Acoholism อาจเกิดจากความไม่สมดุลของ dopamine แบบไดนามิก (2017) - คำอธิบายที่ดีเกี่ยวกับโดปามีนและการเสพติด)

โรคพิษสุราเรื้อรังอาจเกิดจากความไม่สมดุลของพลังโดปามีน

March 10, 2017

ความร่วมมือในการวิจัยระหว่างประเทศได้ระบุกลไกพิษสุราเรื้อรังที่อาจเกิดขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับการตอบสนองของเซลล์ประสาทโดปามีนที่เปลี่ยนแปลงไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนของเซลล์ประสาทสมองส่วนหน้า prefrontal ที่มีผลต่อการปล่อย

การมีปฏิสัมพันธ์กับประชากรของเซลล์ประสาทในสมองชั้นนอกสร้างแรงกระตุ้นไฟฟ้า (เรียกว่าศักย์การกระทำ) ที่มีลักษณะเฉพาะรูปแบบเชิงพื้นที่และชั่วขณะของการยิงของระบบประสาท (หรือการเปลี่ยนแปลงของระบบประสาทที่ซับซ้อน) รูปแบบการยิงเหล่านี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่แท้จริงของแต่ละเซลล์ประสาทในการเชื่อมต่อเครือข่ายประสาทและอินพุตไปยังวงจรเหล่านี้ พื้นฐานสำหรับการศึกษาการคำนวณนี้เป็นหลักฐานการทดลองสำหรับประชากรที่เฉพาะเจาะจงของเซลล์ประสาท prefrontal cortex ที่เชื่อมต่อผ่าน excitatory synapses เพื่อ dopaminergic และการยับยั้ง ท้องที่ (VTA) เซลล์ประสาท ดังนั้นโครงสร้างของการเผาระบบประสาทในเยื่อหุ้มสมอง prefrontal สามารถส่งผลโดยตรงต่อการตอบสนองของเซลล์โดปามีนและการปลดปล่อยโดปามีน

Boris Gutkin เป็นผู้นำกลุ่มประสาทวิทยาศาสตร์เชิงทฤษฎีที่ HSE Center for Cognition and Decision Making หนึ่งในงานวิจัยของกลุ่มนี้มุ่งเน้นไปที่กระบวนการทางระบบประสาทที่นำไปสู่การใช้สารเสพติดและการเสพติดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตรวจจับความเชื่อมโยงระหว่างกลไกทางระบบประสาทของการออกฤทธิ์ของยาและปฏิกิริยาทางพฤติกรรมที่สังเกตได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิจัยใช้การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อตรวจสอบลักษณะเฉพาะของรูปแบบการยิงและพลวัตของเซลล์ประสาท dopaminergic ที่อาจนำไปสู่การเสพติด

Dopamine เป็นสารสื่อประสาทที่ปล่อยออกมาจากเซลล์ประสาทโดปามีนในสมองเป็นสารเคมีที่มีบทบาทสำคัญในระบบการให้รางวัลสมองภายในซึ่งผลักดันการเรียนรู้พฤติกรรมที่กระตุ้น โดยทำหน้าที่ภายในระบบการให้รางวัลในสมอง (เช่นบริเวณหน้าท้องส่วนล่างพบอยู่ลึกลงไปกลางสมองส่วน striatum มีหน้าที่รับผิดชอบในการเลือกการกระทำที่ถูกต้องและเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าที่ควบคุมเป้าหมายและพฤติกรรมโดยสมัครใจ) ของรางวัลที่เกิดจากการกระทำหรือเหตุการณ์เฉพาะ ดังนั้นโดพามีนจึงให้การเสริมแรงทางบวกต่อพฤติกรรมที่นำไปสู่การให้รางวัลเหล่านี้ ในทางกลับกันหากการกระทำบางอย่างล้มเหลวในการสร้างผลบวกที่คาดหวังหรือตามด้วยเหตุการณ์ไม่พึงประสงค์การปล่อยโดปามีนลดลงอย่างรวดเร็วทำให้เกิดความหงุดหงิดและไม่เต็มใจที่จะทำซ้ำพฤติกรรมดังกล่าว

