo hutupwa kama mfumo wa "kashe" au mfumo wa "bila mfano" ambapo thamani ya kuchochea na vitendo hazieleweki; Hiyo ni, jinsi maadili hayo yalitolewa hayapatikani kwa uchunguzi. Kwa kulinganisha, tabia inayoelekezwa kwa malengo inahusishwa na mifumo ya "msingi-mfano" ambapo "mti" wa majimbo na dhamana yao inayohusika inawakilishwa waziwazi kwamba mnyama anaweza kutafuta kwa makusudi mti ili kuamua jinsi thamani kwenye jani lolote limetolewa na kukagua maadili hayo dhidi ya nchi za sasa za motisha. Kwa kulinganisha, tabia, au mfumo wa kache unafikiriwa kuwa haujali hali ya uhamasishaji, ingawa muhimu, sio kufikiria kujifunza mpya (Balleine na O'Doherty, 2010). Hasa kwa sababu dhamana iliyosimamishwa haiwezi "kuchunguliwa" kuhusu malengo ya sasa, tabia ya kawaida kulingana na maadili yaliyowekwa kwenye nambari itatolewa kufuatia uwasilishaji wa kuchochea hata kwa kukosekana kwa motisha hadi dhamira iliyohifadhiwa ya tabia hiyo imesasishwa. Katika mifano ya TD, parameta ya joto hurekebisha kiwango ambacho huthamini tabia ya upendeleo bila kuzingatia chanzo cha maadili hayo, yaani, ikiwa ni sehemu ya kashe, mfumo wa bure au mfumo wa mfano. Swali linatokea, basi, ikiwa kanuni ya dopamine ya unyonyaji, iliyopendekezwa hapa, inatumika sawa kwa tabia na mfumo ulioelekezwa kwa malengo, swali ambalo hatuwezi kujibu. Kwa kadiri kupunguzwa kwa dopamine kunaweza kusababisha unyonyaji, kuinua, na kuhifadhi, kuongeza udhibiti wa kujifunza mbele ya tabia, malipo / mazingira duni ya nishati na hypodopaminergia inaweza, kwa kuongeza ushawishi wa kujifunza na maadili yaliyowekwa kwenye tabia, kuongeza udhibiti uliowekwa na tabia kulingana na tabia mifumo, ingawa hii kwa uwazi inahitaji uchunguzi zaidi.

Dopamine na Kubadilisha Matumizi ya Nishati: Kuangalia tena njia za NO na NOGO

Lengo kuu la dopamine, inayohusishwa sana na jukumu la dopamine katika malipo na udhibiti wa magari, ni striatum (Albin et al., 1989, 1995; Alexander na al., 1990; Mink, 1996; Everitt na Robbins, 2005; Cagniard et al., 2006b; Balleine et al., 2007; Nicola, 2007; DeLong na Wichmann, 2009; Mwenye hekima, 2009; Haber na Knutson, 2010; Humphries na Prescott, 2010; Sesack na Neema, 2010). Striatum ndio sehemu kuu ya kuingiza pembejeo za kidongo (Bolam et al., 2000) ambazo zinashughulikiwa kupitia gangal ya basal mwishowe kurudi cortex, inajumuisha vitanzi vinajulikana zaidi vya kitoweo cha corticostriatal (Alexander na al., 1990; Alexander na Crutcher, 1990; Alexander, 1994; Middleton na Strick, 2000; Kazi, 2003; Lehéricy et al., 2005). Usindikaji wa corticostriatal hufanyika kupitia njia mbili zinazofanana (ukiondoa njia ya mseto), njia ya moja kwa moja na isiyo ya moja kwa moja ambayo inawezesha na kuzuia usambazaji wa njia ya corticostriatal (Albin et al., 1995; Mink, 1996), mtawaliwa, wakati mwingine hujulikana kama njia za GO na NOGO (Cohen na Frank, 2009). Njia ya GO inaelezea sana D1 wakati NOGO ikielezea D2 (Surmeier et al., 2007) kama kwamba kuongezeka kwa shughuli za dopamine huongeza shughuli katika njia ya usaidizi ya GO na kupunguza shughuli katika njia ya kuzuia NOGO. Kinyume chake, kupunguzwa kwa dopamine kunasababisha shughuli ndogo za GO na kuongezeka kwa shughuli za NOGO, wazo kuu kati ya modeli za kawaida za magari yanayopungua ugonjwa wa Parkinson (Albin et al., 1989; Mink, 1996). Maelezo ya kazi ya msingi ya usanifu huu wa njia mbili ni "uteuzi uliolenga," wazo kwamba njia ya GO inatenga na kuwezesha kitendaji kilichochaguliwa cha gari wakati njia ya NOGO inazuia vitendo vya kushindana na kelele ya nje, na hivyo kuwezesha utekelezaji safi wa vitendo (Mink, 1996).

