March 9, 2017
เมาส์พบทางผ่านแผนที่ในรูปโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลโดปามีนซึ่งสะท้อนผลการวิจัยที่โดปามีนชี้นำการเลือกพฤติกรรม เครดิต: Salk Institute
สมมติว่าคุณกำลังหยิบถ้วยผลไม้ในบุฟเฟ่ต์ แต่ในวินาทีสุดท้ายคุณเปลี่ยนเกียร์และคว้าคัพเค้กแทน การตัดสินใจของคุณเป็นเรื่องที่ซับซ้อนของความรู้สึกผิดและการคาดเดาที่น่าน้ำลายสอ แต่ทางกายภาพมันเป็นการเปลี่ยนแปลงง่ายๆ: แทนที่จะเลื่อนไปทางซ้ายมือของคุณไปทางขวา เสี้ยววินาทีดังกล่าวทำให้นักประสาทวิทยาสนใจเพราะพวกเขามีบทบาทสำคัญในโรคที่เกี่ยวข้องกับปัญหาในการเลือกการกระทำเช่นพาร์กินสันและการติดยา
ในเดือนมีนาคม 9 สิ่งพิมพ์ 2017 ออนไลน์ของวารสาร เซลล์ประสาทนักวิทยาศาสตร์ที่ Salk Institute รายงานว่าความเข้มข้นของสารเคมีในสมองที่เรียกว่า โดปามีน ควบคุมการตัดสินใจเกี่ยวกับการกระทำอย่างแม่นยำเพื่อให้การวัดระดับก่อนการตัดสินใจช่วยให้นักวิจัยสามารถทำนายผลลัพธ์ได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์พบว่าการเปลี่ยนระดับโดพามีนเพียงพอที่จะเปลี่ยนแปลงทางเลือกที่จะเกิดขึ้น งานนี้อาจเปิดช่องทางใหม่ในการรักษาความผิดปกติทั้งในกรณีที่บุคคลไม่สามารถเลือกการเคลื่อนไหวเพื่อเริ่มต้นได้เช่นโรคพาร์คินสันเช่นเดียวกับผู้ที่ไม่สามารถหยุดการกระทำซ้ำ ๆ เช่นโรคย้ำคิดย้ำทำ (OCD) หรือ ติดยาเสพติด.
“ เนื่องจากเราไม่สามารถทำอะไรได้มากกว่าหนึ่งอย่างในแต่ละครั้งสมองจึงตัดสินใจตลอดเวลาว่าจะทำอะไรต่อไป” ซินจินผู้ช่วยศาสตราจารย์ในห้องปฏิบัติการประสาทชีววิทยาระดับโมเลกุลของ Salk และผู้เขียนอาวุโสของบทความกล่าว “ ในกรณีส่วนใหญ่สมองของเราจะควบคุมการตัดสินใจเหล่านี้ในระดับที่สูงกว่าการพูดคุยโดยตรงกับกล้ามเนื้อเฉพาะส่วนและนั่นคือสิ่งที่ห้องปฏิบัติการของฉันส่วนใหญ่ต้องการทำความเข้าใจให้ดีขึ้น”
เมื่อเราตัดสินใจที่จะดำเนินการโดยสมัครใจเช่นการผูกเชือกรองเท้าส่วนนอกของสมองของเรา (เยื่อหุ้มสมอง) จะส่งสัญญาณไปยังโครงสร้างที่ลึกกว่าที่เรียกว่า striatum ซึ่งรับโดพามีนเพื่อจัดลำดับเหตุการณ์: ก้มตัวลงคว้า เชือกผูกปม. โรคเกี่ยวกับระบบประสาทเช่นพาร์กินสันทำลายเซลล์ประสาทที่ปล่อยโดปามีนทำให้ความสามารถของบุคคลในการดำเนินการตามคำสั่งต่างๆลดลง ตัวอย่างเช่นหากคุณขอให้ผู้ป่วยพาร์กินสันวาดเป็นรูปตัววีพวกเขาอาจลากเส้นลงไปได้ดีหรือเส้นจะยาวขึ้นก็ได้ แต่พวกเขามีปัญหาสำคัญในการเปลี่ยนจากทิศทางหนึ่งไปอีกทิศทางหนึ่งและใช้เวลานานกว่ามากในการเปลี่ยนแปลง ก่อนที่นักวิจัยจะสามารถพัฒนาวิธีการรักษาที่ตรงเป้าหมายสำหรับโรคดังกล่าวพวกเขาจำเป็นต้องเข้าใจว่าการทำงานของโดปามีนอยู่ในระดับระบบประสาทพื้นฐานในสมองปกติอย่างไร
ทีมของ Jin ได้ออกแบบการศึกษาที่หนูเลือกระหว่างการกดคันโยกหนึ่งในสองอันเพื่อให้ได้น้ำตาล คันโยกอยู่ทางด้านขวาและด้านซ้ายของห้องที่สร้างขึ้นเองโดยมีเครื่องจ่ายยาอยู่ตรงกลาง คันโยกถอยออกจากห้องเมื่อเริ่มการทดลองแต่ละครั้งและปรากฏขึ้นอีกครั้งหลังจากผ่านไปสองวินาทีหรือแปดวินาที หนูเรียนรู้อย่างรวดเร็วว่าเมื่อคันโยกปรากฏขึ้นอีกครั้งหลังจากเวลาสั้นลงการกดคันโยกด้านซ้ายจะทำให้ได้รับการรักษา เมื่อปรากฏขึ้นอีกครั้งหลังจากผ่านไปนานขึ้นการกดคันโยกด้านขวาจะทำให้เกิดการรักษา ดังนั้นทั้งสองฝ่ายจึงแสดงสถานการณ์แบบสองทางเลือกที่ง่ายขึ้นสำหรับหนู - พวกเขาย้ายไปทางด้านซ้ายของห้องในตอนแรก แต่ถ้าคันโยกไม่ปรากฏขึ้นอีกภายในระยะเวลาหนึ่งหนูจะเลื่อนไปทางด้านขวาตาม เกี่ยวกับการตัดสินใจภายใน
