วางความปรารถนาในงบประมาณ: โดปามีนและการใช้พลังงาน, การกระทบยอดรางวัลและทรัพยากร (2012)

บทนำ

แนวคิดที่ว่าหน้าที่หลักของโดปามีนคือการให้รางวัลเป็นสื่อกลางที่แพร่หลาย แม้ว่าการถกเถียงกันอย่างมากมาย อย่างไร โดปามีนอาจนำไปสู่การให้รางวัล - หรือแม้ว่าปืนใหญ่และ Palmiter, 2003; ปรีชาญาณ 2004; Berridge, 2007; ไปที่อื่น 2007; Robbins and Roberts, 2007; ซาลาโมน 2007; ชูลท์ซ 2007; Redgrave et al., 2008) การให้รางวัลในฐานะอุปมาการจัดระเบียบสำหรับฟังก์ชั่นโดพามีนแพร่หลายดังนั้นจึงมักจะได้รับการปฏิบัติตามความเป็นจริงแนวโน้มที่เด่นชัดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในโรคอ้วนและวรรณคดีการให้อาหารที่โดปามีน midbrain Kenny, 2010; Volkow et al., 2010; Avena และ Bocarsly, 2011; Berthoud และคณะ, 2011) อย่างไรก็ตามการวิจัยหลายทศวรรษได้บันทึกบทบาทที่ชัดเจนสำหรับโดปามีนในกิจกรรมการมอดูเลตซึ่งแสดงได้ดีที่สุดโดยคุณสมบัติทางจิตของยาที่เพิ่มการส่งสัญญาณโดปามีน ซาลาโมนและเพื่อนร่วมงานโต้เถียงกันมานานแล้วว่าผลหลักของโดปามีนคือการควบคุมกิจกรรมที่พยายามทำให้สัตว์สามารถเอาชนะต้นทุนการตอบสนองที่เกี่ยวข้องกับการติดตามสิ่งเร้าที่มีค่า (ซาลาโมน 2009, 2011) เมื่อเร็ว ๆ นี้การศึกษาทางพันธุกรรมสำรวจยีนที่มีศักยภาพที่ควบคุมกิจกรรมอาสาสมัครได้ชี้ไปที่ยีนที่เกี่ยวข้องกับโดปามีนกับผู้เขียนบางคนแนะนำว่าโดปามีนอาจเป็นตัวแทนของ "เส้นทางสามัญขั้นสุดท้าย" ในการควบคุมกิจกรรมอาสาสมัครLeamy et al., 2008; Kelly และคณะ, 2010; Knab และ Lightfoot, 2010; Mathes และคณะ 2010; การ์แลนด์และคณะ, 2011) แม้จะมีข้อมูลที่น่าสนใจและมีนัยสำคัญซึ่งชี้ให้เห็นว่าโดปามีนมีบทบาทสำคัญในการใช้พลังงาน แต่มุมมองของโดพามีนนี้ถูกบดบังด้วยมุมมองของรางวัล ตัวอย่างเช่นในเอกสารจำนวนมากที่พูดถึงโดปามีนและโรคอ้วน (Geiger et al., 2009; Berridge และคณะ, 2010; Kenny, 2010; Berthoud และคณะ, 2011) บทบาทของโดปามีนในการใช้จ่ายด้านพลังงานไม่ได้รับการพิจารณาด้วยซ้ำแม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าการใช้พลังงานจะแสดงถึงครึ่งหนึ่งของสมการสมดุลพลังงาน

จนถึงขณะนี้ยังไม่มีกรอบการทำงานที่น่าสนใจรวมสองโดปามีนเอฟเฟ็กต์และฟังก์ชั่นสมมุติที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางและผลกระทบที่โดดเด่นน้อยลง แต่สามารถพิสูจน์ได้อย่างเท่าเทียมกันของโดปามีนต่อกิจกรรม ผล dopaminergic ที่เห็นได้ชัดในกิจกรรมมักจะถูกกำหนดกรอบเป็นผลมาจากกระบวนการให้รางวัล ตัวอย่างเช่นบทบาทของโดปามีนในการปรับการหมุนของล้ออาสาสมัครในสัตว์ฟันแทะได้รับการเสนอให้เกิดขึ้นจากการปรับโดปามิเนอร์คิคของรางวัลและการเสริมแรงที่เกี่ยวข้องกับการวิ่งของล้อ (การ์แลนด์และคณะ, 2011; Roberts et al., 2011; Yang et al., 2012) ที่นี่เราพัฒนาสมมติฐานที่หน้าที่หลักของโดปามีนคือการควบคุมการใช้พลังงาน โดยเฉพาะเรายืนยันว่าโดพามีนทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมระหว่างสภาพแวดล้อมภายในและภายนอกที่ตรงกับการใช้พลังงานเชิงพฤติกรรมกับเศรษฐกิจพลังงานสิ่งแวดล้อมที่มีอยู่ทั่วไป เราเสนอว่าโดปามีนควบคุมการใช้พลังงานในสองมิติ: (1) อย่างไร มาก พลังงานเพื่อการใช้จ่าย (แกนอนุรักษ์ - ค่าใช้จ่าย) และ (2) วิธีการ กระจาย หรือจัดสรรพลังงานให้กับกิจกรรมต่างๆ (แกนสำรวจหาประโยชน์อธิบายไว้ด้านล่าง) ในมุมมองนี้ผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับรางวัลของโดปามีนเกิดขึ้นรองจากและในการให้บริการจัดการค่าใช้จ่ายด้านพลังงานแบบปรับตัว เราเป็นหนี้บุญคุณอย่างมากกับผลงานอันสง่างามของ Salamone และมุ่งมั่นที่จะให้ความสำคัญกับบทบาทของโดปามีนในการควบคุมความพยายามและคำวิจารณ์อย่างต่อเนื่องของเขาเกี่ยวกับสมมติฐานการให้รางวัลของโดปามีน สมมติฐานปัจจุบันแสดงถึงการบูรณาการและการขยายความเข้าใจพื้นฐานของเขาไปสู่สมมติฐานที่กว้างขึ้นซึ่งโดปามีนควบคุมทั้งความพยายามและการให้รางวัลอย่างปรับตัวโดยปรับขนาดผลกระทบของประวัติรางวัลก่อนหน้าต่อพฤติกรรมปัจจุบันโดยเกี่ยวกับความพร้อมของพลังงานในสิ่งแวดล้อม

การตรวจสอบโดปามีนในบริบทที่ปรับเปลี่ยนได้กึ่งธรรมชาติ

ด้านล่างนี้ก่อนอื่นเราจะทบทวนการศึกษาล่าสุดจากห้องปฏิบัติการของเราที่ถามถึงความเป็นอันดับหนึ่งของรางวัลในการปรับพฤติกรรมโดปามีนและให้ความสำคัญกับบทบาทในการใช้พลังงาน ต่อจากนั้นเราจะทำอย่างละเอียดเกี่ยวกับสมมติฐานเศรษฐศาสตร์พลังงานของฟังก์ชั่นโดพามีน, ทบทวนวรรณกรรมที่เกี่ยวข้อง เราจะสรุปด้วยการพิจารณาสมมติฐานปัจจุบันในการตรวจสอบบทบาทของโดปามีนในโรคอ้วน น่าเสียดายที่คำว่า“ รางวัล” ถูกใช้อย่างไม่เหมาะสมในวรรณคดีดังที่คนอื่น ๆ ชี้ให้เห็น (แคนนอน, 2004; ซาลาโมนและคณะ, 2005; ซาลาโมน 2006; Yin et al., 2008) โดยเฉพาะอย่างยิ่งคำที่ใช้ไม่ถูกต้องและคลุมเครือในการจับแนวคิดที่แตกต่างกันรวมถึงการตอบสนองทางอารมณ์ (เช่นความชอบอะไรบางอย่าง), การเสริมแรง (ผลที่เพิ่มความน่าจะเป็นของพฤติกรรมก่อนหน้านี้ซ้ำ) สิ่งเร้าที่ตอบสนองความต้องการ อาหาร) และอื่น ๆ ในส่วนแรกของการตรวจสอบนี้เรา (mis-) ใช้คำกว้าง ๆ เหมือนว่ามันถูกนำไปใช้ในวรรณกรรมเป็นคำในร่มเพื่อรวมเข้าด้วยกันและจับประเด็นที่บิดเบือนวรรณกรรมแม้ว่าความแตกต่างทางทฤษฎีระหว่างความคิดที่แตกต่างกัน ต่อจากนั้นเราจะกำหนดรางวัลให้แม่นยำยิ่งขึ้นเมื่อเราพัฒนาสมมติฐานของเรา

โดปามีนที่ยกระดับ: การมีเพศสัมพันธ์ลดลงเป็นรางวัล

โดยปริยายในมุมมองของรางวัลโดปามีนเป็นความคิดที่ว่า โดปามีนช่วยเพิ่มผลกระทบของรางวัลต่อพฤติกรรม. สังเกตุนี่คือการสนับสนุนจากการศึกษามากมายที่แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มโดปามีนเพิ่มความพยายามของสัตว์ที่มีต่อการให้รางวัลในขณะที่การลดโดพามีนลดความพยายาม (ปรีชาญาณและอัล 1978; เทย์เลอร์และร็อบบินส์ 1986; Aberman และคณะ, 1998; Peciña et al., 2003; ตวัด, 2004; Cagniard และคณะ, 2006a,b; Phillips และคณะ, 2007; ซาลาโมน 2009, 2011) ข้อมูลสะสมเหล่านี้ทำให้นักวิจัยหลายคนสรุปได้ว่าโดปามีนเป็นรางวัลหรือแรงจูงใจที่เกี่ยวข้องกับสิ่งกระตุ้นที่เกี่ยวข้องกับรางวัล อีกทางเลือกหนึ่งความไวต่อค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการได้รับรางวัลอาจลดลงโดยโดปามีนที่เพิ่มขึ้น (Phillips และคณะ, 2007; ซาลาโมน 2011) สิ่งที่อนุมานได้จากการศึกษาเหล่านี้แม้ว่าผู้เขียนจะต่อต้านการตีความดังกล่าว (เช่น Salamone) ก็คือโดปามีนปรับความสัมพันธ์ระหว่างรางวัลและพฤติกรรมในลักษณะที่โดปามีนเพิ่มระดับการให้รางวัลอคติทางเลือกพฤติกรรม ยกตัวอย่างเช่นซาลาโมนระบุว่าโดปามีนไม่ได้ปรับรางวัลเลย เขาแสดงให้เห็นว่าโดพามีนอำนวยความสะดวก ความพยายาม. ดังนั้นการแสวงหารางวัลของสัตว์จึงถูกขัดขวางโดยต้นทุนการตอบสนองน้อยลง หลายคนตีความว่านี่เป็นการเพิ่มผลกระทบของรางวัลต่อการเลือกพฤติกรรมไม่ใช่โดยการเปลี่ยนรางวัลเอง แต่โดยการเปลี่ยนแปลงปัจจัย - ต้นทุนตอบสนองซึ่งโดยปกติจะ จำกัด การแสวงหารางวัล

เพื่อตรวจสอบว่าโดปามีนที่เพิ่มขึ้นเปลี่ยนแปลงการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมกึ่งธรรมชาติเราถามว่าการเพิ่มแรงจูงใจที่สังเกตซ้ำ ๆ เพื่อให้รางวัลจะส่งผลให้ความยืดหยุ่นของพฤติกรรมลดลงหรือไม่Beeler et al., 2010) ในการทดสอบสิ่งนี้เราใช้กระบวนทัศน์กรงบ้านซึ่งหนูอาศัยอยู่ในกรงบ้านที่มีอุปกรณ์ผ่าตัดและได้รับอาหารทั้งหมดจากการกดคาน 24 / 7 ไม่มีการ จำกัด อาหารและลูกจ้างได้รับอนุญาตให้ควบคุมการบริโภคด้วยตนเอง คันโยกสองตัวให้อาหารที่หนึ่ง "ถูก" เสมอและต้องการจำนวนที่ต่ำสำหรับการอัดเม็ด (FR20) ในขณะที่อีกอย่างนั้น "แพง" เสมอและต้องการจำนวนของการกดที่เพิ่มขึ้นเมื่อการทดลองดำเนินไป (FR40 – FR200) . คันโยกคันใดที่เปลี่ยนแบบสุ่มทุก 20 – 40 นาที ดังนั้นเพื่อให้ได้ผลตอบแทนสูงสุดจากความพยายามหนูจึงต้องติดตามผลตอบรับรางวัลและดำเนินการสลับคันโยกเป็นระยะเพื่อให้ได้เม็ดราคาถูกที่สุด เราได้ทดสอบชนิด C57BL / 6 (ชุดควบคุม) และ dopamine transporter knock-down (DATkd) ของหนูที่เพิ่มระดับโดปามีนนอกเซลล์ที่เพิ่มขึ้นและเพิ่มกิจกรรมการยิงโดปามีน (จ้วงและอัล 2001; Cagniard และคณะ, 2006b).

เราพบว่าหนูที่มีโดปามีนที่ยกระดับ (DATkd) ได้กดลงบนคันโยกที่มีราคาสูงกว่าหนูที่เป็นสัตว์ป่าชนิดอื่น ๆ อย่างมีนัยสำคัญซึ่งสอดคล้องกับวรรณกรรมก่อนหน้านี้ที่แสดงว่าโดปามีน อย่างไรก็ตามในกรณีนี้ความพยายามที่เพิ่มขึ้นไม่ได้เพิ่มรางวัลเพียงจำนวนของความพยายามที่ใช้ไปสู่รางวัลนั้น การวิเคราะห์โดยละเอียดของข้อมูลแสดงให้เห็นว่า DATkd ไม่ได้รู้สึกถึงหรือไม่รู้ถึงสวิตช์ระหว่างคันโยกเนื่องจากพฤติกรรม peri-switch ของพวกเขานั้นเหมือนกัน ความแตกต่างเกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาที่มั่นคงระหว่างสวิตช์คันซึ่งเมาส์ DATkd กระจายความพยายามของพวกเขาอย่างเท่าเทียมกันกับคันโยกทั้งสองในขณะที่หนูป่าชนิดกดพิเศษคันโยกราคาถูก เพื่อให้เข้าใจกลยุทธ์ที่ดีขึ้นเกี่ยวกับพฤติกรรมของ DATkd เราจะปรับข้อมูลให้เข้ากับแบบจำลองการเรียนรู้ชั่วขณะ (TD)ซัตตันและบาร์โต 1998) ในแบบจำลองเหล่านี้มีพารามิเตอร์สำคัญสองประการคืออัตราการเรียนรู้ที่ควบคุมอัตราที่ข้อมูลรางวัลใหม่ถูกรวมเข้าไปใน (และจางหายไปจาก) ค่าของการกดคันโยกและ "อุณหภูมิผกผัน" ที่ควบคุมระดับที่ค่านั้น อคติทางเลือกพฤติกรรม พารามิเตอร์หลังมักถูกเรียกว่าพารามิเตอร์การสำรวจความได้เปรียบเนื่องจากความลำเอียงที่มากขึ้นส่งผลให้เกิดการใช้ประโยชน์จากการเรียนรู้ในขณะที่การลดความเอนเอียงทำให้การสำรวจมากขึ้น (ซัตตันและบาร์โต 1998; Daw et al., 2006) เราพบว่าไม่มีความแตกต่างระหว่างจีโนไทป์ที่เกี่ยวกับอัตราการเรียนรู้ซึ่งสอดคล้องกับการขาดความแตกต่างในการเรียนรู้ที่สังเกตรอบสวิตช์ แต่ DATkd แสดงอุณหภูมิผกผันลดลง นั่นคือมี ลดลง การมีเพศสัมพันธ์ระหว่างประวัติศาสตร์รางวัลและการเลือกพฤติกรรมของพวกเขา ได้อย่างรวดเร็วก่อนปรากฏนี้ขัดแย้งกัน แม้ว่าหนู DATkd จะทำงานหนักขึ้นเพื่อให้ได้รับรางวัลซึ่งสอดคล้องกับวรรณกรรมหลายทศวรรษ แต่ดูเหมือนว่าจะไม่เกิดขึ้นเนื่องจากการให้รางวัลเพื่อควบคุมพฤติกรรมของพวกเขา ในทางตรงกันข้ามการมีเพศสัมพันธ์ลดลงระหว่างรางวัลและการเลือกพฤติกรรม แทนที่จะให้รางวัลที่มีผลการให้น้ำหนักมากกว่าพฤติกรรมของพวกเขา น้อยลง. โดปามีนที่เพิ่มขึ้นภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ส่งผลให้ลดลงมากกว่าการหาประโยชน์ที่เพิ่มขึ้น น่าสนใจ Salamone และคณะ (ซาลาโมนและคณะ, 2001) ได้แสดงให้เห็นว่าหนูที่มีนิวเคลียส accumbens dopamine พร่องคือ ข้อมูลเพิ่มเติม ขึ้นอยู่กับรางวัลล่าสุดเพื่อเอาชนะต้นทุนการตอบกลับชี้ให้เห็นถึงการสนทนาภายใต้โดปามีนที่ลดลงและ เพิ่มขึ้น การมีเพศสัมพันธ์ระหว่างประวัติรางวัลและทางเลือก

โดปามีนที่ยกระดับ: การปรับความพยายามโดยไม่ต้องเพิ่มการบริโภค

อีกแนวคิดหนึ่งที่บอกเป็นนัยว่าในมุมมองของรางวัลโดปามีนนั้นคือโดปามีนนั่นคือโดยการเพิ่มระดับของพฤติกรรมที่มีอคติจะควบคุมระดับที่สัตว์จะได้รับรางวัล นั่นคือที่ โดปามีนเป็นสื่อกลาง“ ต้องการ”: โดปามีนมากขึ้น, ต้องการมากขึ้น, การแสวงหามากขึ้น (Robinson และ Berridge, 1993; Leyton และคณะ 2002; Volkow et al., 2002; Tindell และคณะ, 2005; Berridge และคณะ, 2010) ผลกระทบของโดปามีนนี้เป็นหัวใจสำคัญของทฤษฎีการเสพติด (Robinson และ Berridge, 2001; Koob และ Volkow, 2010) และอีกไม่นานทฤษฎีโดปามีนและโรคอ้วน (Volkow และ Wise, 2005; Finlayson และคณะ, 2007; Zheng และคณะ, 2009; Berridge และคณะ, 2010; Volkow et al., 2010; Avena และ Bocarsly, 2011; Berthoud และคณะ, 2011) ในการศึกษาการฆาตกรรมครั้งล่าสุดBeeler et al., 2012a) เราถามว่าภายใต้สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันนี้“ ต้องการ” เพิ่มขึ้นสามารถปรับ ในการทดสอบสิ่งนี้เราได้เก็บหนูอีกครั้งในกรงที่บ้านซึ่งมีคันบังคับที่พวกเขาได้รับอาหารทั้งหมดด้วยการกดคันโยกอีกครั้งโดยไม่มีข้อ จำกัด ด้านอาหารอย่างชัดเจน ในกระบวนทัศน์นี้มีเพียงหนึ่งแงะที่ให้อาหารและความต้องการงานสำหรับคันนั้นเพิ่มขึ้นทุกวัน 3 ตลอดการทดลองเริ่มต้นที่ FR5 และสิ้นสุดที่ FR250 สิ่งนี้ทำให้ได้เส้นอุปสงค์ที่แสดงระดับที่หนูปรับการบริโภคประจำวันของพวกเขาเป็นต้นทุนเม็ดปัจจุบัน สมมติว่าโดปามีนเพิ่มมูลค่าของรางวัลและ / หรือลดความไวต่อค่าใช้จ่ายเราคาดว่าหนู DATkd ที่มีโดปามีนที่ยกระดับจะทำให้ค่าโดยสารดีขึ้นในกระบวนทัศน์นี้และดำเนินการต่อในราคาที่สูงกว่าหนูชนิดป่า แม้ว่า DATkd จะแสดงการกดที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยด้วยค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้นโดยรวมพวกเขาแสดงการปรับแบบเดียวกันกับการเพิ่มค่าใช้จ่ายเช่นเดียวกับหนูป่าแบบไม่มีความแตกต่างในการเปลี่ยนแปลงของน้ำหนักตัวหรือความอยู่รอดในการทดลอง ยิ่งกว่านั้นเมื่อข้อมูลมีความเหมาะสมกับแบบจำลองของความยืดหยุ่นของอุปสงค์ (Hursh and Silberberg, 2008) ไม่มีความแตกต่างระหว่างจีโนไทป์ในความยืดหยุ่น ดังนั้นโดพามีนมีผลต่อความพยายามและผลตอบแทนอย่างไร?