Usanifu huo, hata hivyo, unaweza kudhaniwa kama njia ya athari ya kudhibiti matumizi ya nishati. Kwa kubadilisha usawa kati ya njia za GO na NOGO, dopamine inasimamia jumla ya jumla ya mfumo wa mfumo wa corticostriatal na pia modulction ya shughuli zake (Beeler, 2011). Hasa, kuongezeka kwa dopamine kunapendelea njia ya GO na hupunguza njia ya NOGO. Hii inasababisha kupunguzwa kwa jumla kwa njia ya corticostriatal na utafutaji mkubwa kama hatua zinazowakilishwa katika pembejeo ya corticostriatal kwa njia ya GO ya uso inakabiliwa na upinzani mdogo katika njia ya kuzuia NOGO, inapunguza vizuizi vya kuchagua hatua. Kwa kulinganisha, wakati dopamine inapungua, kuna kizuizi kikubwa zaidi, shughuli ya NOGO inayosababisha kupunguzwa kwa jumla ya corticostriatal na unyonyaji mkubwa kwani vitendo vilivyochaguliwa kupitia njia ya GO lazima iwe na nguvu ya kutosha kushinda ushawishi wa kizuizi cha njia ya NOGO (kwa mtazamo wa kujifunza juu ya hii, ona Frank et al., 2009). Hii inatoa msingi wa kuelewa jinsi dopamine iliyoinuliwa inaweza Kuongeza shughuli kwa ujumla vile vile kupunguza uteuzi wa shughuli hiyo, yaani, kuongeza matumizi ya nishati na utafutaji. Kwa kulinganisha, dopamine iliyopunguzwa itapunguza shughuli za jumla lakini itaongeza shughuli, na kusababisha upungufu wa matumizi ya nishati na kuongezeka Unyonyaji (Kielelezo 2). Majadiliano ya kina juu ya jukumu (d) ya dopamine katika moduli za njia ya corticostriatal zinaweza kupatikana mahali pengine (Beeler, 2011). Usanifu huu wa njia mbili, basi, hutoa msingi wa kudhibiti matumizi ya nishati kando kwa shoka mbili zilizoelezewa: kudhibiti shughuli za jumla, jumla (uhifadhi wa matumizi) kwa upande mmoja na, kwa upande mwingine, kudhibiti kiwango cha ujifunzaji wa hapo awali juu ya thawabu. inanyanyaswa, shoka za kutumia-kunyonya.

 

Kielelezo 2. Jukumu la modulering ya njia ya moja kwa moja na isiyo ya moja kwa moja ya operesheni ya corticostriatal katika kudhibiti matumizi ya nishati. Striatum modulates usindikaji wa cortical kupitia corticostriatal-thalamocortical loops kupitia gangal ya gangra kupitia njia mbili, moja kwa moja, nigrostriatal ("GO") na isiyo ya moja kwa moja, striatopallidal ("NOGO"), ikionyesha receptor D1 na D2 dopamine halisi. Kaimu kwenye D1 katika njia ya GO (masanduku nyekundu toned), dopamine disinhibit ya corticostriatal kupitia shughuli kuwezesha shughuli wakati dopamine uanzishaji wa D2 inhibitishaji njia NOGO (sanduku la toned bluu), pia kuwezesha shughuli kwa kukomesha ushawishi wa kizuizi cha moja kwa moja. Kinyume chake, kupungua kwa dopamini kunapunguza kutengwa kwa njia ya D1 ya njia ya GO na kizuizi cha kati cha D2 cha njia ya NOGO, zote mbili zinafanya kazi kwa njia ya uingiliaji wa corticostriatal. Athari hizi za dopamine zinawakilishwa na mishale ya kijani kwa njia za GO, zinaonyesha uwezeshaji wa njia ya corticostriatal na mishale nyekundu ya kuacha kwa njia ya NOGO inayoonyesha kizuizi cha njia ya corticostriatal. Matokeo ya kuongezeka na kupungua kwa dopamine juu ya matumizi na usambazaji wa nishati ni muhtasari hapa chini na shoka mbili (uhifadhi-matumizi na uchakachuaji) huanguka kwa kiwango kimoja cha kupeleka nguvu ya kupora (matumizi yaliyokamilishwa ambayo yanalenga unyonyaji wa habari ya malipo) dhidi ya matumizi makubwa ya nishati (matumizi ya juu yaliyosambazwa kila mahali kwa shughuli za tabia, yaani, utafutaji), ambapo utumiaji wa nishati iliyozuiliwa inawakilishwa na matumizi ya nishati ya bluu na kubwa na nyekundu.

Dopamine na Malengo yake Mbichi: Orchestration au Evolutionary Bric-a-Brac?

Katika sehemu iliyopita, tunazingatia vitendo vya dopamine kwenye striatum, iliyokadiriwa sana kama safu ndogo ya msingi ya ujifunzaji wa kujifunza na iliyoingizwa katika motisha na udhibiti wa magari. Dopamine, hata hivyo, miradi kwa upana wa akili, na makadirio muhimu, kwa mfano, kwa gamba la utangulizi. Kwa kuongezea, kando na njia zilizosomewa sana za nigrostriatal na mesoaccumbens, ikifanya mradi wa dorsal na ventral na kuhusishwa na udhibiti wa gari na tabia, na motisha, kwa mtiririko huo, kuna masomo kidogo ya dopamine, pamoja na yale yanayohusiana na hypothalamus, ambayo yote inaweza (au haiwezi) kuchangia usimamizi wa nishati kwa njia tofauti tofauti. Maendeleo ya dopamine na nadharia ya usimamiaji wa nishati yanauliza vipi mabadiliko ya dopamine katika malengo tofauti yanaweza kuchangia usimamizi wa nishati ulioratibiwa. Kwa wakati huu, hatuwezi kubashiri kwa sababu ya swali hili.

Kutafakari swali hili, hata hivyo, kunasababisha swali la ikiwa kweli kuna "kazi" kubwa ya dopamine wakati wote? Au Dopamine imepata kazi anuwai, ambazo hazihusiani ili wazo la kutafuta "kazi" ya dopamine inawakilisha ujumbe wa mjinga: labda kazi za dopamine tunaziona leo zimebadilishwa kama viraka, mabadiliko ya bric-a-brac, mkusanyiko unaofaa wa mabadiliko ya bahati mbaya. . Kutoka kwa fasihi, mtu anapata maana kwamba wengi wanaamini hapo is kazi ya jumla, nzuri ya dopamine-mara nyingi, usindikaji "thawabu", kwa namna fulani au nyingine. Inaonekana sio ujinga kudhani kuwa kama kazi ya neurotransmitter inafafanua na inabadilika juu ya mageuzi, ufafanuzi huo huibuka kama tofauti kwenye mada, ukuzaji zaidi wa kazi fulani ambayo tayari imeshawasilisha nguvu ya kukabiliana. Hata kama wazo kama hilo linathibitisha mwishowe, kutafuta "uzi wa kawaida" kati ya kazi zinazoonekana tofauti, zisizo na uhusiano zinaweza kutoa ufahamu zaidi juu ya jinsi kazi hizi ambazo zinagawanyika zinaingiliana ili kuchangia kukabiliana na tabia. "Thawabu ya kati," kwa mapana na maridadi kama ilivyo, imetumika kama dhehebu la kawaida katika maandishi mengi na imepata matokeo mazuri. Hapa tunapendekeza mbadala, kazi ya kusimamia, usimamizi wa nishati.