เซลล์ประสาทโดปามีนจำนวนมากสร้างสัญญาณการเรียนรู้เหล่านี้โดยการส่งเสียงแหลมออกมาอย่างรวดเร็วเมื่อสัตว์ได้รับรางวัลมากกว่าที่คาดไว้หรือหยุดชั่วคราวเมื่อมีน้อยกว่าที่คาดไว้ เพื่อควบคุมการเรียนรู้อย่างถูกต้องจำนวนของการปะทุ (และโดปามีนที่ปล่อยออกมา) จะต้องเป็นสัดส่วนกับความคลาดเคลื่อนระหว่างที่ได้รับและรางวัลที่คาดหวัง (เช่นหากคาดว่าจะได้รับเงิน 50 สำหรับการทำงานของเขา กิจกรรมโดปามีนควรเป็นสัดส่วนกับ 100 เมื่อหนึ่งคาดว่าจะ 50 แต่ได้รับ 50 กิจกรรมควรส่งสัญญาณเป็นสัดส่วนกับ 500) ดังนั้นความไม่ตรงกันที่มากขึ้นการตอบสนองก็จะยิ่งมากขึ้น อีกกลุ่มย่อยของเซลล์โดปามีนเพียงส่งสัญญาณเมื่อสิ่งเร้ามีความสำคัญต่อพฤติกรรมหรือไม่ให้การตอบสนองแบบไบนารีหรือไม่มีเลย สัญญาณไบนารีเหล่านี้จะผลักดันทิศทางหรือเข้าใกล้พฤติกรรมที่สำคัญ ดังนั้นประชากรโดพามีนสองเซลล์จึงมีโหมดการตอบสนองที่แตกต่างกัน: สัญญาณการเรียนรู้แบบอะนาล็อกหรือการแจ้งเตือนที่สำคัญทั้งหมดหรือไม่มีเลย

กิจกรรมของ Neurone สองโหมด

การวิจัยล่าสุดโดยกลุ่มของ Gutkin ซึ่งดำเนินการร่วมกับนักวิทยาศาสตร์จาก Indiana University และ RAN Institute of Applied Physics ชี้ให้เห็นถึงกลไกที่เป็นไปได้ของผลกระทบของแอลกอฮอล์ที่มีต่อการทำงานของเซลล์ประสาท dopaminergic บทความของพวกเขาเรื่อง“ Dopamine Neurons Change the Type of Excitability in Response to Stimuli” เผยแพร่ใน PLoS Oneนำเสนอแบบจำลองการคำนวณของกิจกรรมของเซลล์ประสาทโดปามีน (DA) ซึ่งอธิบายคุณสมบัติที่สำคัญและแสดงให้เห็นว่าโหมดการตอบสนองของเซลล์ประสาท DA อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับรูปแบบของการป้อนข้อมูลแบบซินแนปติก (รวมถึงจากเปลือกนอกส่วนหน้า)

เมื่ออยู่ในโหมดแรกปริมาณโดปามีนที่ปล่อยออกมาจากเซลล์ประสาท DA จะสะท้อนสัญญาณการเรียนรู้ที่แสดงถึงความแตกต่างระหว่างสิ่งที่สัตว์หรือมนุษย์คาดหวังและสิ่งที่พวกเขาได้รับจริง ๆ จากการกระทำบางอย่าง เมื่ออยู่ในโหมด DA neurone ที่สองการปล่อยโดปามีนทำหน้าที่เป็นสัญญาณไบนารีอ้างอิงที่บ่งบอกว่าเหตุการณ์สำคัญหรือไม่ ดังนั้นผลลัพธ์ของการศึกษาการคำนวณก็หมายความว่า เซลล์ประสาทโดปามีน อาจไม่ใช่ประชากรสองคนที่แตกต่างกัน แต่สามารถเปลี่ยนได้อย่างยืดหยุ่นจากโหมดตอบกลับหนึ่งไปยังอีกโหมดหนึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะของสัญญาณที่ได้รับ

ในการศึกษาที่เกี่ยวข้อง "การมีส่วนร่วมของเซลล์ประสาท GABAergic ที่ซิงโครไนซ์กับเซลล์ประสาท dopaminergic ที่ยิงและระเบิดออก" ซึ่งตีพิมพ์ใน วารสารสรีรวิทยากลุ่มเดียวกันแสดงให้เห็นว่านอกเหนือไปจากการเชื่อมโยงโดยตรงระหว่าง DA และเซลล์ประสาท prefrontal คอร์เทกซ์, ปัจจัยทางประสาททางอ้อมจากเยื่อหุ้มสมอง prefrontal ผ่านการยับยั้ง (GABAergic) เซลล์ประสาท VTA ควรได้รับการพิจารณา โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิจัยพบว่าสัญญาณจากเยื่อหุ้มสมอง prefrontal สามารถทำให้เซลล์ประสาท GABAergic ทำการซิงโครไนซ์ทำให้เกิดการยับยั้งอย่างมากต่อเซลล์ประสาท DA การศึกษาพบว่าในบางกรณีผลยับยั้งดังกล่าวสามารถนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ขัดแย้ง - แทนที่จะระงับการยิง neurone DA และลดการปล่อยโดปามีนพวกเขาสามารถคูณความถี่การยิง DA ที่สูงขึ้น โดปามีนปล่อย และการเสริมแรงเชิงบวก

มันหมายถึงอะไรสำหรับความเข้าใจของเราต่อโรคพิษสุราเรื้อรัง

หลักฐานจากการทดลองแสดงให้เห็นว่าแอลกอฮอล์มีความสามารถในการปรับเปลี่ยนรูปแบบการยิงของ DA neurone ทั้งทางอ้อมผ่านเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าและยับยั้งเซลล์ประสาท VTA และโดยตรงโดยทำหน้าที่ในเซลล์ประสาท DA ต่อ จากการค้นพบในปัจจุบันนักวิจัยตั้งสมมติฐานว่ากลไกใดที่อาจเกี่ยวข้อง