การวิเคราะห์ข้อมูลอาหารแต่ละมื้อ (เช่นจำนวนระยะเวลาและขนาดของอาหาร) บ่งชี้ถึงผลกระทบทางพันธุกรรมขนาดใหญ่ที่หนู DATkd กิน ที่มีขนาดใหญ่ แต่ น้อยลง อาหาร นั่นคือถึงแม้ว่าโดปามีนไม่ได้เปลี่ยนการบริโภคโดยรวมอย่างมีนัยสำคัญ แต่ก็เปลี่ยนรูปแบบการรับประทานอาหาร - วิธีที่พวกเขาแจกจ่ายความพยายามและการบริโภคของพวกเขาชั่วคราว ข้อมูลเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นเป็นสาเหตุของความขาดแคลนซึ่งมีส่วนร่วมในกลไกการอนุรักษ์แบบ Homeostatic ทั้งแบบ wild-type และ DATkd เพื่อหลีกเลี่ยงสภาพความขาดแคลนเทียมนี้เราได้ทำการศึกษาสัดส่วนของกรงที่ก้าวหน้าในบ้านซึ่งค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นจะเกิดขึ้นในแต่ละมื้ออาหารหรือการออกแรงกดเนื่องจากค่าใช้จ่ายของเม็ดแต่ละเม็ดเพิ่มขึ้น 2 หลังจากการหยุด 30 ขั้นต่ำของการกดทั้งหมดอัตราส่วนจะถูกรีเซ็ต ด้วยวิธีนี้หนูสามารถเปลี่ยนความพยายามของพวกเขาไปสู่มื้ออาหารที่มีขนาดใหญ่ขึ้นราคาแพงขึ้นหรือเล็กลงราคาถูกกว่าและมื้ออาหารบ่อยขึ้นโดยไม่ลดทอนการบริโภคโดยรวม ในการศึกษานี้เราสังเกตว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักตัวที่สำคัญระหว่างกลุ่มและไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในการบริโภคโดยรวม อย่างไรก็ตามหนู DATkd อีกครั้งกินอาหารที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและแสดงเบรกพอยต์ที่สูงขึ้นภายในอุบาทว์แต่ละตัวซึ่งสอดคล้องกับงานวรรณกรรมก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าโดปามีนที่เพิ่มขึ้นช่วยเพิ่มเบรกพอยต์ในกระบวนทัศน์อัตราส่วนก้าวหน้า อย่างไรก็ตามดังกล่าวข้างต้นความพยายามที่มากขึ้นนี้ถูกชดเชยด้วยมื้ออาหารที่มีความถี่น้อยกว่าเช่นการบริโภคโดยรวมไม่แตกต่างกัน จากการศึกษาเหล่านี้เราได้ข้อสรุปที่สำคัญสองประการ ประการแรกผลกระทบของโดปามีนที่มีต่อการแสวงหาอาหารอย่างน้อยในกระบวนทัศน์นี้ดูเหมือนว่าจะยังคงอยู่ภายใต้การควบคุมแบบใช้อุณหภูมิ ประการที่สองโดปามีนดูเหมือนจะไม่เปลี่ยนแปลง“ ความต้องการ” หรือการแสวงหาอาหารโดยรวมในระดับโลก แต่ดูเหมือนจะปรับเปลี่ยนความพยายามที่เกิดขึ้นภายในช่วงเวลาของการแสวงหาเป้าหมายในท้องถิ่น ในระยะสั้นโดพามีนดูเหมือนจะส่งผลกระทบต่อพลังงานและความพยายาม กระจาย มากกว่าการเพิ่มแรงจูงใจในการทานอาหาร ต่อ se.

เราสังเกตที่นี่ว่าโดปามีนที่เพิ่มขึ้นนั้นไม่ได้ทำให้อุปสงค์ไม่ยืดหยุ่นมากขึ้น นั่นคือ, ทั้งหมด หนู hyperdopaminergic ปรับการบริโภคของพวกเขาเพื่อตอบสนองค่าใช้จ่ายคล้ายกับชนิดป่า บนพื้นผิวสิ่งนี้ขัดแย้งกับการศึกษาจำนวนมากที่ชี้ให้เห็นว่าการกระตุ้นหรือขัดขวางการแพร่กระจายโดปามีนสามารถกระตุ้นหรือลดการตอบสนองที่ใช้ความพยายามตามลำดับ (เช่น Aberman และ Salamone, 1999; Bardgett et al., 2009; ซาลาโมนและคณะ, 2009b) มีอิทธิพลต่อความยืดหยุ่นในการตอบสนองต่อต้นทุน อย่างไรก็ตามเราสังเกตปรากฏการณ์เดียวกับที่พบในการศึกษาเหล่านั้น: โดปามีนช่วยอำนวยความสะดวกมากขึ้นในระหว่างการ การแข่งขัน การแสวงหาอาหารพิสูจน์ได้จากอาหารมื้อใหญ่และจุดพักที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตามเรายังสังเกตด้วยว่าการศึกษาตามเซสชั่นไม่สามารถทำได้ - ความแตกต่างของความพยายามซึ่งเราอาจสรุปการเปลี่ยนแปลงของความยืดหยุ่นไม่จำเป็นต้องมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในการบริโภคและความต้องการโดยรวม อาหารมื้อใหญ่เหล่านั้นถูกชดเชยด้วยมื้ออาหารน้อยลงส่งผลให้เกิดความยืดหยุ่นคล้ายกันโดยรวมในการตอบสนองต่อต้นทุนที่เพิ่มขึ้น โดปามีนที่เพิ่มขึ้นนั้นไม่ได้ผลิตความไม่ยืดหยุ่นในการศึกษาเหล่านี้ไม่ได้หมายความว่าโดปามีนไม่เคยปรับเปลี่ยนความยืดหยุ่นเฉพาะว่าความสัมพันธ์ระหว่างโดปามีนความพยายามและความต้องการอาจซับซ้อนกว่าที่เคยชื่นชมมาก่อน

โดปามีนที่ยกระดับ: ไม่เพิ่มค่า Hedonic หรือการเลือกพฤติกรรมกะ

ความคิดอื่นที่บอกเป็นนัยในโดปามีนและสมมติฐานรางวัลคือ โดพามีนเพิ่มการแสวงหา ที่ต้องการ อาหาร (ซาลาโมนและคณะ, 1991; Cousins ​​และคณะ, 1993; ซาลาโมน 1994; Lowe และ Levine, 2005; Zheng และคณะ, 2009; Berridge และคณะ, 2010; Kenny, 2010; Volkow et al., 2010) โดยทั่วไปแล้วคำว่า "ที่ต้องการ" ถูกกำหนดให้เป็นอาหารที่อร่อยและให้ผลตอบแทนสูง: สิ่งที่มีรสชาติดี จากมุมมองของแรงจูงใจกระตุ้นโดปามีนช่วยเพิ่มแรงจูงใจมากขึ้นที่เกี่ยวข้องกับอาหารที่ต้องการ โต้เถียงเรื่องนี้ซาลาโมนและคณะ (ซาลาโมนและคณะ, 1991; ซาลาโมน 1994) ได้แสดงให้เห็นว่าภายใต้เงื่อนไขการให้อาหารฟรีการตั้งค่าจะไม่เปลี่ยนแปลงโดยฟังก์ชั่นโดพามีน; กล่าวคือโดปามีนไม่เพิ่มแรงจูงใจหรือเปลี่ยนแปลงความชอบด้านอาหารเมื่อไม่มีความต้องการงาน (หรือต่ำ) ในการศึกษาของเขา แต่เมื่อได้รับอาหารที่ต้องการ is เกี่ยวข้องกับค่าใช้จ่ายในการตอบสนองโดปามีนจะเพิ่มความพยายามที่สัตว์จะออกแรงดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของสัตว์ ทางเลือกด้านพฤติกรรม เพื่อการแสวงหาอาหารที่ต้องการมากขึ้น (ซาลาโมน 1994; ซาลาโมนและคณะ, 1994) ซึ่งมักใช้เพื่อแนะนำว่าโดปามีนที่เพิ่มขึ้นนั้นจะเพิ่มการแสวงหาอาหารที่ต้องการในสภาพแวดล้อมการจับเหยื่อตามธรรมชาติโดยการลดความไวต่อต้นทุนที่เกี่ยวข้อง

ในชุดการศึกษาล่าสุด (Beeler et al., 2012b) เราตรวจสอบการมีส่วนร่วมของคุณค่าทางโภชนาการและความชอบหรือคุณค่าการบริโภคความพึงพอใจและการเสริมแรงและถามว่าโดปามีนที่เพิ่มขึ้นสามารถเปลี่ยนแปลงสิ่งเหล่านี้ได้อย่างไร เพื่อทดสอบคุณค่าของรสชาติเพียงอย่างเดียวเราใช้สารให้ความหวานปราศจากแคลอรี่ (ทั้งซูคราโลสและขัณฑสกร) เพื่อทดสอบคุณค่าทางโภชนาการเพียงอย่างเดียวเราใช้เม้าส์ที่ทำให้เกิดอาการผิดปกติที่ไม่มีตัวรับรสหวานและไม่ได้รับรสหวาน (trpm5)Damak et al., 2006; de Araujo และคณะ, 2008) ช่วยให้เราประเมินผลกระทบของสารอาหารเพียงอย่างเดียว ในทั้งสองกรณีเราใช้หนูที่มีและไม่มีการน็อคดาวน์ในตัวขนส่งโดพามีนเพื่อทดสอบผลกระทบของโดปามีนที่ยกระดับ วรรณกรรมแสดงให้เห็นว่าอาหารที่ให้คุณค่าทางความจำมากกว่าจะได้รับผลกระทบมากขึ้นจากโดปามีนที่เพิ่มขึ้น จากนี้เราอาจคาดการณ์ว่าโดปามีนที่เพิ่มขึ้นจะส่งผลกระทบต่อความสุขมากกว่าผลประโยชน์ทางโภชนาการ ก่อนอื่นเราพบว่าทั้งค่าความชอบและคุณค่าทางโภชนาการทำให้การบริโภคและความชอบเพิ่มขึ้น แต่ค่าความชอบแยกจากคุณค่าทางโภชนาการเป็นตัวเสริมที่ไม่ดี นั่นคือหนูจะใช้วิธีการแก้ปัญหาที่ปราศจากแคลอรี่และชอบน้ำ แต่รสชาติที่หวานในกรณีที่ไม่มีค่าแคลอรี่ขาดความสามารถในการทำให้เกิดการปรับอากาศในการทดสอบการปรับสภาพขวดสองขวด ยิ่งไปกว่านั้นในการทดสอบอัตราส่วนความก้าวหน้าซูโครสเหนี่ยวนำให้เกิดการตอบสนองที่เพิ่มขึ้นในการประชุม ในทางตรงกันข้ามสารให้ความหวานปราศจากแคลอรี่เหนี่ยวนำให้เกิดการตอบสนองน้อยลงซึ่งจริง ๆ แล้วลดลงในช่วงการประชุมคล้ายกับสิ่งที่เรียกว่าปรีชาญาณและอัล 1978) เบอริดจ์และโรบินสัน (Robinson และ Berridge, 1993) ได้อธิบายความแตกต่างระหว่าง "ความต้องการ" และ "ความชอบ" ในการติดยาเสพติดที่ผู้ติดยาพัฒนา“ ความต้องการ” สำหรับยาเสพติดโดยไม่ต้อง“ ชอบ”; นั่นคือการแสวงหาสิ่งเสพติดซึ่งเป็นแรงจูงใจในการขับรถเป็นสิ่งที่ไม่ขึ้นอยู่กับผลที่ได้รับ ข้อมูลเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงการแยกความสัมพันธ์อย่างสมบูรณ์ของ“ ความชอบ” โดยไม่ต้อง“ ต้องการ” ซึ่งใคร ๆ ก็สามารถสัมผัสกับการตอบสนองความสุขในเชิงบวกโดยไม่ต้องพัฒนาแรงจูงใจในการเชื่อมโยงที่ขับเคลื่อนการแสวงหาประสบการณ์นั้นในอนาคตBeeler et al., 2012b).

ตรงกันข้ามกับความคาดหวังโดปามีนที่ยกระดับไม่ได้เปลี่ยนแรงจูงใจอย่างมีนัยสำคัญต่อ hedonic รสชาติหวานเพียงอย่างเดียว แต่เพิ่มความพยายามในการผสมผสานรสชาติ / โภชนาการรวมถึงโภชนาการเพียงอย่างเดียว การศึกษาก่อนหน้าของการปลดปล่อยโดปามีนแสดงให้เห็นว่าโดพามีนถูกปล่อยออกมาเพื่อตอบสนองต่อรสชาติเพียงอย่างเดียว (เช่นการใช้ cannulation ภายในช่องปากเพื่อกระตุ้นรสชาติโดยไม่ทำให้เกิดผลข้างเคียง) (ทำเครื่องหมาย et al., 1991; Hajnal และคณะ, 2004; Norgren et al., 2006; de Araujo และคณะ, 2008; Wheeler และคณะ, 2011) เหตุใดเราจึงสังเกตเห็นว่าการลดการเสริมแรงให้มีรสหวานเมื่อขาดโภชนาการ เราทำการศึกษา voltammetry ที่หนูได้สัมผัสกับทั้งซูโครสและแซคคารินเม็ดแต่ละคนมีรสชาติที่ระบุเพื่อให้พวกเขามีโอกาสที่จะแยกแยะและเรียนรู้เกี่ยวกับคุณค่าทางโภชนาการของแต่ละ (Beeler et al., 2012b) จากนั้นเราวัดปริมาณการปลดปล่อยโดปามีนที่เกิดขึ้นในการตอบสนองต่อน้ำตาลซูโครสหรือน้ำตาลเทียม หนูดึงและบริโภคเม็ดทั้งสองประเภทเท่า ๆ กัน อย่างไรก็ตามเมื่อเราวัดการปลดปล่อยโดปามีนปรากฏขึ้นการตอบสนองต่อขัณฑสกรนั้นลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับซูโครส ในการศึกษาติดตามผลพบว่าการลดทอนของโดปามีนชนิดเดียวกันนั้นลดลงเมื่อตอบสนองต่อการชี้นำการทำนายน้ำตาลซูโครสหรือแซคคารินMcCutcheon และคณะ, 2012) การตอบสนองโดพามีนแบบลดทอนต่อรสชาติที่ปราศจากแคลอรี่เพียงอย่างเดียวนั้นสอดคล้องกับการล้อเลียนการสูญเสียการตอบสนองและการสังเกตที่ชัดเจนในการศึกษาพฤติกรรมกับหนู ในระยะสั้นการศึกษาเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าโดปามีนที่เพิ่มขึ้นถึงแม้ว่ามันจะเพิ่มความพยายามและแก้ไขการกระจายของการใช้พลังงาน (เช่นรูปแบบอาหาร) ไม่เปลี่ยนการบริโภคหรือความชอบและไม่เพิ่ม "ต้องการ" ของอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการ .

ในงานตัวเลือกที่เกิดขึ้นพร้อมกันทั่วไป (ซาลาโมน 1994) สัตว์มีทางเลือกระหว่างการกดคันโยกสำหรับอาหารที่ต้องการหรือการรับประทานอาหารแบบมาตรฐานที่มีอิสระในช่วงหนึ่งชั่วโมง ซาลาโมนและเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่าโดปามีนเพิ่มอัตราส่วนของอาหารที่ต้องการต่อการบริโภคแบบมาตรฐาน นั่นคือโดปามีนเปลี่ยนตัวเลือกพฤติกรรมเพื่อสนับสนุนตัวเลือกที่มีราคาแพง แต่เป็นที่ต้องการ หลายคนอนุมานจากงานนี้ที่โดปามีนจะเพิ่มการแสวงหาอาหารที่ต้องการ เราทำการทดสอบการอนุมานนี้โดยทำการทดลองแบบทางเลือกพร้อมกันในกรณีที่หนูสามารถกดอาหารที่ต้องการ (PR2) ไม่ว่าจะเป็นสารให้ความหวานหรือแคลอรี่ที่ไม่มีแคลอรี่ ในกระบวนทัศน์กึ่งยึดถือธรรมชาตินี้เพิ่มโดปามีนตามที่รายงานในการศึกษาความต้องการและการกลับบ้านอัตราส่วนการเลื่อนขั้นการแพร่กระจายของความพยายามไปสู่การใช้พลังงานมากขึ้น (กล่าวคืออุบาทว์ของการกดอีกต่อไป แม้จะมีความพยายามมากขึ้น แต่โดปามีนที่ได้รับการยกระดับไม่ได้เปลี่ยนการเลือกพฤติกรรมของพวกเขาตามที่ปรากฏในอัตราส่วนของอาหารที่ต้องการต่อการรับมาตรฐาน ซาลาโมนแย้งว่าความพยายามที่เพิ่มขึ้นต่ออาหารที่ต้องการซึ่งสังเกตได้ในกระบวนทัศน์ทางเลือกที่เกิดขึ้นพร้อมกันสะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงของความไวต่อการตอบสนองต่อค่าใช้จ่ายและไม่เปลี่ยนความชอบ (ซาลาโมนและคณะ, 2007) ข้อมูลเหล่านี้ยืนยันและขยายการโต้แย้งโดยการปลอมแปลงข้อสรุปว่าความพยายามที่เพิ่มขึ้นที่สังเกตได้ในกระบวนทัศน์ทางเลือกที่เกิดขึ้นพร้อมกันจะเพิ่มการแสวงหารางวัล ในสภาพแวดล้อมกึ่งธรรมชาติเราสังเกตเห็นความพยายามที่เพิ่มขึ้นเช่นเดียวกันกับอาหารที่ต้องการโดยซาลาโมน แต่สิ่งนี้ไม่ได้เปลี่ยนการบริโภคความชอบหรือการเลือกพฤติกรรม แต่สะท้อนถึงกลยุทธ์การใช้พลังงานที่แตกต่างกัน

การบูรณาการรางวัลและการจัดการพลังงานเชิงพฤติกรรม

การค้นพบเหล่านี้ยากที่จะอธิบาย แต่เพียงผู้เดียวในแง่ของทฤษฎีโดปามีนและรางวัลปัจจุบัน (1) แทนที่จะเพิ่มผลกระทบของรางวัลต่อพฤติกรรมเราสังเกตการมีเพศสัมพันธ์ลดลงระหว่างประวัติศาสตร์ของรางวัลและทางเลือกการแนะนำโดปามีนทำให้เกิดการสำรวจมากขึ้น นั่นคือ, น้อยลง การให้น้ำหนักของทางเลือกโดยการให้รางวัล (2) มากกว่าที่จะเป็นกลไกแบบ homeostatic และการส่งเสริมการบริโภคที่มากเกินไปโดปามีนดูเหมือนจะทำงานภายใต้ข้อ จำกัด ของกฎระเบียบแบบโฮมพอต การกระจายความพยายาม ในการแสวงหาอาหารโดยไม่เปลี่ยนแปลงการบริโภคโดยรวม นั่นคือโดปามีนก่อให้เกิดความแข็งแรงมากขึ้น แต่ไม่“ ต้องการ” (3) แทนที่จะเปลี่ยนความพยายามการบริโภคและการเลือกพฤติกรรมให้เป็นอาหารที่ต้องการมากกว่าโดปามีนจะเพิ่มความแข็งแรงโดยไม่ต้องเปลี่ยนการบริโภคความชอบหรือทางเลือก นั่นคือความไวที่ลดลงอย่างเห็นได้ชัดต่อค่าใช้จ่ายไม่ได้เปลี่ยนเป้าหมายที่น่ากิน การศึกษาที่อธิบายทั้งหมดชี้ไปที่ชุดรูปแบบทั่วไป: ที่โดปามีนกำลังปรับพลังงานพฤติกรรม รายจ่าย. การปรับโดปามีนจากความพยายามและค่าใช้จ่ายถูกมองว่าเป็นผลที่ไม่เฉพาะเจาะจง -“ กิจกรรมทั่วไป” - และ / หรือการจัดสรรความพยายามที่เอาชนะค่าใช้จ่ายในการตอบสนองที่เกี่ยวข้องกับการบรรลุเป้าหมาย (ซาลาโมนและคณะ, 2007) ในส่วนที่เหลือของกระดาษเราจะพยายามรวมด้านรางวัลและกิจกรรมการปรับของโดปามีน ในการทำเช่นนั้นเราจะพัฒนามุมมองทางเลือก: ผลกระทบของโดปามีนที่มีต่อรางวัลจะเกิดขึ้นรองลงมาและในการให้บริการในการควบคุมค่าใช้จ่ายด้านพลังงานเชิงพฤติกรรมวางระบบรางวัลในบริบทที่กว้างขึ้นของการคืนค่าพลังงาน

โดปามีน: ระบบการจัดการพลังงานเชิงพฤติกรรม

พลังงานและการใช้งานเป็นสิ่งสำคัญที่สุดสำหรับการปรับตัว ความต้องการและหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดตั้งแต่การควบคุมอุณหภูมิไปจนถึงการสืบพันธุ์ไปจนถึงการจัดหาพลังงานเองล้วนต้องการพลังงาน การบำรุงรักษาอุปทานให้เพียงพออาจถือได้ว่าเป็นคำสั่งที่สำคัญของวิวัฒนาการ ให้ความสำคัญกับระบบที่ควบคุมการแสวงหาการบริโภคและการจัดเก็บพลังงาน แต่ให้ความสำคัญกับระบบที่ควบคุมรายจ่ายน้อยกว่ามาก อย่างไรก็ตามนอกเหนือจากการเป็น“ หุ้นส่วนที่เท่าเทียมกัน” ในการกำหนดสมดุลของพลังงานแล้ว (เช่นการบริโภค - รายจ่าย = ยอดคงเหลือสุทธิ) การกระจายพลังงานไปสู่กิจกรรมต่างๆได้อย่างเหมาะสมนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับตัว นั่นคือสิ่งที่สัตว์ทำกับพลังงานที่มีอยู่นั้นมีความสำคัญพอ ๆ กับการได้รับพลังงาน วิธีการที่ดีที่สุดการใช้จ่ายพลังงานโดยตรงขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ในสภาพแวดล้อมที่อุดมไปด้วยพลังงานการสำรวจการออกกำลังกายและการใช้จ่ายด้านพลังงานเป็นสิ่งที่ปรับเปลี่ยนได้ ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยการใช้ประโยชน์จากประสบการณ์ก่อนหน้านี้และการอนุรักษ์พลังงานซึ่งจะได้รับประโยชน์สูงสุดจากบัคพลังงานที่เป็นที่เลื่องลือของคน ๆ หนึ่งเป็นสิ่งสำคัญ ในมุมมองนี้การจัดการพลังงานที่มีประสิทธิภาพทำให้เกิดการตัดสินใจว่า (1) ฉันต้องใช้พลังงานเท่าใดและ (2) ฉันต้องปรับใช้อย่างรอบคอบหรือคัดเลือกเพียงใด เรากำหนดลักษณะของคำถามสองข้อนี้ว่าเป็นสองแกนของการจัดการพลังงาน: รายจ่ายเทียบกับการอนุรักษ์และสำรวจเทียบกับการใช้ประโยชน์ตามลำดับ (รูปที่ 1).

 

รูปที่ 1 กรอบแนวคิดสองแกนสำหรับควบคุมการใช้พลังงานเชิงพฤติกรรมโดยโดปามีน แกนแนวนอนแสดงถึงบทบาทของโดปามีนในการควบคุมระดับกิจกรรมทั่วไปตามความต่อเนื่องจากกิจกรรมต่ำ (อนุรักษ์) ไปจนถึงกิจกรรมที่สูง (รายจ่าย) แกนแนวตั้งแสดงถึงบทบาทของโดพามีนในการควบคุมความสมดุลระหว่างการสำรวจและการแสวงหาประโยชน์โดยการปรับระดับที่ให้รางวัลแก่ข้อมูลที่มีอคติต่อการกระจายกิจกรรมเชิงพฤติกรรม “ การทำงานของโดปามีน” ถูกตีความอย่างกว้าง ๆ ในที่นี้และอาจรวมถึงความเข้มข้นของโดพามีนนอกเซลล์ในบริเวณเป้าหมายกิจกรรมของเซลล์ประสาทโดปามีน (เช่นอัตราการทำงานของยาชูกำลังความชุกของการระเบิด) แต่ยังรวมถึงพารามิเตอร์ต่างๆเช่นการแสดงออกของตัวรับที่แตกต่างกัน (เช่น D1 และ D2) การแสดงออกและกิจกรรมของ doapmine Transporter (DAT) ตลอดจนคุณสมบัติของการปลดปล่อย vesicular รวมถึงขนาดของสระว่ายน้ำที่ปล่อยได้ง่ายและขนาดถุง ตามหลักการแนวคิดทั่วไปเราเชื่อมโยงการทำงานของโดพามีนที่ลดลงกับการอนุรักษ์และการใช้ประโยชน์ (ควอดแรนท์ด้านซ้ายล่าง) และเพิ่มฟังก์ชันโดพามีนด้วยค่าใช้จ่ายและการสำรวจ (ควอดแรนต์ขวาบน) ตามที่ลูกศรขนาดใหญ่สะท้อน อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงด้านต่างๆของระบบโดปามีน (ตัวอย่างเช่นการเปลี่ยนการแสดงออกสัมพัทธ์ของตัวรับ D1 และ D2) อาจเปลี่ยนความสัมพันธ์นี้ทำให้เกิดพฤติกรรมที่อธิบายโดยจตุภาคอื่น ๆ เช่นค่าใช้จ่ายที่สูงควบคู่ไปกับการใช้ประโยชน์จากข้อมูลรางวัลมากขึ้น ( ด้านขวาล่าง)

ในสมมติฐานปัจจุบันเราเชื่อมโยงค่าใช้จ่ายด้านพลังงานทั้งสองแกนนี้กับฟังก์ชันโดพามีนที่มีเอกสารอย่างดีสองฟังก์ชัน ขั้นแรกเราเชื่อมโยงกับบทบาทของโดปามีนในการควบคุมกิจกรรมทั่วไปกับแกนประหยัดค่าใช้จ่าย ประการที่สองเราขอแนะนำว่าบทบาทของโดปามีนในการให้รางวัลไม่ใช่การปรับเปลี่ยนรางวัลจูงใจและการแสวงหาความอยากอาหาร ต่อ seแต่ต้องใช้ ข้อมูลรางวัล เพื่อควบคุม การกระจาย พลังงานไปสู่กิจกรรมต่าง ๆ เป็นสื่อกลางในแกนสำรวจ - ใช้ประโยชน์ นั่นคือพลังงานควรเลือกใช้อย่างไร? เราจัดทำมุมมองที่สองของโดปามีนในรูปแบบการเรียนรู้ของโดพามีนและรางวัลที่โดปามีนเป็นสื่อกลางในการเรียนรู้ (1) เกี่ยวกับ รางวัล - นั่นคือการกำหนดมูลค่าให้กับสิ่งเร้าที่ชี้นำค่าใช้จ่ายพลังงานและ (2) ระดับที่ให้รางวัลอคติข้อมูลพฤติกรรมทางเลือกที่ จำกัด แกนที่สองสำรวจใช้ประโยชน์เป็น ความกระฉับกระเฉงกระฉับกระเฉง: ฉันต้องใช้ประโยชน์จากทรัพยากรที่มีอยู่อย่างระมัดระวังเพียงใด

โดยเน้นการจัดการค่าใช้จ่ายพลังงานแทนที่จะให้รางวัลการปรับเป็นหน้าที่หลักของโดปามีนการสังเกตที่ยากจะกระทบกันเป็นจำนวนมากสามารถเชื่อมโยงกับอุปมาอุปไมยในการจัดระเบียบกลางเพื่อทำความเข้าใจบทบาทของโดปามีนในพฤติกรรม ในส่วนต่อไปนี้เราจะอธิบายรายละเอียดองค์ประกอบหลักของสมมติฐานนี้ในบริบทของแนวคิดและวรรณกรรมปัจจุบันเกี่ยวกับโดปามีน

ควรสังเกตว่าระบบโดปามีนมีความซับซ้อนและมีหลายแง่มุม นอกเหนือจากความเข้มข้นของโดปามีนนอกเซลล์และอัตราการเผาโดพามีนในเซลล์โทนิคและ phasic "ฟังก์ชั่นโดปามีน" อาจรวมถึงการปรับการปลดปล่อยที่เป้าหมายการปรับการสังเคราะห์บรรจุภัณฑ์แบบ vesicular และสระว่ายน้ำ และเก็บใหม่ ในฐานะที่เป็นการทำให้เข้าใจง่ายที่จำเป็นสำหรับวัตถุประสงค์ของการจัดแสดงนิทรรศการเราจะพูดถึงฟังก์ชั่นโดปามีน "สูง" และ "ต่ำ" ซึ่งเป็นวิธีปฏิบัติที่ไม่ธรรมดาในวรรณคดี ความซับซ้อนที่ปิดบังนี้แสดงให้เห็นถึงกลไกที่เป็นไปได้ซึ่งระบบโดปามีนสามารถออกกฎระเบียบที่มีความยืดหยุ่นและมีความซับซ้อนมากขึ้น ในรูป 1มันเป็นความซับซ้อนเหล่านี้ที่อนุญาตให้เราพิจารณาโดปามีนไม่ได้เป็นเส้นเดี่ยวจากสูงไปต่ำ (ดังที่แสดงในกลาง) แต่เป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งอาจมีช่วงข้ามพื้นที่สองมิติที่แสดง อย่างไรก็ตามการทำความเข้าใจความซับซ้อนเหล่านี้ขึ้นอยู่กับกรอบการตีความที่จะจัดระเบียบข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติม ที่นี่เรามุ่งเน้นไปที่ชัดเจน เกี่ยวกับโครงกระดูก กรอบทางเลือกและไม่พยายามรวบรวมทุกสิ่งที่รู้เกี่ยวกับโดปามีนหรือรายละเอียดทุกกลไกที่อาจเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณโดปามีนซึ่งเป็นความท้าทายที่ทำได้ยากสำหรับกระดาษแผ่นเดียว

Dopamine: เป็นสื่อกลางระหว่างโลกภายในและภายนอก

ระบบโดปามีนถูกแทรกระหว่างสองโลกของสิ่งเร้า: ภายนอกและภายใน ในแง่หนึ่งโดปามีนปรับการตอบสนองของสิ่งมีชีวิตต่อสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อม ในมุมมองการเรียนรู้แบบเสริมแรงของโดปามีนและรางวัล (Montague et al., 1996; Schultz et al., 1997), โดปามีนเป็นสื่อกลางในการเรียนรู้เกี่ยวกับคุณค่าของสิ่งเร้า (รัฐ) และการตอบสนอง (การกระทำ) ที่เหมาะสมที่สุด (Reynolds และคณะ, 2001; ชูลท์ซ 2002; McClure และคณะ, 2003; Daw และ Doya, 2006; วันและ Carelli, 2007; วันและเดือน 2010; Flagel et al., 2010; กันและอัล 2010; วันและเดือน 2011) มุมมองสิ่งจูงใจ - แรงจูงใจระบุว่าโดปามีนเป็นตัวกำหนดระดับแรงจูงใจที่เกี่ยวข้องกับสิ่งเร้าทางสิ่งแวดล้อมโดยเปลี่ยนระดับของสิ่งกระตุ้นทางเลือกพฤติกรรม (Phillips และคณะ, 2003; Berridge, 2004; Roitman และคณะ, 2004; Cagniard และคณะ, 2006b; วันและเดือน 2006; เชียร์และคณะ 2007). ในทั้งสองกรณีแม้ว่าโดพามีนจะแตกต่างกันมากโดยกลไก แต่ก็ปรับเปลี่ยนการตอบสนองของสิ่งมีชีวิตต่อสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อมโลกภายนอก

งานล่าสุดได้แสดงให้เห็นถึงการมีปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างระบบโดปามีนและ Homeostatic ที่ตรวจสอบและส่งสัญญาณข้อมูลเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมภายในองค์กร (Davis et al., 2010a; de Araujo และคณะ, 2010; Figlewicz และ Sipols, 2010; Opland et al., 2010; Vucetic และ Reyes, 2010) โดปามีนในสมอง Midbrain แสดงตัวรับสัญญาณสำหรับสัญญาณการไหลเวียนจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับกลไก homeostatic รวมถึง leptin, ghrelin, orexin และอินซูลิน (สำหรับการตรวจสอบอย่างกว้างขวาง Figlewicz และ Sipols, 2010) นอกเหนือจากการตรวจจับสัญญาณ homeostatic โดยตรงแล้วโดพามีนนิวเคลียสยังได้รับการคาดการณ์จากสารตั้งต้นต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับกลไกการควบคุม homeostatic รวมถึงการคาดคะเน hypothalamic (Opland et al., 2010) เป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าปัจจัยเหล่านี้ปรับเปลี่ยนกระบวนการให้รางวัล ตัวอย่างเช่นมีการเสนอบ่อยครั้งว่าการไหลเวียนของ leptin จะลดกิจกรรมโดปามีนซึ่งจะลดค่ารางวัลของอาหารลงจึงส่งผลให้พฤติกรรมลดลง (Morton และคณะ, 2009; Davis et al., 2010a; Figlewicz และ Sipols, 2010; Opland et al., 2010; Vucetic และ Reyes, 2010) บทบาทที่แน่นอนของปัจจัยการผลิตไฟฟ้าคงตัวเหล่านี้ยังคงเป็นที่ถกเถียงกัน จุดสำคัญที่นี่คือระบบโดปามีนได้รับข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมภายในและสภาวะสภาวะสมดุลของสิ่งมีชีวิตทำให้มันอยู่ในตำแหน่งที่จะใช้ประโยชน์จากความรู้ของสิ่งมีชีวิตในสภาพแวดล้อมตามความต้องการและความต้องการภายใน นั่นคือการปรับพฤติกรรมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพความสัมพันธ์ระหว่างโลกทั้งสองนี้ภายในและภายนอกองค์กรและโลก แน่นอนว่าสมองทั้งหมดได้พัฒนาขึ้นเพื่อเป็นสื่อกลางระหว่างโลกภายในและภายนอก แต่การคาดการณ์ในวงกว้างและกระจายของระบบโดปามีนพร้อมกับปัจจัยการผลิตที่หลากหลายที่มาบรรจบกันและบทบาทที่ชัดเจนในการปรับความหลากหลายของ พฤติกรรมและกระบวนการต่าง ๆ ตั้งแต่แรงจูงใจไปจนถึงการกระทำด้วยมอเตอร์รวมทั้งการอนุรักษ์อย่างสูงในสปีชีส์แสดงให้เห็นว่าในความเป็นจริงมันอาจมีวิวัฒนาการในการมีบทบาทพื้นฐานที่สำคัญในการปรับตัว