Kurudi kwa swali la jinsi hatua ya dopamine katika safu tofauti za neural inaweza kuchangia usimamizi wa nishati, tunaweza kuonyesha tu swali kutoka kwa mtazamo wa mithali yetu. Usimamizi wa nishati hufanya mchakato wa msingi wa kibaolojia, kama uzazi, ukuaji na kukabiliana na mafadhaiko na mahitaji imefungwa shughuli kwenye sehemu ndogo nyingi kwa kukabiliana na hali ya nje, kwa njia ambayo inawazawadia, tukio katika ulimwengu wa nje, labda haifanyi hivyo. Mpangilio huu wa uratibu wa sehemu nyingi kuelekea lengo moja au kusudi ni tabia ya homoni, kama vile homoni za uzazi au mafadhaiko. Kwa kuzingatia makadirio ya dopamine na vitendo kwenye malengo anuwai, inajaribu kufurahisha wazo kwamba dopamine inaweza kuwa imebadilisha kazi kama ya homoni kuratibu sehemu ndogo za neva na kupanga tabia iliyobadilishwa kwa mazingira ya nishati ambayo kiumbe hujikuta. Ingawa inakubaliwa kuwa pana na ya kukisia (lakini tazama Ugrumov et al., 2012), inavutia kuuliza, basi, jinsi mabadiliko ya dopamine katika dorsal dhidi ya stralatum ya ndani, au katika kingo ya mbele dhidi ya hypothalamus, inaweza kuwakilisha uratibu wa sehemu ndogo za neural zilizo na kazi tofauti kwa lengo moja, kuzoea tabia kwa nishati mazingira ambayo kiumbe lazima kazi ya kuishi.

Dopamine na fetma: Mtazamo Mbadala

Katika miaka ya hivi karibuni kumekuwa na kulenga zaidi jukumu la dopamine katika kunona sana na karatasi kadhaa za hali ya juu zinazolinganisha overeating na madawa ya kulevya (Volkow na Hekima, 2005; Trinko et al., 2007; Avena et al., 2008; Corwin na Grigson, 2009; Kigae, 2009; Davis na Carter, 2009; Ifland et al., 2009; Pelchat, 2009; Johnson na Kenny, 2010; Volkow et al., 2010). Nadharia hizi zinalenga jukumu la dopamine katika kupatanisha michakato ya malipo, na kupendekeza kwamba katika tamaduni za kisasa za magharibi ambazo vyakula vyenye chakula rahisi vinapatikana kwa urahisi, vyakula hivi vitamu hutenda vivyo hivyo kwa dawa za unyanyasaji na kusababisha "kutaka" inayoongoza kwa upotezaji wa udhibiti. matumizi zaidi, licha ya, kama vile madawa ya kulevya, nia ya kibinafsi ya kupunguza ulaji wa caloric (Berridge et al., 2010; Berthoud et al., 2011). Kuna mambo mawili yanayokabili hii (Davis et al., 2007; Davis na Carter, 2009). Kwanza, uliongezeka kazi ya dopaminergic inayotokana na kuongezeka kwa nguvu inayohusishwa na chakula bora inaweza kusababisha kuongezeka kwa motisha ambayo inazidi udhibiti wa kawaida wa nyumbani (Finlayson et al., 2007; Zheng et al., 2009; Avena na Bocarsly, 2011). Kwa asili, tunapoteza udhibiti katika uso wa chakula kitamu kabisa, athari inayoaminiwa kupatanishwa na uanzishaji wa dopamine unaoendelea. Kwa kulinganisha, nadharia ya "upungufu wa thawabu" imependekezwa ambayo a upungufu katika kazi ya dopamine husababisha kupungua kwa ishara ya malipo ambayo hutoa matumizi tele wakati mtu au mnyama anajaribu "kujaza utupu wa malipo" (Wang et al., 2004; Geiger et al., 2009; Kenny, 2010).

Ndani ya nadharia ya sasa, tunasisitiza kwamba kuongezeka kwa dopamine kuwezesha matumizi ya nishati na uchunguzi zaidi, yaani ,. chini upendeleo wa uchaguzi wa tabia na thawabu, unapendelea uhifadhi mdogo wa nishati na kutoa kinga kutoka kwa fetma, sanjari na athari inayojulikana ya psychostimulants katika kupunguza uzito (Vanina et al., 2002; Leddy et al., 2004). Kinyume chake, kupungua kwa dopamine kunasababisha uhifadhi wa nishati na unyonyaji, yaani, upendeleo mkubwa wa tabia kwa malipo. Katika kesi hii, matumizi ya nishati na uhifadhi hupendelea neema kusababisha kupindukia na kupata uzito. Kwa kweli, tofauti na psychostimulants, anti-psychotic ambazo husababisha dopamine (kimsingi D2) zimehusishwa mara kwa mara na kupata uzito kwa miongo kadhaa (Allison na Casey, 2001; Vanina et al., 2002), ingawa mifumo kamili bado haijulikani.

Leptin, Insulin, na Dopamine: Kupatanisha Rasilimali na Matumizi

Uchunguzi wa kazi ya dopamine iliyopunguzwa katika kunona sana, haswa kupunguzwa kwa ishara ya D2, imeongeza nadharia ya upungufu wa thawabu (Blum et al., 2000, 2011) ambayo matumizi ya kupita kiasi huendeshwa na jaribio la kulipia malipo ya kuashiria kwa malipo. Katika dhana inayopendekezwa hapa, tungebadilisha data hizi. Wakati kazi ya dopamine inapunguzwa, hii inapendelea uhifadhi wa nishati na unyonyaji wa habari ya thawabu: ambayo ni "hutumia na kusonga mbele kidogo," kichocheo dhahiri cha fetma.