“ การออกแบบนี้ช่วยให้เราสามารถถามคำถามที่ไม่เหมือนใครเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในสมองระหว่างการเปลี่ยนจิตใจและร่างกายจากทางเลือกหนึ่งไปสู่อีกทางเลือกหนึ่ง” Hao Li ผู้ร่วมงานวิจัยของ Salk และผู้ร่วมเขียนบทความกล่าว
ในขณะที่หนูทำการทดลองนักวิจัยได้ใช้เทคนิคที่เรียกว่า fast-scan cyclic voltammetry เพื่อวัดความเข้มข้นของโดปามีนในสมองของสัตว์ผ่านอิเล็กโทรดที่ฝังไว้ได้ละเอียดกว่าเส้นผมของมนุษย์มาก เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถวัดขนาดเวลาได้ละเอียดมาก (ในการศึกษานี้การสุ่มตัวอย่างเกิดขึ้น 10 ครั้งต่อวินาที) ดังนั้นจึงสามารถบ่งชี้การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของเคมีในสมอง ผลการวัดโวลแทมเมตรีพบว่าความผันผวนของระดับโดพามีนในสมองมีความสัมพันธ์อย่างแน่นแฟ้นกับการตัดสินใจของสัตว์ นักวิทยาศาสตร์สามารถทำนายการเลือกคันโยกที่กำลังจะมาถึงของสัตว์ได้อย่างแม่นยำโดยพิจารณาจากความเข้มข้นของโดปามีนเพียงอย่างเดียว
ที่น่าสนใจคือหนูตัวอื่น ๆ ที่ได้รับการรักษาโดยการกดคันโยกอย่างใดอย่างหนึ่ง (ดังนั้นการลบองค์ประกอบที่เลือก) พบว่าโดปามีนเพิ่มขึ้นเมื่อการทดลองดำเนินไป แต่ในทางตรงกันข้ามระดับของพวกมันยังคงสูงกว่าค่าพื้นฐาน (ไม่ได้ผันผวนต่ำกว่าค่าพื้นฐาน) ตลอดเวลา บ่งบอกถึงบทบาทการพัฒนาของโดปามีนเมื่อมีการเลือกเกี่ยวข้อง
“ เรารู้สึกตื่นเต้นมากกับการค้นพบนี้เพราะมันบ่งชี้ว่าโดปามีนอาจมีส่วนร่วมในการตัดสินใจอย่างต่อเนื่องนอกเหนือจากบทบาทที่เป็นที่รู้จักกันดีในการเรียนรู้” คริสโตเฟอร์โฮเวิร์ดผู้ร่วมวิจัยของ Salk ผู้เขียนร่วมคนแรกของบทความกล่าวเสริม
เพื่อตรวจสอบว่าระดับโดพามีนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเลือกแทนที่จะเป็นเพียงการเชื่อมโยงกับระดับนี้ทีมงานได้ใช้พันธุวิศวกรรมและเครื่องมือระดับโมเลกุลรวมถึงการกระตุ้นหรือยับยั้งเซลล์ประสาทด้วยแสงในเทคนิคที่เรียกว่าออปโตเจเนติกส์เพื่อจัดการกับระดับโดพามีนในสมองของสัตว์ตามความเป็นจริง เวลา. พวกเขาพบว่าพวกเขาสามารถเปลี่ยนหนูแบบสองทิศทางจากคันโยกตัวเลือกหนึ่งไปยังอีกตัวเลือกหนึ่งโดยการเพิ่มหรือลดระดับโดพามีน
จินกล่าวว่าผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าระดับโดพามีนที่เปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกเกี่ยวข้องกับการเลือกการกระทำอย่างต่อเนื่อง “ เราคิดว่าถ้าเราสามารถฟื้นฟูพลวัตของโดปามีนที่เหมาะสม - ในโรคพาร์คินสัน OCD และการติดยาคนอาจควบคุมพฤติกรรมได้ดีขึ้น นี่เป็นขั้นตอนสำคัญในการทำความเข้าใจว่าจะทำอย่างไรให้สำเร็จ”
อ่านเพิ่มเติมได้ที่: https://medicalxpress.com/news/2017-03-hard-choices-brain-dopamine.html#jCp
;