โดปามีน: ทำให้เกิดความต้องการในงบประมาณ

ไม่กี่คนที่จะเถียงกับความคิดนี้ที่โดพามีนรวมข้อมูลภายในและภายนอกเพื่อปรับพฤติกรรมให้เข้ากับสภาพแวดล้อมและตอบสนองความต้องการของสิ่งมีชีวิตได้อย่างเหมาะสม คำถามที่ยากคือ อย่างไร โดปามีนบรรลุเป้าหมายนี้หรือไม่? นั่นคือสิ่งที่เป็นหลัก effector กลไกที่โดพามีนปรับพฤติกรรมอย่างไร มุมมองที่เด่นชัดเกือบ hegemonic ก็คือโดปามีนจะปรับกระบวนการให้รางวัลโดยไม่คำนึงว่ามันจะเป็นสื่อกลางในการเรียนรู้เกี่ยวกับการให้รางวัลการแสดงออกของแรงจูงใจหรือการรวมกันของทั้งสองอย่าง สิ่งเหล่านี้ถูกติดตาม วิกฤตสถานที่ของการปรับคือ appetitive: รางวัลเท่าไหร่ที่ทำให้เกิดการแสวงหา

แม้ว่าจะมีการพูดถึงน้อยมากโดพามีนยังปรับระดับกิจกรรม สอดคล้องกับการปรับกิจกรรมนี้ซาลาโมนและเพื่อนร่วมงานได้โต้เถียงกันมานานว่าโดปามีนสามารถปรับความพยายามทั้งสองไปสู่เป้าหมาย (ซาลาโมนและคณะ, 1997, 2005, 2009a) เช่นเดียวกับระดับกิจกรรมทั่วไป (Cousins ​​และคณะ, 1993; Correa et al., 2002) การสังเกตเป็นศูนย์กลางของสมมติฐานปัจจุบัน

เราจะยืนยันว่าโดปามีนควบคุมการใช้พลังงานเพื่อปรับพฤติกรรมให้สอดคล้องกับทรัพยากรพลังงาน นั่นคือโดปามีนไม่ได้ปรับความต้องการมันทำให้มันอยู่ในงบประมาณด้านพลังงาน ในมุมมองนี้ความพร้อมใช้งานด้านพลังงานไม่ใช่รางวัลเป็นปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อการควบคุมพฤติกรรมโดปามีน ในส่วนต่อไปนี้เราจะทำอย่างละเอียดเกี่ยวกับสมมติฐานการจัดการพลังงานของโดปามีนเพื่อพูดคุยถึงกลไกแรกของเอฟเฟกต์ที่โดปามีนควบคุมการใช้พลังงานตามด้วยการอภิปรายของกลไกที่ระบบโดปามีนควบคุมการกระจายพลังงานโดยใช้ข้อมูลรางวัล หลังจากอธิบายอย่างละเอียดแล้วเราจะมุ่งเน้นเฉพาะเรื่องทางเลือกของบทบาทของโดปามีนในโรคอ้วน

Axis I: อนุรักษ์ - ใช้จ่าย

ในส่วนต่อไปนี้เราจะให้รายละเอียดเกี่ยวกับบทบาทของโดปามีนในการปรับการใช้พลังงานตามการอนุรักษ์และค่าใช้จ่ายอย่างต่อเนื่อง ในมุมมองที่พัฒนาขึ้นการควบคุมค่าใช้จ่ายพลังงาน - ทั้งกิจกรรมทั่วไปและความพยายามไปสู่เป้าหมายเฉพาะ - เป็นพื้นฐานของการให้รางวัลโดยอิสระและขึ้นอยู่กับแหล่งพลังงานที่มีอยู่ รางวัลเราจะโต้แย้งมีบทบาทที่แตกต่างในการพิจารณา การกระจายหรือการจัดสรร ของค่าใช้จ่ายพลังงานนั้นแสดงโดยแกนสำรวจหาประโยชน์และกล่าวถึงในหัวข้อ“ แกน II: สำรวจใช้ประโยชน์”

โดปามีนและกิจกรรมทั่วไป: ใช้จ่ายหรือบันทึก?

โดปามีนที่ยกระดับนั้นเกี่ยวข้องกับกิจกรรมที่เพิ่มขึ้นมานานหลายทศวรรษ ยาที่เพิ่มการปลดปล่อยโดปามีนเช่นแอมเฟตามีนโคเคนหรือโดปามีน reuptake ตัวยับยั้งเพิ่มกิจกรรมทั่วไปในมนุษย์และหนู (เคลลี่ 1975; Mogenson และคณะ, 1980; Beninger, 1983; Ahlenius และคณะ, 1987; Carlsson, 1993; Xu และคณะ, 1994; Sedelis และคณะ, 2000; Correa et al., 2002; เดวิดและคณะ, 2005; Viggiano, 2008; Charntikov และคณะ, 2011) การบริหารของ D1 agonists หรือคู่อริเพิ่มและลดกิจกรรมตามลำดับ ยาที่ออกฤทธิ์ของยา D2 ทำหน้าที่คล้ายกับเซลล์ประสาทที่มีหนามปานกลางในการยับยั้ง, ทางเดินอ้อม; แม้กระนั้นพวกเขายังทำหน้าที่เป็น synaptically บนขั้วโดปามีนและกลูตาเมตล่วงหน้าและเป็นตัวรับอัตโนมัติในเซลล์โดพามีน เป็นผลให้ปริมาณต่ำของ quinpirole, agonist D2 จะลดกิจกรรมน่าจะลดการปล่อยโดปามีนผ่านการกระตุ้น autoreceptor ในขณะที่ปริมาณสูงของกิจกรรม quinpirole เพิ่มขึ้นสันนิษฐานว่าผ่านการเปิดใช้งานของผู้รับ D2 ทางอ้อมLomanowska et al., 2004) ในหนูยาเสพติดที่ใช้ในทางที่ผิดซึ่งเป็นกิจกรรมเพิ่มขึ้นของระบบประสาทส่วนกลาง (เช่นมอร์ฟีน) เพิ่มขึ้นซึ่งเชื่อว่าเกิดจากการเพิ่มโดปามีนที่เพิ่มขึ้น (Koek et al., 2012) ยาเสพติดที่บล็อกโดปามีนเก็บเพิ่มกิจกรรม (Billes and Cowley, 2008; Young และคณะ, 2010) และการแสดงออก DAT สัมพันธ์กับกิจกรรมของหัวรถจักร หนูที่มีการแสดงออกที่ลดลงของโดปามีนที่ขนย้ายส่งผลให้โดพามีนโทนิคที่ได้รับการยกระดับสูงขึ้นCagniard และคณะ, 2006a).

แม้ว่าจะมีข้อสงสัยว่าโดปามีนจะปรับกิจกรรมทั่วไป แต่กลไกที่ทำเช่นนั้นไม่เป็นที่เข้าใจ ในความเป็นจริงไม่มีกรอบทั่วไปสำหรับการกำหนดสิ่งที่ "กิจกรรมทั่วไป" หรือเร้าอารมณ์อยู่ในสถานที่แรก (Quinkert และคณะ 2011) ในสัตว์ฟันแทะกิจกรรมโดยทั่วไปจะวัดโดยใช้ทั้งเปิดสนามวิ่งล้อหรือตรวจสอบกิจกรรมการ homecage ระดับที่แต่ละคนสะท้อนถึงระดับกิจกรรมทั่วไปถูกถกเถียงกัน (Dishman, 2008; Viggiano, 2008; เฮสส์และคณะ, 2010; การ์แลนด์และคณะ, 2011) ยกตัวอย่างเช่นสนามเปิดสามารถมองได้ว่าเป็นกิจกรรมทั่วไปพฤติกรรมการสำรวจหรือ "อารมณ์ความรู้สึก" วงล้อวิ่งเนื่องจากการวิ่งนั้นเสริมแรงอย่างมากในหนู (แว็กเนอร์ 2005; Brené et al., 2007; Greenwood และคณะ, 2011) อาจสับสนกับกระบวนการให้รางวัล อย่างไรก็ตามการเพิ่มโดปามีนจะเพิ่มกิจกรรมทั้งสามมาตรการและในทางกลับกันการลดโดปามีนจะลดกิจกรรมในทั้งสามมาตรการ (Ahlenius และคณะ, 1987; จ้วงและอัล 2001; Correa et al., 2002; Leng et al., 2004; Beeler et al., 2006, 2009; Dishman, 2008; Kitanaka และคณะ, 2012).

แทนที่จะดู“ กิจกรรมทั่วไป” ที่แตกต่างจากพฤติกรรมที่มุ่งเน้นเป้าหมายที่ขับเคลื่อนด้วยรางวัลมุมมองทางเลือกคือโดปามีนส่งสัญญาณความพร้อมใช้พลังงานและกำหนดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานไม่ว่าจะเป็นการมุ่งไปสู่กิจกรรมที่เสริมแรงเช่นวิ่งล้อ (หรือ กดคันโยก) ไปที่การสำรวจเช่นในทุ่งโล่งหรือเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ เพื่อทำสิ่งต่างๆที่เหมือนเมาส์ในแต่ละวันในกรงที่ใช้ในบ้าน ในฐานะที่เป็นผู้ใช้ psychostimulant มานานหลายทศวรรษยืนยัน: โดปามีนเป็นพลัง ดังนั้นผลของโดปามีนที่มีต่อกิจกรรมทั่วไปจึงเป็นปัจจัยพื้นฐานขั้นพื้นฐานในการควบคุมการใช้พลังงานโดยการขึ้นหรือลง - การกำหนดว่าจะใช้พลังงานมากแค่ไหนในกิจกรรมเชิงพฤติกรรมที่เป็นอิสระจากกิจกรรมนั้น ๆ เป็นอิสระจากรางวัล.

โดปามีนและความพยายาม: ฉันสามารถซื้อได้เท่าไหร่?

วรรณกรรมประกอบไปด้วยหลักฐานที่แสดงว่าโดปามีนที่เพิ่มขึ้นเพิ่มความพยายามในการตามเป้าหมายซึ่งแสดงให้เห็นว่าเป็นไปตามหลักการของประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในกระบวนทัศน์อัตราส่วนความก้าวหน้าซึ่งหลังจากได้รับรางวัลแต่ละครั้งHodos, 1961) ในอดีตความพยายามของผู้ทดลองในการทดสอบอัตราส่วนแบบก้าวหน้าได้ถูกตีความว่าเป็นการวัดประสิทธิภาพของการตอกย้ำ: นั่นคือวิธีที่ฉันทำงานหนักคือการวัดว่ามีคุณค่าหรือสร้างแรงจูงใจให้รางวัลเป็นอย่างไร (Madden et al., 2007a,b) สิ่งนี้คล้ายคลึงกับการประเมินคุณค่าของบางสิ่งตามราคาที่บางคนเต็มใจจ่าย

อย่างไรก็ตามเบรกพอยต์วัดการพิจารณาผลประโยชน์ต้นทุนโดยปริยายซาลาโมนและคณะ, 2009a). แม้ว่าโดปามีนจะมีส่วนช่วยในการตัดสินใจอย่างต่อเนื่องนี้ แต่บทบาทก็ยังไม่ชัดเจน (ซาลาโมนและคณะ, 1997; Roesch et al., 2007; วันและเดือน 2010, 2011; Ostlund และคณะ, 2010) ในอีกด้านหนึ่งตามที่ถกเถียงกันในทฤษฎีแรงจูงใจ - salience, โดปามีนอาจเพิ่มคุณสมบัติแรงจูงใจของสิ่งเร้าที่เกี่ยวข้องกับการให้รางวัลเป็นหลักเพิ่มการรับรู้ ประโยชน์ (Berridge, 2007; กันและอัล 2010) ในทางกลับกันซาลาโมนและเพื่อนร่วมงานยืนยันว่าโดพามีนลดความไวต่อค่าใช้จ่าย ราคา องค์ประกอบ (ซาลาโมน 2011, ดูสิ่งนี้ด้วย Phillips และคณะ, 2007) ในทั้งสองกรณีผลลัพธ์คือการแสวงหารางวัลที่เพิ่มขึ้นจากการพิจารณาผลประโยชน์ด้านต้นทุนที่เปลี่ยนแปลงไปซึ่งถือเป็นเบรกพอยต์ยกระดับ ในกระบวนทัศน์อัตราส่วนความก้าวหน้าแบบดั้งเดิมเป็นการยากที่จะแยกแยะความเป็นไปได้ทั้งสองนี้เนื่องจากผลลัพธ์ทางพฤติกรรมจะมีลักษณะเหมือนกัน: เพิ่มความพยายามและตอบสนอง อย่างไรก็ตามการศึกษากรงบ้านที่ตรวจสอบข้างต้นสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างสองทางเลือกได้ ถ้าโดปามีนที่เพิ่มขึ้นนั้นเพิ่มความไวต่อการให้รางวัลกระตุ้นให้เกิด "ความต้องการ" และแรงจูงใจที่ทำให้อยากกินมากขึ้นเราก็คาดหวังที่จะเห็นการบริโภคที่มากขึ้น เราไม่ได้สังเกต แต่เราสังเกตการบริโภคการตั้งค่าและการเลือกพฤติกรรมคล้าย ๆ กัน แต่เป็นการเปลี่ยนกลยุทธ์ในการค้นหาการใช้พลังงานมากขึ้น อย่างไรก็ตามมันไม่ถูกต้องที่จะบอกว่าหนู DATkd นั้น ตายด้าน ค่าใช้จ่าย; พวกเขาปรับการบริโภคและความพยายามในการตอบสนองต่อต้นทุนที่เพิ่มขึ้นเช่นเดียวกับหนูป่า ยิ่งไปกว่านั้นในกรอบการเปลี่ยนก้านโยกที่ราคาถูกถ้าคันโยกทำ ไม่ สวิทช์หนู DATkd ชอบคันโยกราคาถูกเหมือนกันกับประเภทป่า ค่อนข้างโดปามีนที่เพิ่มขึ้นดูเหมือนจะเปลี่ยนกลยุทธ์การหาอาหารเพื่อการใช้พลังงานมากขึ้น

ในการพิจารณาการแลกเปลี่ยนที่ดีที่สุดระหว่างต้นทุนและผลประโยชน์ทั้งสองปัจจัยจะเกิดขึ้นในสถานการณ์ ในอีกด้านหนึ่งผลประโยชน์ขึ้นอยู่กับความต้องการ เม็ดอาหารจะมีคุณค่ามากขึ้นและกระตุ้นให้หนูหิวมากขึ้นกว่าอาหารที่กำหนดไว้ บทบาทที่รัฐสร้างแรงบันดาลใจมีบทบาทในการกำหนดรางวัลและการเสริมกำลังมีประวัติศาสตร์อันยาวนานในด้านจิตวิทยาและประสาทวิทยาศาสตร์ (Berridge, 2004) และแสดงถึงพื้นที่การสอบสวน (Dayan และ Balleine, 2002; บัลเล่ต์ 2005; Fontanini และ Katz, 2009; Haase และคณะ, 2009) อย่างไรก็ตามการชื่นชมน้อยกว่ามากคือการประเมินค่าใช้จ่ายอาจเกิดขึ้นโดยบังเอิญ โดยเฉพาะค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับค่าใช้จ่ายใด ๆ ขึ้นอยู่กับทรัพยากรที่มีอยู่ ค่าใช้จ่ายของฮอทด็อก $ 12.00 ของสนามบินไม่ได้รับการประเมินโดยซีอีโอเศรษฐีและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่ยากจน ด้วยสัตว์ฟันแทะทรัพยากรที่คล้ายคลึงกันอาจนำไปใช้ ตัวอย่างเช่นค่าใช้จ่ายล่าช้าอาจมีความสำคัญมากกว่าหากมีเวลา จำกัด (เช่นในช่วงเวลาปฏิบัติการหนึ่งชั่วโมง) เพื่อรับรางวัล ในทำนองเดียวกันค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการกดคานอาจขึ้นอยู่กับความพร้อมใช้งานทั่วไปของพลังงานกับเมาส์ ดังนั้นถ้าโดปามีนลดความไวต่อค่าใช้จ่ายมีการตีความสองแบบ ในครั้งแรกความอ่อนไหวของต้นทุนจะลดลงเมื่อเทียบกับผลประโยชน์ นั่นคือเมื่อเปรียบเทียบต้นทุนและผลตอบแทนโดปามีนจะลดค่าใช้จ่ายลงเพื่อให้ได้รับประโยชน์ (เทียบเท่ากับการเพิ่มมูลค่าสิ่งจูงใจ) ในวินาทีที่โดปามีนปรับความไวต่อราคา สัมพันธ์กับทรัพยากรที่มีอยู่. หากมีพลังงานเหลือเฟือค่าใช้จ่ายในการดำเนินการจะลดลง

ดังนั้นเรายืนยันว่าการควบคุมโดปามีนของความพยายามไม่ขึ้นอยู่กับมูลค่ารางวัล นั่นคือผลกระทบของโดปามีนต่อความพยายามสะท้อนให้เห็นถึงการปรับการใช้พลังงานโดยตรงที่สัมพันธ์กับทรัพยากรพลังงานที่มีอยู่แทนที่จะเป็นผลทางอ้อมของการปรับเปลี่ยนการแลกเปลี่ยนระหว่างต้นทุนและผลตอบแทน เมื่อโดปามีนเพิ่มค่าใช้จ่ายด้านพลังงานโดยทั่วไปดังที่กล่าวไว้ข้างต้นดังนั้นจึงเพิ่มการใช้พลังงานหรือความกระตือรือร้นในการแสวงหาเป้าหมายในกิจกรรมเฉพาะอีกครั้งเราโต้แย้ง เป็นอิสระจากมูลค่ารางวัล: ถ้าคุณมีพลังงานใช้