Kujitenga Kujitenga: Kuhitaji bila "kutaka"

Miongo kadhaa ya kazi ya kifahari imeonyesha zaidi ya swali kwamba kuzunguka kwa homoni zinazoashiria vifaa vya nishati, haswa insulini na leptin, huchangia katika udhibiti wa matumizi na uzani wa mwili kupitia hatua kwenye mfumo mkuu wa neva [ Mtini na Sipols, 2010 kwa uhakiki bora]. Sanjari na jukumu lake katika upatanishi wa usawa wa nishati ya nyumbani, leptin, na hatua ya insulini kwa malengo kadhaa katika hypothalamus inayohusika katika kanuni ya kulisha, pamoja na NPY, POMC, α-MSH, na AgRP (Mtini na Sipols, 2010). Uchunguzi huu ni sawa na nadharia za kupunguza gari za uhamasishaji ambapo upungufu wa nishati au ziada inakuza au kuzuia matumizi, kwa mtiririko huo.

Ongezeko kubwa la ugonjwa wa kunona sana katika miaka ya hivi karibuni (Ford na Mokdad, 2008), hata hivyo, huibua swali kwa nini mifumo hii ya nyumbani inaonekana inashindwa. Inaaminika sana kuwa mifumo ya dbamini ya midbrain inayoelekeza motisha-motisha inayotokana na dhamana ya thawabu inayohusishwa na kuchochea (pamoja na chakula) badala ya kutoka kwa hali ya haja - inaleta kutofaulu kwa homeostatic kwa kukuza kinachojulikana kama sio nyumbani au kulisha hedonic (Saper et al., 2002; Zheng na Berthoud, 2007; Lutter na Nestler, 2009; Zheng et al., 2009; Berthoud et al., 2011). Ushuhuda mkubwa unaonyesha kwamba leptin na insulini zinaweza kubadilisha kazi ya dbamini ya midbrain (Krügel et al., 2003; Fulton et al., 2006; Hommel et al., 2006; Roseberry et al., 2007; Leinninger et al., 2009) na kubadilisha utaftaji wa chakula na matumizi (Sipols et al., 2000; Figlewicz et al., 2001, 2004, 2008, 2006; Hommel et al., 2006; Morton et al., 2009; Davis et al., 2010b).

Katika maoni yaliyopo, idadi kubwa ya data inaonekana kuashiria kwamba insulini na leptin hupungua kazi ya dopamine, kupungua, kwa upande wake, uhamasishaji unaotokana na ulaji na matumizi ya chakula. Kwa asili, leptin na insulini, kwa kuashiria nishati ya kutosha, kuwakilisha ishara ya satiety inayofanya kazi inapunguza thawabu inayohusiana na chakula (Morton et al., 2009; Davis et al., 2010b; Mtini na Sipols, 2010; Opland et al., 2010; Vucetic na Reyes, 2010). Kinyume chake, wakati nishati ni ndogo, leptin, na kupungua kwa insulini, kuzuia dopamine na kukuza utaftaji wa motisha / malipo unaotekelezwa wa kutafuta chakula. Wazo la jumla ni sawa na data inayoonyesha kuwa kuongeza leptin na insulini kunapunguza tabia inayoendeshwa na thawabu (Carr et al., 2000; Fulton et al., 2000; Sipols et al., 2000; Figlewicz et al., 2004, 2006, 2007; Hommel et al., 2006; Farooqi et al., 2007; Rosenbaum et al., 2008; Morton et al., 2009) na, kwa upande wake, kwamba kizuizi cha chakula, kinachohusishwa na leptin / insulini iliyopungua (Havel, 2000), huongeza tabia inayoendeshwa na thawabu (Carroll na Meisch, 1980; Carr, 2007, 2011; Davis et al., 2010a). Kwa kifupi, juu na chini kusimamia kazi ya dopamine, leptin na insulini huhamasisha motisha inayohusiana na chakula na uwezekano wa ujira wa jumla wa malipo (Morton et al., 2006; Davis et al., 2010a). Ingawa akaunti hii ya leptin na dopamine ni nzuri, hadithi inaweza kuwa ngumu zaidi (Palmiter, 2007).

Katika muktadha wa fetma, uhusiano kati ya leptin / insulini, dopamine na tabia ya malipo ni ya kushangaza na hailingani na wazo lililoainishwa tu. Kwanza, badala ya ongezeko linalotarajiwa la kuashiria leptini / insulini kulingana na kuongezeka kwa ulaji wa kalori na upendevu, ugonjwa wa kunona sana umehusishwa na kupunguzwa kwa unyeti kwa leptin / insulini [Arase et al., 1988; Lin et al., 2001; Wang et al., 2001b; Myers, 2004; Figlewicz et al., 2006; Enriori et al., 2007; Davis et al., 2010a; Mtini na Sipols, 2010; Koek et al., 2012). Pili, wakati tunaweza kutarajia kupunguzwa kwa kuzingatiwa kwa unyeti wa leptin / insulini kusababisha kuongezeka kwa kazi ya dopamine, dalili za kupunguzwa kwa ishara za leptin / insulini katika kuzuia chakula, tafiti nyingi zinaripoti ilipungua dopamine kazi katika kunona (Di Chiara et al., 1998; Wang et al., 2001a; Davis et al., 2008; Geiger et al., 2008, 2009; Li na al., 2009; Vucetic na Reyes, 2010). Mwishowe, mtu anaweza kutarajia kupunguzwa kwa kazi ya dopaminergic kusababisha kupungua kwa matumizi, kama ushahidi uliotajwa hapo juu unavyopendekeza. Badala yake, kupunguzwa kwa dopamine na hyperphagia hutokea. Katika fetma, basi, leptini / insulini -> dopamine -> mnyororo wa malipo hubadilishwa kwa kila hatua.

