Sayansi 1 Januari 2016: Vol. 351 hapana. 6268
DOI: 10.1126 / science.aac9698
- Emily A. Ferenczi1,2,*,
- Kelly A. Zalocusky1,2,*,
- Conor Orodha3,*,
- Logan Grosenick1,2,
- Melissa R. Warden4,
- Debha Amatya1,
- Kiefer Katovich5,
- Hershel Mehta5,
- Brian Patenaude6,
- Charu Ramakrishnan1,
- Paul Kalanithi7,
- Toka Etkin6,
- Brian Knutson5,
- Gary H. Glover8,
- Karl Deisseroth1,4,9,†
abstract
Kuhamasisha kwa tabia ya malipo kunatoa tabia ya kukabiliana na, wakati uharibifu wa mtazamo wa ujira na uzoefu (anhedonia) inaweza kuchangia magonjwa ya akili, pamoja na unyogovu na ugonjwa wa akili. Tulitaka kujaribu nadharia ya kwamba gamba la matibabu ya mapema ya mialoni (mPFC) inadhibiti mwingiliano kati ya mikoa maalum ambayo inadhibiti majibu ya hedonic. Kwa kutumia optogenetic inayofanya kazi kwa kutumia nguvu ya nadharia kudhibitisha ndani lakini kuibua shughuli za ulimwengu kwa panya, tuligundua kuwa dopamine ya uhamasishaji ya neuron inasababisha shughuli za striatal, wakati kuongezeka kwa mPFC kwa ndani kunapunguza majibu haya ya dhabiti na inazuia tabia ya tabia ya kuchochea dopaminergic. Kubwa kwa mPFC hii sugu pia kunadhibisha tabia ya asili inayotokana na ujira na husababisha mwingiliano mpya wa utendaji wa ubongo, ambao unatabiri kiwango cha shida ya watu. Matokeo haya yanaelezea utaratibu ambao mPFC hurekebisha kujielezea kwa tabia ya kutafuta-thawabu, kwa kudhibiti mwingiliano wa nguvu kati ya maeneo maalum ya mbali.
Njia ya kulinganisha kutafuta-thawabu
Je! Ni maeneo gani ya ubongo yanahusika sana katika tabia inayohusiana na thawabu? Ferenczi et al. pamoja ya kimsingi, maalum ya aina ya seli, ghiliba za optogenetiki na mawazo ya ubongo, upimaji wa tabia, na katika elektroni ya vivo (angalia Mtazamo wa Robbins). Kuchochea kwa neuroni ya tumbo ya dopamine iliongezeka shughuli katika eneo la ubongo inayoitwa striatum na iliratibishwa kwa kutafuta zawadi kwa wanyama binafsi. Walakini, msisimko ulioinuka wa eneo linaloitwa medial prelineal cortex ilipunguza majibu yote ya striatal kwa kusisimua kwa neuropu ya dopamine na mwenendo wa tabia kutafuta msukumo wa neuropu ya dopamine. Mwishowe, moduli ya kusisimua ya medial preortal cortex pyramidal neurons iliongoza mabadiliko katika synchrony ya neural mzunguko, na vile vile tabia ya anhedonic. Uchunguzi huu unafanana na mawazo na fikra za kliniki zinazozingatiwa katika unyogovu wa binadamu, ulevi, na dhiki.
UTANGULIZI
Jaribio la kutafuta na kupata thawabu ya malipo huhifadhiwa kwa spishi zote na, katika mamalia, inajumuisha mwingiliano kati ya mifumo ya dopaminergic ndogo na miundo ya mikono kama vile striatum. Uharibifu wa mchakato huu, unaozingatiwa katika hali kadhaa za ugonjwa wa akili, ni dalili ya kliniki ya ugonjwa (kupoteza raha). Njia za neural msingi wa anhedonia hazijulikani lakini zinaweza kusababisha mwingiliano usio wa kawaida kati ya mizunguko ya ujira na ujazo. Tulitaka kujaribu nadharia iliyoinua kifafa cha mbele cha mialoni (mPFC) (hali ya kliniki inayohusishwa na anhedonia) inadhibiti udhibiti wa mwingiliano kati ya maeneo mawili ya mbali: kitongoji cha dopaminergic na striatum.