Axis II: Explore-Exploit

ในส่วนต่อไปนี้เรายืนยันว่ารางวัลนั้นทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางในการจัดการพลังงานโดปามีนซึ่งเป็นสื่อกลาง: การควบคุม การกระจาย ของค่าใช้จ่ายพลังงานซึ่งเราเป็นตัวแทนด้วยแกนสำรวจการใช้ประโยชน์ (รูปที่ 1) ในมุมมองนี้มูลค่าของรางวัลที่เรียนรู้จะกำหนดยูทิลิตี้สัมพันธ์ของกิจกรรมต่างๆ อย่างไรก็ตามสิ่งที่ถูกตรึงบนแกนนี้คือ ระดับ ที่ค่าเหล่านี้ (และความแตกต่างระหว่างพวกเขา) จริงอคติและรูปร่างตัวเลือกพฤติกรรม เรารวมเข้ากับการเรียนรู้การเสริมแรงด้วยแกนนี้และมุมมองเชิงบวกต่อสิ่งกระตุ้นที่พิสูจน์ว่าโดปามีนเป็นสื่อกลางในการเรียนรู้และปรับปรุงค่ารางวัลตามที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางในขณะที่ ยาชูกำลัง โดปามีนตามที่แนะนำในมุมมองสิ่งจูงใจจะปรับผลกระทบของค่าเหล่านี้ต่อการเลือกพฤติกรรมการแสดงออกของค่าที่เรียนรู้ เราปรับขนาดแรงจูงใจนี้อย่างเป็นทางการอีกครั้งในฐานะที่เป็นฟังก์ชั่นภายในการเรียนรู้การเสริมแรงที่ควบคุมระดับการเลือกอคติการเรียนรู้ก่อนการให้รางวัล; นั่นคือใช้ประโยชน์จากการเรียนรู้ที่จัดตั้งขึ้นเท่าใด เรามอบหมายหน้าที่หลังนี้ให้กับยาชูกำลังโดปามีนและตีความว่าเป็นการควบคุม ความประหยัดมัธยัสถ์; นั่นคือการควบคุมความตระหนี่ของการใช้พลังงาน

การเลือกโดปามีนและเป้าหมาย: การเลือกใช้พลังงานอย่างชาญฉลาด

ความประหยัดของรายจ่ายขึ้นอยู่กับทรัพยากรที่มี คนรวยไม่จำเป็นต้องเล่นลิ้นเกี่ยวกับเงินหลายพันดอลลาร์ในขณะที่คนยากจนต้องนับเพนนี ในทำนองเดียวกันสัตว์ที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยพลังไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับการอนุรักษ์พลังงานในขณะที่สัตว์ที่อาศัยอยู่ภายใต้สภาวะขาดแคลนต้องใช้พลังงานอย่างรอบคอบ ดังนั้นการจัดการพลังงานจึงไม่เพียง แต่กำหนดขนาดโดยรวมของค่าใช้จ่ายด้านพลังงานตามที่กล่าวไว้ข้างต้น แต่ยังรวมถึงการจัดสรรให้กับกิจกรรมเฉพาะด้วย

เราเริ่มต้นจากสถานที่ตั้งที่ว่าเมื่อพลังงานพร้อมใช้แล้วการใช้พลังงานจะได้รับการปรับให้เหมาะสมด้วยเหตุผลสองประการ ประการแรกการออกกำลังกายได้รับการแสดงในการศึกษาที่นับไม่ถ้วนเพื่อมีส่วนร่วมอย่างมีนัยสำคัญต่อสุขภาพและอายุยืน (Holloszy et al., 1985; Samorajski et al., 1985; Paffenbarger และคณะ, 1986; Holloszy, 1988; Helmrich et al., 1991; Greendale และคณะ, 1995; บูธและคณะ, 2000; Alevizos et al., 2005; LaMonte และคณะ, 2005; Warburton และคณะ, 2006; Gaesser, 2007; Huffman et al., 2008; Hawley และ Holloszy, 2009; Mercken และคณะ, 2012). ภายใต้สภาวะที่ขาดแคลนสัตว์ต่างๆต้องทำงานอย่างหนักเพื่อหาอาหาร อย่างไรก็ตามภายใต้เงื่อนไขมากมายพวกเขาไม่ได้ ระบบที่เพิ่มการใช้พลังงานเพื่อตอบสนองต่อสภาวะที่มีปริมาณมากจะรักษาระดับกิจกรรมและสุขภาพอย่างน้อยที่สุดก็จะป้องกันไม่ให้สัตว์กลายเป็นไขมันและอาหารที่ย่อยช้าสำหรับอาหารมื้อเย็นของนักล่า ยิ่งไปกว่านั้นหากมีพลังงานก็มีข้อได้เปรียบด้านข้อมูลที่จะได้รับจากการสำรวจซึ่งทำให้สัตว์สามารถเรียนรู้เกี่ยวกับสภาพแวดล้อมของมันได้อย่างเต็มที่ข้อมูลที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ในอนาคต (Behrens et al., 2007). ดังนั้นเมื่อมีพลังงานก็มีเหตุผลที่จะกระตุ้นให้เกิดการใช้จ่ายและการสำรวจพฤติกรรม ในทางตรงกันข้ามเมื่อพลังงานหายากสัตว์จำเป็นต้องอนุรักษ์พลังงานและใช้ประโยชน์จากความรู้ด้านสิ่งแวดล้อมให้มากที่สุด ในสมมติฐานที่พัฒนาขึ้นที่นี่บทบาทของโดปามีนในกระบวนการให้รางวัลเกิดขึ้นเพื่อเป็นกลไกในการจัดสรรพลังงานให้กับกิจกรรมและสิ่งเร้าที่เฉพาะเจาะจง

ในการจัดสรรพลังงานอย่างเหมาะสมนั้นจะต้องมีฟังก์ชันหลักสองอย่าง ประการแรกสิ่งมีชีวิตต้องพิจารณาคุณค่าของสิ่งเร้าและการกระทำในตอนแรก ประการที่สองสิ่งมีชีวิตจำเป็นต้องพิจารณาว่าควรคำนึงถึงค่านิยมเหล่านี้ในระดับใดเมื่อทำการเลือกพฤติกรรม: การใช้จ่ายอย่างประหยัดหรือ“ คำนึงถึงคุณค่า” ควรเป็นอย่างไร? มุมมองสองมุมของโดปามีนและรางวัลการเรียนรู้การเสริมแรงและสมมติฐานแรงจูงใจทำให้ทั้งสองฟังก์ชั่น ในส่วนด้านล่างเราตรวจสอบทั้งฟังก์ชั่นและการมีส่วนร่วมของพวกเขาไปยังแกนสำรวจการใช้ประโยชน์ (รูปที่ 1) แสดงในรูปแบบการเรียนรู้ TD

โดพามีนและการเสริมแรงการเรียนรู้: การบัญชีมูลค่า

ตามที่ระบุไว้ในบทนำคำว่า "รางวัล" อาจคลุมเครือ ที่นี่เราใช้มุมมองข้อมูลและกำหนดรางวัลเป็นข้อมูลผลลัพธ์ที่มีความเป็นบวก คำถามหลักที่ต้องตอบคือสิ่งที่โดปามีนมีบทบาทในการเชื่อมโยงประวัติศาสตร์รางวัลกับตัวเลือกในอนาคต มุมมองการเรียนรู้การเสริมแรงยืนยันว่าโดปามีนปรับเปลี่ยนรูปแบบของ corticostriatal ในการตอบสนองต่อรางวัลคือข้อมูลผลลัพธ์ที่เป็นบวกจึงเป็นสื่อกลางในการเรียนรู้ เกี่ยวกับ สิ่งเร้าและการกระทำที่มีค่า มุมมองที่สร้างแรงบันดาลใจโดยเฉพาะแรงจูงใจ - salience แนะนำโดพามีนปรับ การแสดงออก จากค่าที่เรียนรู้ก่อนหน้านี้ (แรงจูงใจ) สมมติฐานปัจจุบันครอบคลุมทั้งภายในกรอบการเรียนรู้ TD

แบบจำลองความแตกต่างชั่วคราวเป็นคลาสของอัลกอริทึมการเรียนรู้การเสริมแรงที่ได้ถูกนำไปใช้กับการทำความเข้าใจว่าสารตั้งต้นทางประสาทเช่นโดปามีนและปมประสาทเป็นมูลฐานได้อย่างไร ภายในโมเดลเหล่านี้สิ่งเร้าและการกระทำได้รับการกำหนดให้เป็น“ คุณค่า” ซึ่งรวมเอารางวัลในอนาคตทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับสิ่งเร้าหรือการกระทำเหล่านั้น เมื่อเวลาแผ่ออกไปและสัตว์จะเคลื่อนตัวไปข้างหน้าในเวลาที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ผ่านรัฐต่อเนื่อง (กล่าวคือการกำหนดค่าของสิ่งเร้าการกระทำรางวัล) ในแต่ละขั้นตอนไปข้างหน้าทำนายล่วงหน้า (t - 1) เปรียบเทียบกับสิ่งที่ได้รับตามเวลาจริง t บวกกับรางวัลที่คาดว่าจะได้รับในอนาคตนั่นคือการประเมินมูลค่าที่ t. หากมีความคลาดเคลื่อนที่เรียกว่าข้อผิดพลาดในการทำนายค่าก่อนหน้านี้ที่ t - 1 ถูกปรับเพื่อให้เมื่อพบสถานะนั้นอีกครั้งจะมีความแม่นยำมากขึ้น เมื่อสัตว์เดินไปข้างหน้าตรงเวลา t + 1 กระบวนการเดียวกันจะเกิดขึ้นในครั้งนี้การปรับค่าคาดการณ์ของ t โดยเปรียบเทียบกับรางวัลจริงที่ t + 1 บวกกับมูลค่าที่คาดหวังในอนาคต t + 1 และอื่น ๆ ชื่อ TD เกิดขึ้นเนื่องจากการสืบทอดต่อรัฐทั้งหมดซึ่งแต่ละคนมีการทำนายมูลค่าในอนาคตของตัวเองว่า "เหลือ" รางวัลจะถูกปรับทีละขั้นตอน มันเป็นชุดของค่าที่เกี่ยวข้องกับรัฐที่แตกต่างกัน - สิ่งเร้าและการกระทำ - ที่ช่วยให้การทำนายที่แม่นยำของรางวัลในอนาคต กล่าวโดยสรุปก็คืออัลกอริทึมที่เอื้อต่อการลองผิดลองถูกและการเรียนรู้ว่าสัตว์อยู่ที่ไหนเหมือนเช่นเคย ในสื่อและการประเมินมูลค่าที่ถูกต้องของสิ่งเร้าและการกระทำที่เฉพาะเจาะจงจะเกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปเมื่อเวลาผ่านประสบการณ์

แบบจำลองความแตกต่างชั่วคราวมีหน้าที่หลักสองประการ ก่อนอื่นพวกเขาเรียนรู้ ดังที่อธิบายไว้ข้างต้นโดยใช้กฎการอัปเดตตามข้อผิดพลาดในการคาดการณ์พวกเขาจะปรับค่าก่อนหน้าซึ่งเกี่ยวข้องกับสิ่งเร้าและการกระทำ ประการที่สองพวกเขาตัดสินใจ นั่นคือเมื่อคุณมีชุดของค่าแล้วจะมีกฎสำหรับวิธีการใช้ค่าเหล่านั้นในการเลือกการกระทำ ฟังก์ชันทั้งสองนี้เกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์สองตัวที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นอัลฟ่าอัตราการเรียนรู้และเบต้า“ อุณหภูมิ” ตามลำดับ อัตราการเรียนรู้กำหนดว่าข้อมูลใหม่ระดับใดจะปรับเปลี่ยนค่านิยมทั้งน้ำหนักข้อมูลใหม่เทียบกับเก่าและสร้าง "หน้าต่างแห่งการลืม" พารามิเตอร์อุณหภูมิกำหนดระดับที่ข้อมูลค่าปัจจุบัน (เช่นประวัติรางวัล) การเลือกการกระทำมีอคติบ่อยครั้ง เรียกว่าพารามิเตอร์“ สำรวจการใช้ประโยชน์”

หลักฐานสำคัญสนับสนุนบทบาทของโดปามีนในการเรียนรู้การเสริมแรงและการสร้างคอร์ติคอสเตตัลซึ่งจะไม่ถูกตรวจสอบที่นี่ (Montague et al., 1996; Schultz et al., 1997; Reynolds และ Wickens, 2002; ชูลท์ซ 2002, 2010; ปืนใหญ่และ Palmiter, 2003; ปรีชาญาณ 2004; Berridge, 2007; ไปที่อื่น 2007; Redish และคณะ 2007; Robbins and Roberts, 2007; ซาลาโมน 2007; ชูลท์ซ 2007; Dayan และ Niv, 2008; Kheirbek และคณะ, 2008, 2009; Redgrave et al., 2008; Kurth-Nelson และ Redish, 2009; Lovinger, 2010; Lüscherและ Malenka, 2011) ฟังก์ชั่นการเรียนรู้นี้ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับกิจกรรม dasamine phasic ที่ดำเนินการในระยะเวลามิลลิวินาทีและไม่เชื่อว่าจะเป็นตัวแทนของรางวัลโดยตรง แต่จากภาพวาดของการเรียนรู้ TD ตามที่อธิบายไว้ข้างต้นเชื่อว่าโดปามีน phasic จะเข้ารหัสข้อผิดพลาดในการทำนาย โดยการส่งสัญญาณรางวัลที่ไม่คาดคิดหรือความล้มเหลวของรางวัลที่คาดหวังSchultz et al., 1997; ชูลท์ซ 2007; Flagel et al., 2010; Brown และคณะ, 2011; วันและเดือน 2011), phasic dopamine ปรับปรุงค่าที่เกี่ยวข้องกับสิ่งเร้าและการกระทำโดยการเปลี่ยนน้ำหนัก synaptic ผ่านผลกระทบที่มีต่อความเป็นพลาสติก corticostriatal ภายในสมมติฐานปัจจุบันเรายอมรับและดูฟังก์ชั่นนี้ของ phasic dopamine ในการปรับปรุงค่าตามความหมายฟังก์ชั่นการบัญชี: dopamine ไม่ได้ตั้งค่าสร้างหรือปรับขนาดตามอำเภอใจ แต่ทำหน้าที่ส่งสัญญาณการสอนเพื่อปรับการเรียนรู้ให้ถูกต้อง คุณค่าที่เกี่ยวข้องกับสิ่งเร้าและการกระทำ ฟังก์ชั่นของโดปามีนนี้พยายามที่จะ“ ได้รับคุณค่าที่ถูกต้อง”: คุณลักษณะพื้นฐานของงบประมาณที่ประสบความสำเร็จคือการได้ตัวเลขที่ถูกต้อง นั่นคือฟังก์ชั่นที่มีรายละเอียดสูงและกลไกของโดปามีนในการเรียนรู้การเสริมกำลังช่วยให้สัตว์เรียนรู้เกี่ยวกับสภาพแวดล้อมของมัน ตามลำดับ เพื่อจัดสรรและใช้พลังงานที่มีอยู่ให้ดีขึ้น

โดปามีนและแรงจูงใจ - ความสดใส: การจัดสรรงบประมาณด้านพลังงาน

ในทางตรงกันข้ามมุมมองที่กระตุ้นแรงบันดาลใจของโดปามีนในทางกลับกันนั้น ส่งผลกระทบ ของสิ่งเร้าที่เกี่ยวข้องกับรางวัลในการเลือกพฤติกรรม (Cagniard และคณะ, 2006b; Berridge, 2007) นั่นคือโดปามีนจะปรับระดับของค่าตอบแทนที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมอคติกระตุ้น โดยทั่วไปแล้วโดปามีนที่เพิ่มขึ้นนั้นถูกมองว่าเป็นการเพิ่มแรงจูงใจและปรับพฤติกรรมที่น่ารับประทาน นั่นคือการกระตุ้นให้เกิด“ ความต้องการ” ที่มากขึ้นมุมมองนี้สอดคล้องกับทศวรรษของวรรณกรรมที่แสดงผลโดปามีนที่เพิ่มขึ้นในการแสวงหาเป้าหมายและความพยายามที่เพิ่มขึ้นดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ในสาระสำคัญนี้อาจเป็นแนวความคิดที่เพิ่มขึ้น การแสวงหาผลประโยชน์ ของการเรียนรู้ที่ได้รับรางวัล: คุณค่าของการแสดงออกมีอคติมากกว่าในการเลือกพฤติกรรม อย่างไรก็ตามหากการเพิ่มโดปามีนส่งผลให้มีการเอารัดเอาเปรียบมากขึ้นใคร ๆ ก็อาจคาดหวังว่าการลดโดปามีนจะส่งผลให้มีการสำรวจมากขึ้น นั่นคือพฤติกรรมจะเป็น น้อยลง เอนเอียงจากข้อมูลรางวัล อย่างไรก็ตามจากความรู้ของเราไม่มีข้อมูลใดที่แสดงให้เห็นถึงการสำรวจที่เพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากโดปามีนที่ลดลง แต่โดพามีนที่ลดลงนั้นสัมพันธ์กับกิจกรรมที่ลดลงและพฤติกรรมการสำรวจ ในการศึกษาความยืดหยุ่นของพฤติกรรมกรงบ้านที่อธิบายไว้ข้างต้นเราพบว่าโดปามีนที่ยกระดับลดการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างประวัติศาสตร์ของรางวัลและตัวเลือก การสำรวจไม่เอารัดเอาเปรียบสอดคล้องกับการศึกษานอกสถานที่เป็นเวลาหลายสิบปีแสดงให้เห็นถึงกิจกรรมการสำรวจที่เพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากโดปามีนที่เพิ่มขึ้น (เช่น จ้วงและอัล 2001) สอดคล้องกับสมมติฐานปัจจุบันการคำนวณล่าสุดของฮัมฟรีส์และเพื่อนร่วมงาน (Humphries et al., 2012) แสดงให้เห็นว่าโดปามีนโทนิคสามารถปรับการแลกเปลี่ยนระหว่างการสำรวจและการใช้ประโยชน์ ในรูปแบบของพวกเขาผลกระทบของโดปามีนต่อการแลกเปลี่ยนนี้นั้นซับซ้อนและขึ้นอยู่กับความเข้มข้น แต่บ่งชี้ว่าโดปามีนที่สูงสามารถทำให้เกิดพฤติกรรมการสำรวจ