Mabadiliko mawili ya kwanza yanaonyesha tofauti kubwa kati ya usawa na nguvu chanya ya nishati. Upungufu wa unyeti wa leptin / insulini unaaminika sana kama matokeo ya sugu uwiano mzuri wa nishati, na kusababisha shida ya kunona na shida ya metabolic, na kuwakilisha marekebisho ya patholojia. Kupunguza kwa paradiki kwa kazi ya dopamine inayohusishwa na ugonjwa wa kunona licha ya kupungua kwa unyeti wa leptin / insulini kunaweza kuwa jambo la kawaida (kama la kitabia) kama inavyopendekezwa mara kwa mara katika nadharia ikilinganisha ulevi na ulevi (Volkow na Hekima, 2005; Trinko et al., 2007; Avena et al., 2009; Lutter na Nestler, 2009; Avena na Bocarsly, 2011). Hii inachanganya sana uchunguzi kwa sababu inamaanisha kuwa kwa kila uchunguzi wa uhusiano kati ya ulaji wa nishati, leptin / insulini na dopamine lazima tuulize "uchunguzi huu unaonyesha kazi ya kawaida au marekebisho ya kiitolojia?" Hali hii inaongeza hatari ya kufanya uelekezaji usiofaa wa kawaida. inafanya kazi kutoka kwa hali ya kitabibu na kinyume chake, suala lililoshughulikiwa hapa chini (sehemu ya kunyoosha ya ngome).

Uingiliaji wa tatu-ambao umepunguza kazi ya dopamine inayohusiana na fetma inakuza badala ya kuzuia matumizi - kwa kweli inapingana na wazo lote kwamba dopamine huongeza thamani ya motisha. Walakini, hii inaweza kuonyesha ugumu wa matumizi ya safu ndogo za neural. Hasa, motisha ya motisha iliyopunguzwa na hyperphagia inaweza kuishi. Davis et al. (Davis et al., 2010b) hivi karibuni kutoa data inayoonyesha kuwa leptin inashughulikia dopamini kupitia njia mbili: kuashiria moja kwa moja kupitia vipokezi vya leptini kwenye seli za ubongo wa kati na kwa njia isiyo ya moja kwa moja kupitia leptini inayoonyesha neuron kwenye hypothalamus ya baadaye ili kurekebisha shughuli za seli ya dopamine. Wanashauri kwamba vitendo vya leptin kwenye LH vinadhibiti motisha ya homeostatic wakati vitendo vyake kwenye dopamine ya katikati ya ubongo hudhibiti kujibu kwa bidii. Ingawa njia hizi mbili hufanya kazi kwa pamoja, zinaweza kutenganishwa hivi kwamba matumizi na utayari wa kufanya kazi kwa chakula hauhusiani (kwa mfano, Greenwood et al., 1974; Salamone et al., 1991; Baldo et al., 2002; Davis et al., 2010b; Rasmussen et al., 2010). Ikiwa kulisha isiyo ya nyumbani ni juhudi ya kupata chakula - "kutaka" - bila kukosekana kwa mahitaji (Berridge et al., 2010), marekebisho ya kiini cha leptin / insulini / dopamine ya kunona yanaweza kuonyesha kinyume: hitaji la kula chakula bila kumaliza juhudi, linahitaji bila "kutaka."

Dopamine na nishati homeostasis: mtazamo wa matumizi ya centric

Kazi hii iliyoelezwa hapo juu inalenga matumizi ya pekee, upande wa ulaji wa usawa. Leptin, ingawa haijachunguzwa kimfumo, pia ina jukumu la kudhibiti matumizi ya nishati (Pelleymounter et al., 1995; Williams et al., 2001; Elmquist et al., 2005; Ludwig et al., 2005; van de Wall et al., 2008; Leinninger et al., 2011; Ribeiro et al., 2011). Walakini, licha ya jukumu linalojulikana la dopamine katika kudhibiti shughuli, haijulikani kidogo juu ya jinsi mwingiliano kati ya leptini, insulini na dopamine hurekebisha shughuli na matumizi ya nishati. Kwa mtazamo wa matumizi ya nishati, mtu anaweza kutarajia kwamba leptin / insulini, inayoashiria kupatikana kwa nishati, ingeongeza matumizi ya nishati na kuongeza shughuli (Ribeiro et al., 2011) - "ikiwa unayo, itumie" --yayo hayaendani na uchunguzi ambao leptin hupunguza kazi ya dopamine. Walakini, kazi ya hivi karibuni (Leinninger et al., 2009; Opland et al., 2010) inapendekeza uhusiano kati ya leptin na dopamine inaweza kuwa sio rahisi na isiyo ya kuhitaji. Leinninger na wenzake wanapendekeza kwamba leptin kaimu LH ongezeko kazi ya dopamine (Leinninger et al., 2009) wakati uanzishaji wa receptors za leptini kwenye seli za dopamine hupungua kazi ya dopamine (Hommel et al., 2006; Mchoro na Benoit, 2009). Leshan et al. (2010) eleza kwamba seli za dopamine zinazoonyesha receptors za leptin inawakilisha ndogo (~ 10%) ambayo inakamilisha miradi maalum karibu na eneo kuu la amygdala. Wakati leptin inapoongezeka kutoka kwa ziada ya nishati, basi, athari yake ya msingi kwenye dopamine, kupitia LH, inaweza kuwa Kuongeza dopamine inafanya kazi na kuongeza shughuli na matumizi ya nishati, kama inavyoonekana na Ribeiro na wenzake (Ribeiro et al., 2011): nishati inapatikana, itumie. Seli za dopamine na makadirio ambayo yanaelezea receptors za leptin zinaweza kuchukua jukumu tofauti katika hamu ya kula kujifunza- inayohusishwa na CeN (Uholanzi na Gallagher, 1993; Parkinson et al., 2000; Connor et al., 2001; Baxter na Murray, 2002; Lee et al., 2005; Paton et al., 2006; El-Amamy na Holland, 2007) - wazo la kuvutia zaidi ya upeo wa majadiliano ya sasa. Katika dokezo lililopendekezwa hapa, ongezeko hili la upatanishi wa leptin haliongeza thawabu, lakini badala yake inabadilisha udhibiti wa shughuli kuelekea matumizi makubwa na utafutaji mkubwa. Uchunguzi mkubwa husababisha kupunguzwa dhahiri kwa unyeti / msukumo wa tabia kama tabia ilivyo chini ya upendeleo na malipo, ingawa ni muhimu, bado yamehamasishwa.