VTA มีเซลล์ประสาท 20,000 DA เกี่ยวกับบุคคลที่ไม่มีแอลกอฮอล์ บางส่วนของสิ่งเหล่านี้ทำหน้าที่ส่งสัญญาณว่าสิ่งกระตุ้นบางอย่างมีความสำคัญในขณะที่ส่วนที่เหลือส่งสัญญาณข้อผิดพลาด ความสมดุลระหว่างสัญญาณทั้งสองประเภทนี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการตัดสินที่ดีและพฤติกรรมที่เหมาะสม แอลกอฮอล์ขัดขวางความสมดุลโดยการเปลี่ยนทั้งรูปแบบของกิจกรรมของระบบประสาทในเยื่อหุ้มสมอง prefrontal และคุณสมบัติ DA neurone การเปลี่ยนแปลงนี้อาจมีอคติต่อเซลล์ประสาทมากกว่าเพื่อส่งสัญญาณความสำคัญเมื่อเทียบกับข้อผิดพลาด ดังนั้นภายใต้อิทธิพลของแอลกอฮอล์การกระตุ้นใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับแอลกอฮอล์นั้นได้รับการปฏิบัติโดยเซลล์ประสาทของ DA ว่ามีความสำคัญด้านพฤติกรรมและสร้างแรงบันดาลใจไม่ว่าจะตรงกับผลลัพธ์ที่คาดการณ์ไว้หรือไม่ก็ตามในขณะที่ไม่มีแอลกอฮอล์ ที่คาดหวังและได้รับกำลังเสริม

ผลกระทบนี้อาจเป็นสาเหตุที่ในที่สุดผู้ติดสุราอาจมีการตอบสนองทางพฤติกรรมที่แคบกว่าช่วงปกติซึ่งกระตุ้นให้พวกเขาแสวงหาแอลกอฮอล์ ในการทำเช่นนั้นพวกเขาอาจไม่รู้ถึงผลที่อาจเกิดขึ้นจากการกระทำของตนหรือแม้ว่าพวกเขาจะสามารถคาดการณ์ผลที่ตามมาได้ แต่การรับรู้นี้ก็มีผลต่อพฤติกรรมของพวกเขาเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย จากการสำรวจพบว่าผู้ติดสุราส่วนใหญ่เข้าใจว่าพวกเขาอาจสูญเสียบ้านและครอบครัวและเสียชีวิตจากการดื่มสุรา แต่สิ่งนี้แทบจะไม่หยุดยั้งพวกเขา เพื่อประเมินผลของการดื่มอย่างถูกต้องเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าของพวกเขาจำเป็นต้องบูรณาการและเรียนรู้ที่จะแสดงถึงความคาดหวังเชิงลบจากพฤติกรรมนี้อย่างเหมาะสมโดยได้รับการสนับสนุนจากสัญญาณการเรียนรู้ที่เสริมแรงจากเซลล์ประสาท DA อย่างไรก็ตามสิ่งนี้อาจไม่เกิดขึ้นเนื่องจากแอลกอฮอล์ (เช่นสารปรับเปลี่ยนอารมณ์อื่น ๆ ) สามารถส่งผลต่อทั้งการทำงานของระบบประสาทในผู้เสพติด prefrontal นอก และเซลล์ประสาท DA ของพวกเขาโดยตรงปิดกั้นการเรียนรู้

การหาวิธีที่จะรักษาสมดุลของการทำงานของโดปามีนในสมองที่ติดอยู่และเพื่อกระตุ้นการตอบสนองทางประสาทที่เพียงพอต่อสิ่งเร้าทางสิ่งแวดล้อมแม้ในขณะที่อยู่ภายใต้อิทธิพลนั้น

สำรวจเพิ่มเติม: หนูที่เครียดจะกินแอลกอฮอล์มากขึ้นและเผยให้เห็นสารเคมีในสมองที่เกี่ยวข้อง

ข้อมูลเพิ่มเติม: Ekaterina O. Morozova et al, Dopamine Neurons เปลี่ยนประเภทของความตื่นเต้นง่ายในการตอบสนองต่อ Stimuli ชีววิทยาเชิงคอมพิวเตอร์ PLOS (2016) DOI: 10.1371 / journal.pcbi.1005233

Ekaterina O. Morozova และคณะ ผลงานของเซลล์ประสาท GABAergic ที่มีการซิงโครไนซ์กับการยิงและการแตกของเซลล์โดปามีน วารสารสรีรวิทยา (2016) DOI: 10.1152 / jn.00232.2016

การอ้างอิงวารสาร: PLoS ONE วารสารสรีรวิทยา ชีววิทยาการคำนวณของ PLoS

ให้บริการโดย: มหาวิทยาลัยวิจัยแห่งชาติโรงเรียนเศรษฐศาสตร์ชั้นสูง

อ่านเพิ่มเติมได้ที่: https://medicalxpress.com/news/2017-03-alcoholism-dynamical-dopamine-imbalance.html#jCp