เราเสนอว่ามุมมองที่กระตุ้นสิ่งกระตุ้นของโดปามีนซึ่งโดปามีนทำการวัดระดับของการให้รางวัลที่มีอิทธิพลต่อการเลือกพฤติกรรมจับกลไกที่สำคัญที่สุดในการจัดการค่าใช้จ่ายพลังงานโดปามีน โดยการปรับสมดุลระหว่างการสำรวจและการใช้ประโยชน์โดปามีนจะควบคุมความสิ้นเปลืองพลังงาน ตรงกันข้ามกับทฤษฎีในปัจจุบันของแรงจูงใจ - นูนขึ้นเราอ้างว่าโดปามีนทำหน้าที่ในทิศทางตรงกันข้ามกับสิ่งที่ถูกตีความกันอย่างกว้างขวางว่า: โดปามีนช่วย การสำรวจ; นั่นคือ, ลดลง การให้น้ำหนักของการเลือกพฤติกรรมโดยการให้รางวัลตามตัวอักษรแม้ว่าจะเป็นงานของฮัมฟรีส์และคณะ (Humphries et al., 2012) แสดงให้เห็นว่าการทำงานที่แม่นยำของฟังก์ชั่นโดปามีนนี้มีความซับซ้อน ความพยายามที่เพิ่มขึ้นในการแสวงหารางวัลที่สังเกตได้จากฟังก์ชั่นโดปามีนที่ปรับปรุงแล้วในมุมมองนี้ไม่ได้เกิดขึ้นจากการเพิ่มมูลค่าของรางวัล แต่เป็นผลมาจากสัญญาณโดปามีน ใช้จ่าย พลังงานและประหยัดน้อยลงในการแสวงหาเป้าหมาย

แม้ว่าด้วยบทบาทในการเรียนรู้การเสริมแรง (phasic) โดปามีนมีส่วนช่วยในการเรียนรู้เกี่ยวกับคุณค่าช่วงของแกนตั้งในรูป 1 ไม่ได้แสดงถึงคุณค่า ต่อ seจากระดับที่น้อยกว่าไปสู่ระดับที่สูงขึ้น แต่ระดับที่กำหนดค่าไว้ อคติ หรือการเลือกพฤติกรรมโดยตรงตั้งแต่ความต่อเนื่องตั้งแต่การเลือกอย่างหนักหน่วง (การใช้ประโยชน์) ไปจนถึงอิทธิพลน้อยที่สุด (สำรวจ) สิ่งนี้อาจตีความได้ว่าเป็นแกนความประหยัดที่การแสวงหาผลประโยชน์มากขึ้นจะเพิ่มรางวัลสำหรับพลังงานที่ใช้ในขณะที่การหาประโยชน์ที่ลดลงช่วยให้การสำรวจและการใช้พลังงานมากขึ้น

ค่านิยมที่ได้เรียนรู้โดยตรงนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการอย่างไรและเพียงใดขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการที่เห็นได้ชัดที่สุดคือสภาวะที่สร้างแรงบันดาลใจของสิ่งมีชีวิต“ ความสงบ” ใน“ แรงจูงใจ - ความรู้สึก” โดยคำนึงถึงสภาพแวดล้อมภายในของสิ่งมีชีวิต ภายนอก ต้องคำนึงถึงสภาพแวดล้อมด้วยโดยเฉพาะความพร้อมของรางวัลโดยเฉพาะพลังงาน ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นความร่ำรวยของสภาพแวดล้อมเป็นตัวกำหนดว่าสัตว์จำเป็นต้องประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานเพียงใดและต้องการใช้ประโยชน์จากการเรียนรู้ก่อนหน้านี้ให้มากที่สุด Niv et al. (2007) ได้แนะนำว่าโดพามีนโทนิคจะให้รางวัลโดยเฉลี่ยเมื่อเวลาผ่านไปซึ่งเป็นรูปแบบที่เชื่อมโยงความอุดมสมบูรณ์ของญาติหรือความขาดแคลนของรางวัลในสภาพแวดล้อมที่มีความแข็งแรงเชิงพฤติกรรม ในรูปแบบที่เสนอโดย Niv รางวัลเฉลี่ยที่สูงขึ้นจะทำให้เกิดความแข็งแรงของพฤติกรรมมากขึ้นเพื่อลดต้นทุนโอกาส นั่นคือสภาพแวดล้อมที่อุดมไปด้วยมากขึ้นที่หายไปโดยไม่มีการใช้งานที่มีสีสันอธิบายว่า "ค่าใช้จ่ายของความเฉื่อยชา" มุ่งเน้นไปที่ความพร้อมใช้พลังงานโดยเฉพาะเราแบ่งปันมุมมองนี้ว่าโทนิคโทนิกส่งสัญญาณความอุดมสมบูรณ์หรือขาดแคลนพลังงานในสิ่งแวดล้อม ล่วงเวลา. อย่างไรก็ตามในมุมมองปัจจุบันแทนที่จะดูความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นที่เกี่ยวข้องกับโดปามีนเป็นการกระตุ้นให้เกิดการเอารัดเอาเปรียบมากขึ้นเพื่อลดค่าใช้จ่ายโอกาสเราขอแนะนำให้โดปามีนที่เพิ่มขึ้นสะท้อนให้เห็นถึงความอุดมสมบูรณ์ของพลังงาน น้อยลง การแสวงหาผลประโยชน์; นั่นคือพฤติกรรมประหยัดพลังงานน้อยกว่านิยมการสำรวจ (แต่ไม่ได้ใช้งาน)

ในที่สุดมันก็เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าค่าเรียนรู้สามารถเป็นส่วนหนึ่งของระบบเป้าหมายหรือนิสัย (Daw et al., 2005; Balleine และคณะ, 2007) สัมพันธ์กันบ่อยครั้งกับ dorsomedial และ dorsolateral striatum ตามลำดับ (หยินและนอลตัน 2006; Balleine และ O'Doherty, 2010) ในแบบจำลอง TD นั้นระบบจะทำหน้าที่เป็น "แคช" หรือ "แบบจำลองฟรี" ซึ่งค่าของสิ่งเร้าและการกระทำนั้นไม่อาจพิสูจน์ได้ นั่นคือวิธีที่ได้รับค่าเหล่านั้นไม่สามารถใช้ได้สำหรับการตรวจสอบ ในทางตรงกันข้ามพฤติกรรมที่มุ่งเป้าหมายมีความสัมพันธ์กับระบบ“ ตามโมเดล” ซึ่งมี“ ต้นไม้” ของรัฐและค่าที่เกี่ยวข้องของพวกมันจะถูกนำเสนออย่างชัดเจนเพื่อให้สัตว์สามารถจงใจค้นหาต้นไม้เพื่อกำหนดว่าค่าที่ใบไม้ใด ๆ ค่าเหล่านั้นเทียบกับรัฐที่สร้างแรงบันดาลใจในปัจจุบัน ในทางตรงกันข้ามนิสัยหรือระบบแคชนั้นเชื่อว่าไม่มีความรู้สึกต่อแรงจูงใจแม้จะเป็นสิ่งสำคัญ แต่ก็ไม่ได้รู้สึกถึงการเรียนรู้ใหม่ (Balleine และ O'Doherty, 2010) แม่นยำเนื่องจากค่าแคชไม่สามารถ "ตรวจสอบ" เกี่ยวกับเป้าหมายปัจจุบันได้พฤติกรรมที่เป็นนิสัยที่ยึดตามค่าแคชจะถูกปล่อยออกมาเพื่อตอบสนองต่อการนำเสนอสิ่งเร้าแม้ในกรณีที่ไม่มีแรงจูงใจจนกว่าค่าแคชจะผลักดันพฤติกรรมนั้น ในโมเดล TD พารามิเตอร์อุณหภูมิจะปรับระดับที่พฤติกรรมไบอัสจะกระทำโดยไม่คำนึงถึงแหล่งที่มาของค่าเหล่านั้นกล่าวคือไม่ว่าจะเป็นส่วนหนึ่งของแคชระบบที่ไม่มีโมเดลหรืออิงโมเดล คำถามที่เกิดขึ้นจึงเป็นไปได้ว่ากฎระเบียบโดปามีนของการสำรวจการเอารัดเอาเปรียบที่แนะนำที่นี่มีผลบังคับใช้กับทั้งระบบนิสัยและการกำหนดเป้าหมายอย่างเท่าเทียมกันหรือไม่คำถามที่เราไม่สามารถตอบได้ ตราบเท่าที่โดปามีนที่ลดลงอาจทำให้เกิดการเอารัดเอาเปรียบทะลักและอนุรักษ์เพิ่มการควบคุมก่อนการเรียนรู้ที่มีต่อพฤติกรรมการให้รางวัล / พลังงานในสภาพแวดล้อมที่ไม่ดีและ hypodopaminergia อาจโดยการเพิ่มอิทธิพลของการเรียนรู้ที่กำหนดขึ้น ระบบแม้ว่าสิ่งนี้จะต้องมีการสอบสวนอย่างชัดเจน

โดพามีนและค่าใช้จ่ายพลังงานที่เปลี่ยนแปลง: กลับสู่เส้นทาง GO และ NOGO

เป้าหมายหลักของโดปามีนซึ่งเกี่ยวข้องอย่างกว้างขวางกับบทบาทของโดปามีนในการให้รางวัลและการควบคุมมอเตอร์คือ striatum (Albin และคณะ, 1989, 1995; Alexander et al., 1990; มิงค์, 1996; Everitt และ Robbins, 2005; Cagniard และคณะ, 2006b; Balleine และคณะ, 2007; Nicola, 2007; DeLong และ Wichmann, 2009; ปรีชาญาณ 2009; ฮาเบอร์และ Knutson, 2010; ฮัมฟรีส์และเพรสคอตต์ 2010; Sesack and Grace, 2010) striatum เป็นจุดเริ่มต้นหลักสำหรับอินพุตเยื่อหุ้มสมอง (Bolam และคณะ 2000) ที่ถูกประมวลผลผ่านปมประสาทฐานในที่สุดก็กลับไปที่เยื่อหุ้มสมองประกอบด้วยที่รู้จักกันดีลูป corticostriatal ห่วง (Alexander et al., 1990; Alexander และ Crutcher, 1990; อเล็กซานเดอร์ 1994; Middleton และ Strick, 2000; ฮาเบอร์ 2003; Lehéricy et al., 2005) Corticostriatal โพรเซสซิงเกิดขึ้นผ่านทางเดินคู่ขนาน (ไม่รวมเส้นทางไฮเปอร์ไดเร็กต์) ทางตรงและทางอ้อมที่อำนวยความสะดวกและยับยั้งการส่งผ่าน corticostriatal (Albin และคณะ, 1995; มิงค์, 1996) ตามลำดับบางครั้งเรียกว่าเส้นทาง GO และ NOGO (โคเฮนและแฟรงค์ 2009) เส้นทาง GO ส่วนใหญ่แสดง D1 ในขณะที่ NOGO แสดง D2 (Surmeier และคณะ 2007) เช่นการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมโดปามีนช่วยเพิ่มกิจกรรมในเส้นทาง GO ที่อำนวยความสะดวกและลดกิจกรรมในเส้นทาง NOGO ที่ยับยั้ง ในทางกลับกันโดพามีนที่ลดลงส่งผลให้มีกิจกรรม GO น้อยลงและเพิ่มกิจกรรมของ NOGO ซึ่งเป็นแนวคิดหลักในการชะลอตัวของมอเตอร์ในโรคพาร์คินสัน (Albin และคณะ, 1989; มิงค์, 1996) คำอธิบายการใช้งานแบบคลาสสิกสำหรับสถาปัตยกรรมทางเดินคู่นี้คือ“ การเลือกที่เน้น” แนวคิดที่ว่า GO pathway นั้นแยกและอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนไหวของมอเตอร์ที่เลือกในขณะที่ทางเดิน NOGO ยับยั้งการแข่งขันและเสียงรบกวนภายนอกมิงค์, 1996).

อย่างไรก็ตามสถาปัตยกรรมเดียวกันนี้สามารถตีความได้ว่าเป็นกลไกเอฟเฟกต์สำหรับควบคุมการใช้พลังงาน ด้วยการเปลี่ยนความสมดุลระหว่างเส้นทาง GO และ NOGO โดพามีนควบคุมทั้งปริมาณรวมของระบบ corticostriatal รวมถึงการปรับการเลือกจำเพาะ (Beeler, 2011) โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดปามีนที่เพิ่มขึ้นจะสนับสนุนเส้นทาง GO และลดเส้นทาง NOGO สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดการส่งผ่าน corticostriatal โดยรวมมากขึ้นและการสำรวจที่มากขึ้นเนื่องจากการกระทำที่เป็นไปได้ในการป้อนข้อมูลของ corticostriatal ไปยังทางเดิน GO เผชิญกับความขัดแย้งน้อยลงในเส้นทางยับยั้ง NOGO ซึ่งช่วยลดข้อ จำกัด ในทางตรงกันข้ามเมื่อโดปามีนลดลงจะมีการยับยั้งมากขึ้นกิจกรรม NOGO ส่งผลให้ปริมาณของ corticostriatal โดยรวมลดลงและการแสวงหาผลประโยชน์ที่มากขึ้นเนื่องจากการกระทำที่เลือกผ่านทางเดิน GO จะต้องแข็งแกร่งพอที่จะเอาชนะอิทธิพลยับยั้งของเส้นทาง NOGO เห็นไหม Frank et al., 2009) นี่เป็นพื้นฐานสำหรับการทำความเข้าใจว่าโดปามีนที่เพิ่มขึ้นสามารถ เพิ่ม กิจกรรมโดยรวมเช่นเดียวกับ ลดลง การเลือกสรรของกิจกรรมนั้นคือเพิ่มการใช้พลังงานและการสำรวจ ในทางตรงข้ามโดพามีนที่ลดลงจะลดกิจกรรมโดยรวม แต่เพิ่มการเลือกสรรส่งผลให้ค่าใช้จ่ายพลังงานลดลงและเพิ่มขึ้น การแสวงหาผลประโยชน์ (รูป 2) การสนทนาอย่างละเอียดมากขึ้นเกี่ยวกับบทบาทของโดปามีนในการปรับปริมาณของ corticostriatal สามารถพบได้ที่อื่น (Beeler, 2011) สถาปัตยกรรมทางเดินคู่นี้จะให้พื้นฐานที่เป็นไปได้สำหรับการปรับค่าใช้จ่ายพลังงานตามแกนสองแกนที่อธิบายไว้: การควบคุมโดยรวม, กิจกรรมทั่วไป (การอนุรักษ์ - ค่าใช้จ่าย) ในมือข้างหนึ่งและอีกด้านหนึ่ง ถูกเอาเปรียบแกนสำรวจเอาเปรียบ

 

รูปที่ 2 บทบาทของการมอดูเลตทางเดินตรงและทางอ้อมของปริมาณสารคอร์ติคอสเตอรัลในการควบคุมการใช้พลังงาน cortatostal-thalamocortical ลูปผ่าน gangia basal ผ่านทางเดินสองทาง, ทางตรง, nigrostriatal (“ GO”) และทางอ้อม, striatopallidal (“ NOGO”), แสดงความเด่น D1 และ D2 dopamine receptors ทำหน้าที่ใน D1 ในทางเดิน GO (กล่องโทนสีแดง), โดปามีนจะยับยั้งการส่งผ่าน corticostriatal ที่เอื้อต่อการทำกิจกรรมในขณะที่การกระตุ้นโดปามีนของ D2 ช่วยยับยั้ง NOGO ทางเดิน (กล่องโทนสีน้ำเงิน) ยังช่วยลดกิจกรรมการยับยั้ง ในทางกลับกันการลดลงของโดปามีนจะลดการยับยั้งการยับยั้ง D1 ของเส้นทางเดินของ GO และการยับยั้งการไกล่เกลี่ยของการยับยั้งเส้นทาง NOGO ของ D2 ซึ่งทั้งคู่ทำหน้าที่ จำกัด การรับส่ง corticostriatal ผลโดปามีนเหล่านี้แสดงโดยลูกศรสีเขียวสำหรับเส้นทาง GO แสดงการอำนวยความสะดวกในการรับส่งข้อมูล corticostriatal และลูกศรหยุดสีแดงสำหรับเส้นทาง NOGO ที่แสดงถึงการยับยั้งการรับส่งข้อมูล corticostriatal ผลที่ตามมาของการเพิ่มขึ้นและลดลงของโดปามีนต่อการใช้จ่ายและการกระจายพลังงานสรุปไว้ด้านล่างด้วยสองแกน (การอนุรักษ์ - การใช้จ่ายและการสำรวจ - หาประโยชน์) ทรุดฮวบลงบนการ จำกัด การใช้พลังงานในระดับเดียว ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานที่ขยายตัว (ค่าใช้จ่ายสูงกระจายไปตามกิจกรรมเชิงพฤติกรรมเช่นการสำรวจ) ซึ่งการใช้พลังงานที่ จำกัด นั้นถูกแสดงด้วยสีน้ำเงินและการใช้พลังงานที่กว้างขวางด้วยสีแดง

โดปามีนและเป้าหมายที่หลากหลาย: ออเคสตร้าหรือวิวัฒนาการ Bric-a-Brac

ในส่วนก่อนหน้านี้เรามุ่งเน้นไปที่การกระทำโดปามีนใน striatum ซึ่งตีความกันอย่างกว้างขวางว่าเป็นสารตั้งต้นหลักสำหรับการเรียนรู้การเสริมแรงและมีส่วนร่วมในแรงจูงใจและการควบคุมมอเตอร์ อย่างไรก็ตามโดปามีนมีโครงงานทั่วทั้งสมองโดยมีการคาดการณ์ที่สำคัญเช่นไปที่เยื่อหุ้มสมองส่วนหน้า ยิ่งไปกว่านั้นนอกเหนือจากการศึกษาอย่างกว้างขวางของ nigrostriatal และ mesoaccumbens pathways, การฉายไปที่หลังและ ventral striatum และเกี่ยวข้องกับการควบคุมมอเตอร์และนิสัยและแรงจูงใจตามลำดับมีการศึกษาน้อยกว่านิวเคลียสโดปามีนรวมทั้งที่เกี่ยวข้องกับมลรัฐ อาจ (หรืออาจไม่) มีส่วนร่วมในการจัดการพลังงานในรูปแบบที่ต่างกัน การพัฒนาสมมติฐานโดปามีนและการจัดการพลังงานต้องการถามว่าการปรับโดปามีนในเป้าหมายที่แตกต่างกันอาจส่งผลต่อการจัดการพลังงานแบบประสานงานได้อย่างไร ณ จุดนี้เราไม่สามารถคาดเดาคำถามนี้ได้อย่างสมเหตุสมผล