Mtazamo wa centric ya malipo ya dopamine huweka juu-au chini-udhibiti wa malipo na motisha ya motisha kama mchango wa msingi wa dopamine kwa homeostasis ya nishati na fetma. Dhana ya sasa inaweka jukumu la dopamini juu ya matumizi ya nishati na inaonyesha kuwa nishati inayopatikana kawaida huongeza dopamine kusababisha kuongezeka kwa shughuli na uchunguzi, ambapo athari ya thawabu kwa chaguo la tabia imepungua. Kinyume chake, nishati ya chini itapungua dopamine, na kusababisha uhifadhi wa nishati na unyonyaji wa habari ya malipo ambayo ni, kuongeza athari za thawabu juu ya tabia. Mwisho huo unaambatana na uchunguzi ambao mara nyingi hutajwa kuunga mkono wazo la "upungufu wa thawabu" lakini hapa tunatafsiri data hizi kuwa zinaonyesha "ujira wa ujiraishaji kupita kiasi." Dhana hii ingesisitiza kwamba ulaji mwingi wa caloric unapaswa kuongezeka dopamine na, kupitia shughuli inayoongezeka, uwe kinga dhidi ya fetma. Utaratibu huu wa kuupa, hata hivyo, haionekani kufanikiwa zaidi kuliko utaratibu wa majumbani ili kuzuia kunenepa katika mazingira yetu ya sasa. Kwa nini?

Matumizi ya Nishati ya Thwarting: Cubicle na Cage kilichochochewa

Dhana hii ingetabiri kwamba usambazaji wa nishati tayari, kama kawaida katika jamii za kisasa za magharibi, ungeongeza dopamine na kuwezesha utumiaji wa nishati, kutoa ulinzi dhidi ya fetma. Kimsingi, athari hii inategemea Nafasi kutumia nguvu. Lishe iliyopewa kunona sana (DIO) katika panya iliyolishwa mafuta mengi, lishe ya kiwango cha juu cha kalori ni mfano ulioenea wa ugonjwa wa kunona sana wa mazingira. Ijapokuwa yamedhaniwa kuwa mfano wa mazingira ya obesogenic, panya kwenye lishe kama hii haifai kila mahali, zinaonyesha digrii za upinzani ambazo hutofautiana kati ya Matatizo (Brownlow et al., 1996; Funkat et al., 2004; Novak et al., 2010) na kati ya watu binafsi, msingi wa kuchagua uzalishaji wa ugonjwa wa kunona sana na sugu ((Levin, 2010). Kutathmini jukumu la athari za upatanishi wa dopamine juu ya matumizi ya nishati katika DIO ni ngumu kwani swali halijachunguzwa moja kwa moja.

Ingawa mbio za gurudumu zimeonyeshwa kulinda dhidi ya DIO katika aina kadhaa za ugonjwa wa kunona sana (Zachwieja et al., 1997; Levin na Dunn-Meynell, 2004; Bi, 2005; Moran na Bi, 2006b; Patterson et al., 2008, 2009; Meek et al., 2010; Novak et al., 2010), kiwango ambacho shughuli za hiari za kinga hubadilishwa na dopamine haijachunguzwa moja kwa moja katika masomo haya. Panya OLEF huonyesha unene uliopungua sana wakati hutolewa magurudumu kukimbia (Bi, 2005). Inafurahisha, dhana ya unga wa panya hizi, ikilinganishwa na udhibiti, ni ya kushangaza kwa kile tunachokiona na panya za DAT: wanakula chakula kikuu lakini chache, ingawa tofauti na DAT matumizi yao yavu yameinuliwa (Moran na Bi, 2006a, p.1214, Kielelezo 2). Vijana, panya zisizo na kisukari OLETF zinaonyesha kuongezeka kwa dopamini ya nje, inalingana na fumbo la kuzaaji la chakula cha DAT (Anderzhanova et al., 2007). Walakini, katika umri wa juu zaidi wa kisayansi na kisukari, zinaonyesha kupungua kwa dopamine (Anderzhanova et al., 2007). Tafsiri moja ya data hizi ni kwamba viwango vya dopamine vilivyoinuliwa katika panya hizi huwafanya kuwa na ulaji mkubwa wa nishati na matumizi lakini kwa kukosekana kwa fursa za mazoezi ya hiari, matumizi ya nishati huzuiwa, husababisha usawa wa nishati, fetma, na shida ya metabolic.