RATIONALE
Uchunguzi wa mawazo ya kliniki umegundua shughuli zilizoinuliwa katika mPFC kwa wagonjwa wa wanadamu walio na unyogovu, na matibabu inahusishwa na kuhalalisha hii kuzidi na uboreshaji wa dalili za anhedoniki. Kwa kuongeza, tafiti za wanadamu zimegundua maeneo ya ubongo ambayo hujibu malipo ya kutarajia na uzoefu, na majibu haya yanaweza kusisitizwa katika ugonjwa wa magonjwa ya akili. Walakini, chanzo cha ishara hii ya thawabu na mifumo ya msingi wa muundo wake bado haijaonyeshwa. Tumeunganisha seti tofauti za zana za optogenetic sugu na zenye nguvu na fikira za nguvu ya nguvu ya macho (fMRI) ili kutoa daraja kati ya sababu, seli maalum za uchunguzi wa panya na uchunguzi wa ubongo unaoonyesha tabia ya wanadamu, kwa lengo la kudadisi na kutawala ulimwenguni. kuibua shughuli za neural kuelewa kanuni za tabia ya kutafuta-thawabu.
MATOKEO
Tunadhihirisha kwamba kuchochea kwa neuroni ya dbamini ya tumbo ya kati huchochea shughuli za kiwango cha oksijeni cha damu ya oksijeni inayotegemea (BONI) na tabia ya kutafuta thawabu, na tunaonyesha kuwa haya yanahusiana kwa kila mtu. Sisi pia tunaona kwamba ukimishaji wa dopamine neurons hukandamiza shughuli kwenye striatum, na pia katika mikoa mingine ya ubongo (kama vile hypothalamus), na tabia ya kukwepa anatoa. Baada ya kuanzisha udhibiti huu wa busara wa tabia ya kutafuta thawabu, basi tukajaribu upimaji wa mzunguko huu kupitia kuongezeka kwa msisimko wa mPFC. Tuliona kukandamiza kwa majibu ya mshikamano kwa dopamine, na pia mwenendo wa tabia kutafuta dosari za neuropu za dopamine na msukumo mwingine wa zawadi wa asili. Mwishowe, tunaonyesha kwamba msisimko ulioinuliwa wa mPFC husawazisha utendaji wa corticolimbic BOLD na shughuli za elektroni, ambazo kwa upande wake zinaweza kutabiri tabia ya anhedoniki katika wanyama.
HITIMISHO
Matokeo yetu kutoka kwa majaribio yanayojumuisha udhibiti maalum wa seli, wakati huo huo na uchunguzi wa ulimwengu usiochukuliwa kwa shughuli za neural, yanaonyesha kwamba mPFC ina udhibiti wa juu zaidi juu ya mwingiliano wa dopaminergic na striatum na kwamba, wakati imeinuliwa, shughuli katika mPFC zinaweza kukandamiza thawabu ya asili -liopatana na tabia. Kwa kuongezea, tunaona kuwa mienendo ya neural-subcortical neural inafanya kazi katika tamasha kudhibiti usindikaji wa thawabu. Matokeo haya yote yana maana kwa uelewa wetu wa fiziolojia ya asili inayohusiana na thawabu na tabia, na vile vile pathojia ya anhedonia.
Optogenetic fMRI ilitumiwa kudhibiti na kujionea ulimwenguni shughuli za neural zinazohusiana na thawabu. Panya zilizoharibiwa zilipuliwa katika hali ya macho (picha za juu). Tunasisitiza kuwa shughuli ya BONI ya striatal inaongezeka kwa kuchochea kwa optogenetic ya neuropu ya dopamine na kupungua kwa kutuliza kwa laini ya neonotiki. Tunadhihirisha kwamba kusisimua kwa umakini wa mPFC kunasisitiza tabia ya kutafuta thawabu kwa kutoa udhibiti wa chini juu ya shughuli za dopamine zilizochochewa na anatoa maelewano kati ya duru maalum za corticolimbic.
;