อย่างไรก็ตามการไตร่ตรองคำถามนี้กระตุ้นให้เกิดคำถามว่ามี "หน้าที่" ของโดพามีนที่ลบล้างไปจริงหรือไม่? หรือมีโดปามีนได้มาซึ่งฟังก์ชันต่าง ๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องกันดังนั้นความคิดของการค้นพบ "หน้าที่" ของโดปามีนหมายถึงการทำธุระของคนโง่บางทีฟังก์ชันโดพามีนที่เราสังเกตเห็นในปัจจุบันมีวิวัฒนาการมาจากการเย็บปะติดปะต่อกันวิวัฒนาการ bric-a-brac ซึ่งเป็นการรวบรวมการดัดแปลงโดยบังเอิญ . จากวรรณคดีเรื่องหนึ่งได้รับความรู้สึกที่หลายคนเชื่อในนั้น is ฟังก์ชั่นที่ยอดเยี่ยมโดยรวมของโดปามีนซึ่งส่วนใหญ่เป็นการประมวลผล“ รางวัล” ในบางรูปแบบหรืออย่างอื่น ดูเหมือนว่าไม่มีเหตุผลที่จะคิดว่าในขณะที่ฟังก์ชั่นของสารสื่อประสาทที่ซับซ้อนและแปลงมากกว่าวิวัฒนาการ, elaborations เหล่านั้นเกิดขึ้นเป็นรูปแบบในรูปแบบการเพิ่มประสิทธิภาพของฟังก์ชั่นบางอย่างที่มีการออกกำลังกายแบบปรับตัวแล้ว แม้ว่าในท้ายที่สุดความคิดดังกล่าวจะพิสูจน์ได้ว่าเป็นเท็จ แต่การค้นหา“ หัวข้อทั่วไป” ในฟังก์ชั่นที่หลากหลายและไม่เกี่ยวข้องกันนั้นอาจทำให้เกิดความเข้าใจที่ลึกซึ้งขึ้นว่าฟังก์ชั่นที่แตกต่างกันเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์อย่างไร “ รางวัลจากการไกล่เกลี่ย” ในวงกว้างและคลุมเครือเหมือนที่เป็นอยู่มันทำหน้าที่เป็นตัวส่วนร่วมนี้ในวรรณกรรมส่วนใหญ่และให้ผลลัพธ์ที่หลากหลาย ที่นี่เราขอแนะนำทางเลือกฟังก์ชั่นเสริมการจัดการพลังงาน

เมื่อย้อนกลับไปยังคำถามที่ว่าการกระทำโดปามีนที่พื้นผิวประสาทที่แตกต่างกันนั้นมีส่วนช่วยในการจัดการพลังงานอย่างไรเราสามารถสะท้อนกลับจากมุมมองของสมมติฐานของเรา การจัดการพลังงานถือเป็นกระบวนการทางชีวภาพขั้นพื้นฐานเช่นการสืบพันธุ์การเจริญเติบโตและการตอบสนองต่อความเครียดและความต้องการ การประสานงาน กิจกรรมในพื้นผิวหลายชนิดเพื่อตอบสนองต่อเงื่อนไขภายนอกในทางที่ให้รางวัลกับเหตุการณ์ในโลกภายนอกอาจจะไม่ได้ การประสานกันของสารตั้งต้นหลายชนิดไปสู่เป้าหมายหรือจุดประสงค์เดียวนี้เป็นลักษณะของฮอร์โมนเช่นฮอร์โมนสืบพันธุ์หรือฮอร์โมนความเครียด ด้วยการคาดการณ์และการกระทำที่กระจายของโดปามีนในหลายเป้าหมายจึงเป็นที่ดึงดูดที่จะสร้างความบันเทิงให้กับความคิดที่ว่าโดปามีนอาจมีการพัฒนาหน้าที่คล้ายฮอร์โมนเพื่อประสานพื้นผิวของระบบประสาทหลายตัวและปรับพฤติกรรมให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมพลังงานในปัจจุบันที่สิ่งมีชีวิตพบตัวเอง แม้ว่าจะเป็นที่ยอมรับในวงกว้างและเก็งกำไร (แต่ดู Ugrumov et al., 2012) เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะถามว่าการปรับโดปามีนในด้านหลังกับ ventral striatum หรือในคอร์เทกซ์ prefrontal เทียบกับไฮโปทาลามัสอาจเป็นตัวแทนของการประสานงานของสารตั้งต้นระบบประสาทที่หลากหลาย สภาพแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตต้องทำงานเพื่อความอยู่รอด

โดปามีนและโรคอ้วน: มุมมองทางเลือก

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการเน้นไปที่บทบาทของโดปามีนในโรคอ้วนมากขึ้นโดยมีเอกสารสำคัญหลายฉบับที่มีความคล้ายคลึงกับการเสพติดอาหาร (Volkow และ Wise, 2005; Trinko et al., 2007; Avena et al., 2008; Corwin และ Grigson, 2009; Dagher, 2009; เดวิสและคาร์เตอร์ 2009; Ifland และคณะ, 2009; Pelchat, 2009; จอห์นสันและเคนนี 2010; Volkow et al., 2010) ทฤษฎีเหล่านี้ให้ความสำคัญกับบทบาทของโดปามีนในกระบวนการไกล่เกลี่ยที่ชี้ให้เห็นว่าในวัฒนธรรมตะวันตกสมัยใหม่ซึ่งมีอาหารที่น่ารับประทานสูงพร้อมให้บริการอาหารอร่อยเหล่านี้ทำหน้าที่คล้ายกับยาเสพติดและทำให้เกิด "ความต้องการ" ที่เพิ่มขึ้น มากกว่าการบริโภคแม้จะมีความตั้งใจที่จะควบคุมปริมาณแคลอรี่Berridge และคณะ, 2010; Berthoud และคณะ, 2011) มีสองสิ่งที่ตรงกันข้ามในเรื่องนี้ (Davis et al., 2007; เดวิสและคาร์เตอร์ 2009) ในครั้งแรก, เพิ่มขึ้น ฟังก์ชั่นโดปามีนเกิดจากการเสริมแรงที่เพิ่มขึ้นของอาหารอร่อยนำไปสู่แรงจูงใจที่เพิ่มขึ้นซึ่งแทนที่การควบคุมสภาวะปกติในบ้าน (Finlayson และคณะ, 2007; Zheng และคณะ, 2009; Avena และ Bocarsly, 2011) ในสาระสำคัญเราสูญเสียการควบคุมในการเผชิญกับอาหารที่อร่อยจริง ๆ ผลที่เชื่อว่าเป็นสื่อกลางโดยการกระตุ้นเกินโดปามีน ในทางตรงกันข้ามสมมุติฐาน“ การขาดรางวัล” ได้ถูกเสนอขึ้นมาซึ่ง การขาดดุล ในฟังก์ชั่นโดปามีนส่งผลให้การส่งสัญญาณรางวัลลดลงซึ่งสร้างการบริโภคมากเกินไปเนื่องจากบุคคลหรือสัตว์พยายาม“ เติมโมฆะรางวัล” (วังและคณะ, 2004; Geiger et al., 2009; Kenny, 2010).

ภายในสมมติฐานปัจจุบันเราวางตัวว่าโดปามีนที่เพิ่มขึ้นช่วยอำนวยความสะดวกในการใช้พลังงานและการสำรวจมากขึ้นเช่น น้อยลง การให้น้ำหนักของการเลือกพฤติกรรมโดยให้รางวัลนิยมเก็บพลังงานน้อยลงและให้การปกป้องจากโรคอ้วนสอดคล้องกับผลกระทบที่เป็นที่รู้จักกันดีของ psychostimulants ในการลดน้ำหนักVanina และคณะ, 2002; Leddy et al., 2004) ในทางกลับกันโดปามีนที่ลดลงจะทำให้เกิดการอนุรักษ์พลังงานและการใช้ประโยชน์เช่นให้ความเอนเอียงจากพฤติกรรมที่มากกว่าโดยการให้รางวัล ในกรณีนี้การใช้พลังงานและการเก็บรักษาเป็นที่โปรดปรานส่งผลให้เกิดการกินมากเกินไปและน้ำหนักเพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้ามกับ psychostimulants การต่อต้านโรคจิตที่ต่อต้าน dopamine (ส่วนใหญ่ D2) มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเพิ่มน้ำหนักมานานหลายสิบปี (แอลลิสันและเคซี่ย์ 2001; Vanina และคณะ, 2002) แม้ว่ากลไกที่แน่นอนยังคงไม่แน่นอน

Leptin, อินซูลิน, และโดปามีน: กระทบยอดทรัพยากรและค่าใช้จ่าย

การสังเกตฟังก์ชั่นโดปามีนที่ลดลงในโรคอ้วนโดยเฉพาะการลดการแสดงออกของผู้รับ D2 ได้สร้างสมมติฐานการขาดรางวัล (Blum และคณะ, 2000, 2011) ซึ่งการบริโภคมากเกินไปได้รับแรงหนุนจากความพยายามที่จะชดเชยการส่งสัญญาณรางวัลที่ลดลง ในสมมุติฐานที่เสนอที่นี่เราจะตีความข้อมูลเหล่านี้อีกครั้ง เมื่อฟังก์ชั่นโดพามีนลดลงการทำเช่นนี้เป็นการอนุรักษ์พลังงานและการใช้ประโยชน์จากข้อมูลการให้รางวัลนั่นคือ“ กินและเคลื่อนย้ายน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้” สูตรที่ชัดเจนสำหรับโรคอ้วน

สร้างแรงบันดาลใจแยกจากกัน: ต้องการโดยไม่ต้อง“ ต้องการ”

ทศวรรษของการทำงานที่สง่างามได้แสดงให้เห็นโดยปราศจากคำถามว่าการหมุนเวียนของฮอร์โมนที่ส่งสัญญาณพลังงานโดยเฉพาะอย่างยิ่งอินซูลินและเลปตินมีส่วนช่วยในการควบคุมการบริโภคและน้ำหนักของร่างกายผ่านการกระทำในระบบประสาทส่วนกลาง Figlewicz และ Sipols, 2010 เพื่อการตรวจสอบที่ดีเยี่ยม]. สอดคล้องกับบทบาทในการไกล่เกลี่ยสมดุลพลังงาน homeostatic, leptin และอินซูลินทำหน้าที่ในหลายเป้าหมายในมลรัฐที่เกี่ยวข้องในการควบคุมการให้อาหารรวมทั้ง NPY, POMC, α-MSH และ AgRP (Figlewicz และ Sipols, 2010) ข้อสังเกตเหล่านี้สอดคล้องกับทฤษฎีการลดแรงจูงใจในการขับเคลื่อนซึ่งการขาดพลังงานหรือส่วนเกินส่งเสริมหรือยับยั้งการบริโภคตามลำดับ

การเพิ่มขึ้นอย่างมากของโรคอ้วนในปีที่ผ่านมา (ฟอร์ดและ Mokdad, 2008อย่างไรก็ตาม) ทำให้เกิดคำถามว่าทำไมกลไกการระบายความร้อนในบ้านจึงล้มเหลว เป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าระบบโดปามีน midbrain ที่เป็นสื่อกลางของแรงจูงใจแรงจูงใจที่เกิดขึ้นจากค่าตอบแทนที่เกี่ยวข้องกับสิ่งเร้า (รวมถึงอาหาร) มากกว่าจากความต้องการของรัฐ - ไกล่เกลี่ยความล้มเหลว homeostatic นี้โดยการส่งเสริมที่เรียกว่าSaper et al., 2002; Zheng และ Berthoud, 2007; Lutter และ Nestler, 2009; Zheng และคณะ, 2009; Berthoud และคณะ, 2011) หลักฐานที่แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าทั้ง leptin และ insulin สามารถปรับการทำงานของ dopamine midbrain (Krügelและคณะ, 2003; Fulton และคณะ, 2006; Hommel et al., 2006; Roseberry และคณะ, 2007; Leinninger et al., 2009) และปรับเปลี่ยนการแสวงหาอาหารและการบริโภค (Sipols และคณะ, 2000; Figlewicz et al., 2001, 2004, 2008, 2006; Hommel et al., 2006; Morton และคณะ, 2009; Davis et al., 2010b).

ในมุมมองของข้อมูลจำนวนมากปรากฏขึ้นเพื่อชี้ให้เห็นว่าทั้งอินซูลินและเลปตินลดการทำงานของโดพามีนลดลงหันมาแสวงหาแรงจูงใจและการบริโภคอาหาร ในสาระสำคัญ leptin และอินซูลินโดยการส่งสัญญาณพลังงานที่เพียงพอเป็นตัวแทนของสัญญาณความเต็มอิ่มการทำงานลดลงรางวัลที่เกี่ยวข้องกับอาหาร (Morton และคณะ, 2009; Davis et al., 2010b; Figlewicz และ Sipols, 2010; Opland et al., 2010; Vucetic และ Reyes, 2010) ในทางกลับกันเมื่อพลังงานลดลงเลปตินและอินซูลินลดลงต้องยับยั้งโดปามีนและส่งเสริมแรงจูงใจ / รางวัลที่ได้รับจากการค้นหาอาหาร แนวคิดทั่วไปนี้สอดคล้องกับข้อมูลที่แสดงให้เห็นว่าการเพิ่ม leptin และ insulin ที่เพิ่มขึ้นช่วยลดพฤติกรรมที่ได้รับรางวัลCarr et al., 2000; Fulton และคณะ, 2000; Sipols และคณะ, 2000; Figlewicz et al., 2004, 2006, 2007; Hommel et al., 2006; Farooqi และคณะ, 2007; Rosenbaum และคณะ, 2008; Morton และคณะ, 2009) และในทางกลับกันการ จำกัด อาหารที่เกี่ยวข้องกับ leptin / insulin ที่ลดลง (Havel, 2000) เพิ่มพฤติกรรมที่ขับเคลื่อนด้วยรางวัล (Carroll และ Meisch, 1980; คาร์ 2007, 2011; Davis et al., 2010a) ในระยะสั้นโดยขึ้นและลงควบคุมการทำงานของโดพามีน leptin และอินซูลินปรับแรงจูงใจที่เกี่ยวข้องกับอาหารและอาจเป็นรางวัลความไวโดยทั่วไป (Morton และคณะ, 2006; Davis et al., 2010a) แม้ว่าเรื่องราวของเลปตินและโดปามีนนี้เป็นเรื่องที่เข้าใจง่าย แต่เรื่องราวก็อาจซับซ้อนกว่าเดิม (Palmiter, 2007).

ในบริบทของโรคอ้วนความสัมพันธ์ระหว่างเลปติน / อินซูลินโดปามีนและพฤติกรรมการให้รางวัลนั้นขัดแย้งกันและไม่สอดคล้องกับแนวคิดที่ระบุไว้ ประการแรกแทนที่จะเพิ่มขึ้นของการส่งสัญญาณเลปติน / อินซูลินที่คาดหวังให้สอดคล้องกับปริมาณแคลอรี่และความอ้วนที่เพิ่มขึ้นโรคอ้วนมีส่วนเกี่ยวข้องกับความไวต่อเลปติน / อินซูลินที่ลดลง (Arase et al., 1988; หลินและคณะ, 2001; วังและคณะ, 2001b; Myers, 2004; Figlewicz et al., 2006; Enriori และคณะ, 2007; Davis et al., 2010a; Figlewicz และ Sipols, 2010; Koek et al., 2012) ประการที่สองในขณะที่เราอาจคาดหวังว่าการลดลงของความไวต่อยาเลปติน / อินซูลินจะส่งผลให้การทำงานของโดปามีนเพิ่มขึ้นคล้ายกับการลดสัญญาณเลปติน / อินซูลินในข้อ จำกัด ด้านอาหาร ลดลง ฟังก์ชั่นโดพามีนในโรคอ้วน (Di Chiara และคณะ, 1998; Wang et al., 2001a; Davis et al., 2008; Geiger et al., 2008, 2009; Li et al., 2009; Vucetic และ Reyes, 2010). ในที่สุดเราอาจคาดหวังว่าฟังก์ชัน dopaminergic ที่ลดลงจะส่งผลให้การบริโภคลดลงตามหลักฐานที่อ้างถึงข้างต้นแนะนำ dopamine และ hyperphagia ที่ลดลงจะเกิดขึ้น ในโรคอ้วนดังนั้นเลปติน / อินซูลิน -> โดพามีน -> โซ่รางวัลจะกลับด้านในแต่ละขั้นตอน

การรุกรานสองครั้งแรกเน้นความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสมดุลพลังงานพลังงานเฉียบพลันและเรื้อรัง ความไวต่อเลปติน / อินซูลินลดลงเชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าเป็นผลมาจาก เรื้อรัง สมดุลพลังงานในเชิงบวกที่นำไปสู่โรคอ้วนและความผิดปกติของการเผาผลาญและเป็นตัวแทนของการปรับตัวทางพยาธิวิทยา การลดความขัดแย้งของฟังก์ชั่นโดปามีนที่เกี่ยวข้องกับโรคอ้วนแม้ความไวที่ลดลงต่อเลปติน / อินซูลินน่าจะเป็นการปรับ (พยาธิวิทยา) เช่นกันตามที่เสนอบ่อยครั้งในทฤษฎีที่เปรียบเสมือนโรคอ้วนกับการติดยาVolkow และ Wise, 2005; Trinko et al., 2007; Avena et al., 2009; Lutter และ Nestler, 2009; Avena และ Bocarsly, 2011) การตรวจสอบนี้มีความซับซ้อนอย่างมากเนื่องจากหมายความว่าสำหรับการสังเกตความสัมพันธ์ระหว่างการบริโภคพลังงานเลปติน / อินซูลินและโดปามีนทุกครั้งที่เราต้องถาม“ การสังเกตนี้สะท้อนให้เห็นถึงการทำงานปกติหรือการปรับทางพยาธิวิทยาหรือไม่” สถานการณ์นี้เพิ่มความเสี่ยง ฟังก์ชั่นจากเงื่อนไขทางพยาธิวิทยาและในทางกลับกันปัญหาที่ระบุไว้ด้านล่าง (ส่วนโรคอ้วนที่เกิดจากกรง)