Uchunguzi mwingine umeonyesha kuwa chakula kingi cha mafuta / kalori hupunguza kazi ya dopamine, pamoja na kupunguzwa TH, kupunguzwa kwa kutolewa kwa dopamine na kupunguza usemi wa receptor ya D2 (Geiger et al., 2008, 2009). Walakini, ikiwa kupunguzwa kwa dopamine kunatokea kama matokeo ya moja kwa moja ya kuongezeka kwa upatikanaji wa nishati au sekondari kwa pathophysiology nyingine haijulikani wazi. Hasa, vyakula vyenye mafuta mengi / kalori zimehusishwa na leptin na / au insensitivity ya insulin (Arase et al., 1988; Lin et al., 2001; Wang et al., 2001b; Myers, 2004; Figlewicz et al., 2006; Davis et al., 2010a; Mtini na Sipols, 2010). Hii hufanya mabadiliko ya ukalimani katika kazi ya dopamine ili kukabiliana na Dio ngumu. Kwa mfano, ingawa kazi ya D2 iliyopunguzwa imeripotiwa na DIO, uchunguzi huu kwa ujumla hufanyika baada ya wiki nyingi za chakula kingi cha mafuta, kuanzisha uwezekano kwamba mabadiliko haya yanaibuka ikiwa ya pili na ile insinini na insulin na insensitivity inayofuata ya insulin. Kwa bahati mbaya, uwezekano huu haujashughulikiwa na viwango vya insulin / leptin haviripotiwi kawaida. Walakini, katika utafiti mmoja ambao ulichunguza kujieleza kwa D2 na DAT baada ya siku za 20 za chakula cha HF na kuripoti viwango vya insulin / leptin, waandishi waliona kupungua kwa DAT na Kuongeza katika D2 (Kusini na Huang, 2007; Angalia pia Huang et al., 2005), zote mbili zinahusiana na shughuli inayoongezeka. Katika utafiti wa hivi karibuni, waandishi hawa wanaona ongezeko la utendaji wa mfumo wa dopamine wakati panya hubadilishwa kutoka chow hadi lishe kubwa ya nishati (Kusini et al., 2012). Hizi data zinaonyesha kuwa awali majibu ya mafuta juu na kuongezeka kwa upatikanaji wa caloric ni Kuongeza dopamine na Kuongeza kujieleza kwa disinhibitory D2 receptor, inayoongeza shughuli kubwa. Ili kujibu swali la jinsi mfumo wa dopamine hujibu kwa kalori nyingi zinazopatikana, ni muhimu kutenganisha awali kutoka sugu kujibu na kutathmini kiwango ambacho marekebisho ya kitolojia, kama vile ujinga wa leptin, yapo.

Mabadiliko yanayotazamwa katika mfumo wa dopamine chini ya DIO hutoka kwa kiwango gani cha lishe yenyewe lakini kutokana na ukosefu wa mazoezi? Hiyo ni, katika uchunguzi wa kupungua kwa kazi ya dopamine inayohusishwa na Dio, tunaweza kuuliza sio kwa kiwango gani hii inaonyesha hali ya kiteknolojia, lakini pia ni kwa kiwango gani ukosefu wa fursa kwa matumizi ya nguvu ya hiari. kuchangia kwa ugonjwa huu? Ushahidi unaonyesha kuwa mbio za gurudumu zinaweza kubadilisha tabia ya kazi ya mfumo wa dopamine (MacRae et al., 1987; Sabol et al., 1990; Hattori et al., 1993, 1994; Wilson na Marsden, 1995; Orodhae et al., 1997; Meeusen et al., 1997; Foley na Fleshner, 2008; Greenwood et al., 2011), pamoja na dopamine ya ziada ya seli, kuongezeka kwa mauzo, kuinuliwa kwa TH mRNA na mabadiliko katika usemi wa D2. Katika utafiti mmoja wa hivi karibuni ambao ulitofautisha kati ya DynNUMX ya postynaptic na autoreceptors, wahusika waliopatikana walinyamazishwa na wale wa postynaptic D2 walirekebishwa (Foley na Fleshner, 2008). Kwa kuongezea, shughuli za hiari zinaweza kupunguza marekebisho ya kitolojia katika leptin na ishara ya insulini ambayo inaweza, bila kutetea, kulinda kazi ya dopamine (Krawczewski Carhuatanta et al., 2011). Kwa hivyo, mazoezi ya hiari inaweza kurekebisha kazi iliyopungua ya dopamine inayoonekana katika DIO, ingawa hii haijachunguzwa kwa utaratibu.

Katika dokezo lililopendekezwa hapa, kuongezeka kwa upatikanaji wa nishati kunaweza, kupitia udhibiti wa shughuli za tabia za dopamine, kusababisha uchunguzi mkubwa na utumiaji wa nishati, kumruhusu mnyama kuchukua fursa ya usambazaji wa nishati nyingi na kulinda dhidi ya fetma. Kwa kawaida kama dhana ya DIO haitoi fursa ya utafutaji na matumizi ya nishati kwa kuweka fimbo kwa mabwawa kidogo bila riwaya kidogo, kuchochea au fursa za mazoezi, inaweza kuonyesha matokeo ya kuzuia matumizi ya nishati chini ya hali ya nguvu nyingi. Wengi wamependekeza kuwa maisha ya kuishi tabia ya tamaduni za kisasa za magharibi kunaweza kuchangia kunenepa sana au zaidi ya lishe (Powell na Blair, 1994; Booth et al., 2000; Hill et al., 2003; Chakravarthy na Booth, 2004; Levin na Dunn-Meynell, 2004; Warburton et al., 2006; Booth na Lees, 2007; Mzee na Roberts, 2007; Hawley na Holloszy, 2009; Chaput et al., 2011), kuifanya DIO iwe muhimu sana kwa kuelewa kunenepa sana katika jamii za kisasa. Walakini, ikiwa ugonjwa wa kunona umetokana na utumiaji ulioongezeka wa caloric au kutokana na ukosefu wa fursa nzuri za kutumia nishati-kisa- au "ujazo" -ukuchochea fetma-bado haijulikani wazi. Vivyo hivyo, ingawa ilipendekezwa sana kuwa dopamine inachangia DIO kwa kubadilisha thawabu na motisha ya hamu, mchango wake unaowezekana kupitia moduli za matumizi ya nishati bado haujachunguliwa na, kwa dhana ya kawaida ya DIO, ilifutwa.

Maagizo ya Wakati ujao: Kubadilisha Mikakati ya Utafiti

Hypothesis ya thawabu ya dopamine imeongoza uchunguzi na fikra juu ya dopamine; majaribio kawaida yameundwa ndani ya mfumo huo wa dhana. Kama matokeo, habari inayofaa kutathmini nadharia iliyopendekezwa mara nyingi zaidi sio kukosa. Mara kwa mara, viwango vya shughuli hupuuzwa tu. Hii ni kati ya uchunguzi mpana, wa jumla ambapo kuna upendeleo mkubwa kwa kusoma tabia ya hamu ya kula na utumiaji wa hivi karibuni na fasihi ya mapema juu ya utaratibu wa kudhibiti matumizi ya nishati ya hiari kwa majaribio maalum, kama vile masomo mengi ya DIO ambayo shughuli haijapimwa au kuchukuliwa. akaunti [ Geiger et al., 2008, 2009]. Upendeleo huu kwa nadharia za thawabu pia unaonyeshwa katika fasihi ambayo njia ngumu na zenye udhibiti wa kumeza na / au thawabu zimetengwa sana wakati uchoraji wa ramani unaofanana wa njia na njia zinazosimamia shughuli za hiari hazipo (lakini ona Garland et al., 2011). Kujumuisha utaratibu na kukubaliwa juu ya hatua za shughuli zinahitaji kuunganishwa mara kwa mara kwenye masomo ya kazi ya dopamine.

Pili, kuzoea kunategemea mazingira. Hivi sasa, idadi kubwa ya masomo ya wanyama inachunguza kwa usahihi uchumi wa nishati moja: upungufu wa chakula wa muda unaotokana na kizuizi cha chakula kilichoajiriwa kuhamasisha wanyama. Sio tu hii inashindwa kuonyesha mbalimbali ya hali ambayo mnyama lazima azingatie, lakini haionyeshi hali ya msingi inayoaminiwa kuongezeka kwa ugonjwa wa kunona sana, ambayo ni mazingira ya mengi, sio ya uhaba. Njia ya asili ya ngome ya nyumbani, kama inavyoonyeshwa na kazi yetu na wengine (Hursh et al., 1988; Chaney na Rowland, 2008) ni muhimu kupata picha "kamili" ya kazi ya dopamine. Katika dhana kama hizi za ngome za nyumbani, dharura za mazingira zinaweza kudhibitiwa kwa vipimo tofauti kwa kipindi endelevu bila hitaji la upungufu wa nishati uliosababishwa (kwa mfano, kizuizi cha chakula) au kuanzishwa kwa upeo wa bandia wa muda (kikao cha saa); Hiyo ni, tabia ya mnyama-kujidhibiti kwa kujibu mazingira yake inaweza kuchunguzwa kikamilifu.

Tatu, karibu kazi zote zinalenga athari ya dopamine iliyobadilishwa juu ya tabia na uchunguzi mdogo wa jinsi mwingiliano wa tabia na mazingira na matokeo yake baadaye inabadilisha mfumo wa dopamine yenyewe. Aina hizi za masomo zinakubaliwa kuwa changamoto, kama inavyothibitishwa katika fasihi juu ya jinsi dhinifu inavyofanya kazi dopamine. Walakini, zinaonekana kuwa muhimu kuelewa kikamilifu kazi ya dopamine. Je! Mazingira endelevu ya kutosha au uhaba juu- au chini-inasimamia kazi ya dopamine? Ingawa swali linaweza kuwa muhimu, hakuna jibu wazi au linalazimisha hadi leo na swali haliulizwa sana.

Hitimisho: Mtazamo mpana

Hapa tunaendeleza dhana kubwa ya kazi ya dopamine ambayo inaonyesha kwamba kazi nyingi za dopamine zinaweza kueleweka kwa pamoja kama njia ambayo utumiaji wa nishati unabadilishwa kwa uchumi wa nishati ambayo mnyama hujikuta: sehemu ndogo ya upatanisho wa kutafuta thawabu na rasilimali. Kwanza tuliboresha ufafanuzi huu kwa maneno ya kinadharia kujaribu kujumuisha maoni tofauti ya kazi ya dopamine kuwa mfumo mpana wa usimamizi wa nishati. Kisha tukatumia mfumo huu kutafsiri tena maoni na data katika uwanja unaokua wa dopamine na fetma. Tunapendekeza nadharia ya riwaya ambayo dopamine, kwa kupendelea matumizi ya nishati, kwa kawaida ingekuwa kinga dhidi ya fetma lakini kwamba hali ya kuishi ya jamii ya kisasa inazuia mchakato huu wa kinga na kushawishi marekebisho ya kitabibu ambayo yanachangia badala ya kulinda dhidi ya fetma. Ingawa zaidi ya upeo wa majadiliano ya sasa, tunaamini mfumo uliowekwa hapa kwa viboko virefu unaweza kutumiwa kwa uzuri kwa maeneo mengine ya utafiti katika dopamine, pamoja na upungufu wa hisia za upungufu wa macho na ulevi, uwezekano wa kutoa maoni ya riwaya na mithali inayoweza kujaribiwa.

Thawabu - uhusiano wa hafla za nje na kuchochea kwa mahitaji ya ndani-inawakilisha wazi kazi muhimu kutoka kwa mtazamo wa mabadiliko na mabadiliko. Walakini, thawabu na thamani ni kimsingi. Je! Ni uwanja gani ambao thawabu inabadilishwa? Hapa tunapendekeza kwamba mfumo wa dopamine, kwa mizizi yake, uliibuka kushughulikia kazi ya msingi zaidi kuliko thawabu: kutumia kwa nguvu rasilimali za nishati, moyo wa kuishi sana na, kwa kweli, jambo la maisha au kifo.

Taarifa ya mashindano ya maslahi

Waandishi wanatangaza kuwa utafiti ulifanyika bila kutokuwepo na uhusiano wowote wa biashara au wa kifedha ambao unaweza kuitwa kama mgogoro wa maslahi.

Shukrani

Kazi hii iliungwa mkono na NIDA R01DA25875 (Jeff A. Beeler), F31DA026802 (Cristianne RM Frazier), R01GM100768 (Xiaoxi Zhuang) na R56DK088515 (Xiaoxi Zhuang). Tunapenda kuwashukuru watazamaji kwa maoni yao magumu na yenye busara ambayo yameboresha sana maandishi ya mwisho.

Marejeo

Mwisho na:

John J. Foxe, Albert Einstein Chuo cha Tiba, USA

Upya na:

Thomas A. Stalnaker, Chuo Kikuu cha Maryland Shule ya Tiba Baltimore, USA
John D. Salamone, Chuo Kikuu cha Connecticut, USA