การผกผันครั้งที่สาม - ที่ลดการทำงานของโดปามีนที่เกี่ยวข้องกับโรคอ้วนส่งเสริมการยับยั้งการบริโภคซึ่งตรงกันข้ามกับแนวคิดทั้งหมดที่ว่าโดพามีนช่วยเพิ่มมูลค่าแรงจูงใจ อย่างไรก็ตามสิ่งนี้อาจสะท้อนถึงความซับซ้อนของสารตั้งต้นระบบประสาทที่ควบคุมการบริโภค โดยเฉพาะอย่างยิ่งแรงจูงใจในการลดแรงจูงใจและ hyperphagia สามารถอยู่ร่วมกันได้ เดวิสและคณะ (Davis et al., 2010b) เมื่อเร็ว ๆ นี้ให้ข้อมูลที่ชี้ให้เห็นว่าเลปตินปรับแต่งโดปามีนผ่านกลไกสองอย่างคือการส่งสัญญาณโดยตรงผ่านตัวรับเลปตินในเซลล์โดพามีนสมองส่วนกลางและทางอ้อมผ่านเลปตินที่แสดงเซลล์ประสาทในมลรัฐด้านข้างเพื่อปรับการทำงานของเซลล์โดปามีน พวกเขาแนะนำว่าการกระทำของเลปตินใน LH จะควบคุมแรงจูงใจในการสร้างสมดุลในขณะที่การกระทำของโดพามีนในสมองส่วนกลางควบคุมการตอบสนองอย่างพยายาม แม้ว่ากลไกทั้งสองนี้จะทำงานร่วมกันตามปกติ แต่ก็สามารถแยกออกจากกันได้เช่นการบริโภคและความเต็มใจที่จะทำงานเพื่ออาหารจะไม่สัมพันธ์กัน (เช่น Greenwood และคณะ, 1974; ซาลาโมนและคณะ, 1991; Baldo et al., 2002; Davis et al., 2010b; Rasmussen และคณะ, 2010) หากการให้อาหารที่ไม่ใช่ homeostatic คือความพยายามที่จะได้รับอาหาร - "ต้องการ" - ในกรณีที่ไม่มีความต้องการ (Berridge และคณะ, 2010) การปรับทางพยาธิวิทยาของ leptin / insulin / dopamine กับโรคอ้วนอาจสะท้อนให้เห็นถึงสิ่งที่ตรงกันข้าม: ความต้องการการรับรู้การบริโภคอาหารโดยไม่ต้องใช้ความพยายามโดยไม่ต้อง“ ต้องการ”

โดพามีนและพลังงานสมดุล: มุมมองของค่าใช้จ่ายเป็นศูนย์กลาง

งานนี้อธิบายไว้ข้างต้นมุ่งเน้นไปที่การบริโภคโดยเฉพาะด้านการบริโภคของสมดุลพลังงาน Leptin แม้จะมีการตรวจสอบน้อยกว่าอย่างเป็นระบบก็มีบทบาทในการควบคุมค่าใช้จ่ายด้านพลังงานเช่นกันPelleymounter และคณะ, 1995; วิลเลียมส์และอัล 2001; Elmquist และคณะ, 2005; ลุดวิกและคณะ 2005; Van de Wall และคณะ, 2008; Leinninger et al., 2011; Ribeiro et al., 2011). อย่างไรก็ตามแม้จะมีบทบาทที่รู้จักกันดีของโดปามีนในการควบคุมกิจกรรม แต่ก็ไม่ค่อยมีใครรู้ว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างเลปตินอินซูลินและโดปามีนปรับกิจกรรมและการใช้พลังงานได้อย่างไร จากมุมมองของการใช้จ่ายด้านพลังงานอาจคาดหวังได้ว่าเลปติน / อินซูลินซึ่งเป็นสัญญาณบ่งบอกความพร้อมของพลังงานจะช่วยเพิ่มการใช้พลังงานและเพิ่มกิจกรรม (Ribeiro et al., 2011) -“ ถ้าคุณได้รับให้ใช้มัน” - ซึ่งไม่สอดคล้องกับการสังเกตที่ leptin ลดการทำงานของโดปามีน อย่างไรก็ตามงานล่าสุด (Leinninger et al., 2009; Opland et al., 2010) แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างเลปตินและโดปามีนอาจจะไม่ง่ายและไม่มีทิศทาง Leinninger และเพื่อนร่วมงานแนะนำว่า leptin ทำหน้าที่เกี่ยวกับ LH เพิ่มขึ้น ฟังก์ชั่นโดพามีน (Leinninger et al., 2009) ในขณะที่การเปิดใช้งานตัวรับ leptin บนเซลล์โดปามีนจะลดการทำงานของโดปามีน (Hommel et al., 2006; Figlewicz และ Benoit, 2009). เล่อซานและคณะ (2010) แนะนำว่าเซลล์โดปามีนที่แสดงตัวรับเลปตินเป็นตัวแทนของกลุ่มย่อยขนาดเล็ก (~ 10%) ที่ทำหน้าที่คล้ายกับนิวเคลียสส่วนกลางของอะไมก์ดา เมื่อเลปตินเพิ่มขึ้นจากพลังงานที่มากเกินไปอาจส่งผลกระทบหลักต่อโดปามีนผ่านทาง LH เพิ่ม ฟังก์ชั่นโดปามีนและเพิ่มกิจกรรมและค่าใช้จ่ายด้านพลังงานตามที่สังเกตโดยริเบโรและผู้ร่วมงาน (Ribeiro et al., 2011): พลังงานสามารถใช้งานได้ เซลล์โดพามีนและการฉายภาพที่แสดงตัวรับเลปตินโดยตรงอาจมีบทบาทที่แตกต่างกันในอาหารเรียกน้ำย่อย การเรียนรู้- เกี่ยวข้องกับ CeN (ฮอลแลนด์และกัลลาเกอร์ 1993; พาร์กินสันและคณะ 2000; คอนเนอร์และคณะ 2001; Baxter และ Murray, 2002; Lee และคณะ, 2005; Paton และคณะ, 2006; El-Amamy และ Holland, 2007) - แนวคิดที่น่าสนใจเกินขอบเขตของการสนทนาปัจจุบัน ในสมมุติฐานที่เสนอในที่นี้การเพิ่มโดปามีนที่เป็นสื่อกลางใน leptin นี้ไม่ได้เพิ่มรางวัล แต่จะเปลี่ยนกฎระเบียบของกิจกรรมไปสู่การใช้จ่ายที่มากขึ้นและการสำรวจที่มากขึ้น ผลลัพธ์ที่ได้จากการสำรวจที่มากขึ้นในการลดความไว / รางวัลจูงใจตามพฤติกรรมที่เห็นได้ชัดลดลง ลำเอียงน้อย โดยรางวัลแม้ว่าที่สำคัญยังคงมีแรงจูงใจ

การให้รางวัลเป็นศูนย์กลางของโดปามีนทำให้การควบคุมรางวัลและแรงจูงใจที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงเป็นการสนับสนุนหลักของโดปามีนในการสร้างสมดุลของพลังงานและโรคอ้วน สมมติฐานในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่บทบาทของโดปามีนต่อการใช้จ่ายด้านพลังงานและชี้ให้เห็นว่าโดยปกติแล้วพลังงานที่มีอยู่จะเพิ่มโดพามีนซึ่งส่งผลให้มีกิจกรรมและการสำรวจเพิ่มขึ้นซึ่งผลกระทบของรางวัลต่อการเลือกพฤติกรรมจะลดลงอย่างแท้จริง ในทางกลับกันพลังงานต่ำจะลดโดพามีนส่งผลให้เกิดการอนุรักษ์พลังงานและการใช้ประโยชน์จากข้อมูลรางวัลนั่นคือ ที่เพิ่มขึ้น ผลกระทบของรางวัลที่มีต่อพฤติกรรม หลังนี้สอดคล้องกับข้อสังเกตที่อ้างถึงบ่อยครั้งเพื่อสนับสนุนสมมติฐาน“ การขาดรางวัล” แต่ที่นี่เราตีความข้อมูลเหล่านี้ว่าเป็นการสะท้อนให้เห็นถึง“ รางวัลการใช้ประโยชน์ที่มากเกินไป” สมมติฐานนี้จะแนะนำว่าปริมาณแคลอรี่สูง ต่อต้านโรคอ้วน กลไกแบบสมมุตินี้ไม่ปรากฏว่าประสบความสำเร็จมากกว่ากลไกแบบ homeostatic ในการป้องกันโรคอ้วนในสภาพแวดล้อมปัจจุบันของเรา ทำไม?

การขัดขวางค่าใช้จ่ายพลังงาน: กุฏิและโรคอ้วนที่เกิดจากกรง

สมมติฐานนี้คาดการณ์ว่าการจัดหาพลังงานที่พร้อมใช้งานตามปกติในสังคมตะวันตกสมัยใหม่จะช่วยเพิ่มโดปามีนและอำนวยความสะดวกในการใช้พลังงาน การป้องกัน ต่อต้านโรคอ้วน ผลกระทบนี้เกิดขึ้นเมื่อ โอกาส เพื่อใช้พลังงาน โรคอ้วนที่เกิดจากอาหาร (DIO) ในหนูที่เลี้ยงด้วยอาหารที่มีไขมันสูงและแคลอรีสูงเป็นรูปแบบที่แพร่หลายของโรคอ้วนที่เกิดจากสิ่งแวดล้อม แม้ว่าถูกตีความอย่างกว้างขวางว่าเป็นแบบจำลองของสภาพแวดล้อม obesogenic หนูในอาหารดังกล่าวจะไม่กลายเป็นโรคอ้วนในระดับสากลแสดงระดับการต่อต้านที่แตกต่างกันระหว่างสายพันธุ์ (Brownlow และคณะ, 1996; Funkat et al., 2004; Novak et al., 2010) และระหว่างบุคคลพื้นฐานสำหรับการปรับปรุงพันธุ์ของโรคอ้วนที่ไวต่อยาและหนูดื้อยา (เลวิน, 2010) การประเมินบทบาทของผลกระทบโดปามีนที่มีต่อผู้ใช้พลังงานใน DIO นั้นเป็นเรื่องยากเนื่องจากคำถามยังไม่ได้รับการตรวจสอบโดยตรง

แม้ว่าล้อที่แสดงให้เห็นถึงการป้องกัน DIO ในหลายรูปแบบของโรคอ้วน (Zachwieja และคณะ, 1997; Levin และ Dunn-Meynell, 2004; Bi, 2005; โมแรนและไบ 2006b; Patterson และคณะ, 2008, 2009; ถ่อมตน, 2010; Novak et al., 2010) ขอบเขตที่กิจกรรมอาสาสมัครป้องกันดังกล่าวถูกมอดูเลตโดยโดปามีนยังไม่ได้รับการตรวจสอบโดยตรงในการศึกษาเหล่านี้ หนู OLEF ที่เป็นโรคอ้วนแสดงให้เห็นว่าโรคอ้วนลดลงอย่างมากเมื่อมีการให้ล้อวิ่ง (Bi, 2005) ที่น่าสนใจรูปแบบการรับประทานอาหารของหนูเหล่านี้เมื่อเปรียบเทียบกับการควบคุมนั้นคล้ายคลึงกับสิ่งที่เราสังเกตเห็นกับหนู DAT: พวกเขากินอาหารที่มีขนาดใหญ่ขึ้น แต่มีอาหารน้อยลงแม้ว่าจะแตกต่างจาก DAT การบริโภคสุทธิของพวกเขาโมแรนและไบ 2006a, p.1214, รูปที่ 2) น้องหนู OLETF ที่ไม่เป็นโรคเบาหวานแสดงโดปามีนนอกเซลล์เพิ่มขึ้นซึ่งสอดคล้องกับฟีโนไทป์ของการทำลวดลายของ DAT (Anderzhanova และคณะ, 2007) อย่างไรก็ตามในช่วงก่อนวัยเบาหวานและเบาหวานขั้นสูงพวกมันแสดงการลดลงอย่างมากของโดปามีน (Anderzhanova และคณะ, 2007) การตีความข้อมูลเหล่านี้อย่างหนึ่งคือระดับโดปามีนที่เพิ่มขึ้นในหนูเหล่านี้ทำให้พวกเขาบริโภคพลังงานมากขึ้น และ ค่าใช้จ่าย แต่ในกรณีที่ไม่มีโอกาสออกกำลังกายโดยสมัครใจค่าใช้จ่ายพลังงานที่เพิ่มขึ้นจะถูกปิดกั้นส่งผลให้เกิดความไม่สมดุลของพลังงานโรคอ้วนและความผิดปกติของการเผาผลาญ

การศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าอาหารที่มีไขมัน / แคลอรี่สูงลดการทำงานของโดปามีนซึ่งรวมถึงการลด TH, ลดการปล่อยโดปามีนที่ถูกกระตุ้นและลดการแสดงออกของผู้รับ D2 (Geiger et al., 2008, 2009) อย่างไรก็ตามการลดลงของการสังเกตในฟังก์ชั่นโดพามีนนั้นเกิดขึ้นเป็นผลโดยตรงจากการมีพลังงานที่เพิ่มขึ้นหรือรองจากพยาธิสรีรวิทยาอื่น ๆ ไม่ชัดเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่งอาหารที่มีไขมัน / แคลอรี่สูงมีความสัมพันธ์กับเลปตินและ / หรืออินซูลินไม่รู้สึกตัว (Arase et al., 1988; หลินและคณะ, 2001; วังและคณะ, 2001b; Myers, 2004; Figlewicz et al., 2006; Davis et al., 2010a; Figlewicz และ Sipols, 2010) สิ่งนี้ทำให้การตีความการเปลี่ยนแปลงในฟังก์ชั่นโดปามีนตอบสนองต่อ DIO ได้ยาก ตัวอย่างเช่นแม้ว่าฟังก์ชั่น D2 ที่ลดลงได้รับการรายงานโดย DIO แต่การสังเกตเหล่านี้มักเกิดขึ้นหลังจากอาหารที่มีไขมันสูงเป็นเวลาหลายสัปดาห์แนะนำความเป็นไปได้ที่การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะเกิดขึ้น น่าเสียดายที่ความเป็นไปได้นี้ไม่ค่อยได้รับการจัดการและระดับอินซูลิน / เลปตินจะไม่ถูกรายงาน อย่างไรก็ตามในงานวิจัยชิ้นหนึ่งที่ตรวจสอบการแสดงออกของ D2 และ DAT หลังจาก 20 วันของอาหาร HF และรายงานระดับอินซูลิน / เลปตินผู้เขียนสังเกตว่าการลดลงของ DAT และ เพิ่ม ใน D2 (ใต้และหวาง 2007; ดูเพิ่มเติม Huang et al., 2005) ทั้งสองสอดคล้องกับกิจกรรมที่เพิ่มขึ้น ในการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ผู้เขียนคนเดียวกันสังเกตการเพิ่มขึ้นของระบบโดปามีนเมื่อหนูถูกเปลี่ยนจากอาหารไปเป็นพลังงานสูงSouth et al., 2012) ข้อมูลเหล่านี้แนะนำว่า แรกเริ่ม การตอบสนองต่อไขมันสูงและความพร้อมแคลอรี่ที่เพิ่มขึ้นคือ เพิ่ม โดปามีนและ เพิ่ม การแสดงออกของตัวรับ D2 disinhibitory ทำให้เกิดกิจกรรมมากขึ้น เพื่อที่จะตอบคำถามว่าระบบโดปามีนตอบสนองต่อปริมาณแคลอรี่ที่มีอยู่มากมายได้อย่างไรมันเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องแยกแยะ แรกเริ่ม ราคาเริ่มต้นที่ เรื้อรัง การตอบสนองและประเมินระดับการปรับเปลี่ยนทางพยาธิวิทยาเช่นการไม่รู้สึกตัวของเลปติน

การเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ในระบบโดปามีนในระดับใดไม่ได้เกิดจากอาหารที่มีแคลอรี่สูง แต่มาจากการขาดโอกาสในการออกกำลังกาย? นั่นคือในการสังเกตการลดลงของฟังก์ชั่นโดปามีนที่เกี่ยวข้องกับ DIO เราสามารถถามได้ว่าสิ่งนี้สะท้อนถึงการปรับตัวทางพยาธิสภาพเพียงใด แต่ยังแสดงถึงระดับที่ขาดโอกาสในการใช้พลังงานโดยสมัครใจด้วย สนับสนุน กับพยาธิวิทยานี้หรือไม่? หลักฐานชี้ให้เห็นว่าการหมุนของล้อสามารถเปลี่ยนลักษณะการทำงานของระบบโดปามีน (MacRae และคณะ, 1987; Sabol และคณะ, 1990; Hattori และคณะ, 1993, 1994; วิลสันและ Marsden, 1995; ฟังและอัล 1997; Meeusen และคณะ, 1997; Foley และ Fleshner, 2008; Greenwood และคณะ, 2011) รวมถึงโดปามีนที่เพิ่มขึ้นนอกเซลล์เพิ่มการหมุนเวียนเพิ่มขึ้น TH mRNA ที่เพิ่มขึ้นและการเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกของ D2 ในการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่พบความแตกต่างระหว่าง postsynaptic D2 และ autoreceptors พบว่าตัวรับสัญญาณนั้นถูกลดการควบคุมและ Postynaptic D2 upregulated (Foley และ Fleshner, 2008) นอกจากนี้กิจกรรมอาสาสมัครอาจช่วยลดการปรับเปลี่ยนทางพยาธิวิทยาในการส่งสัญญาณเลปตินและอินซูลินที่อาจปกป้องการทำงานของโดปามีนในทางอ้อม (Krawczewski Carhuatanta และคณะ 2011) ดังนั้นการออกกำลังกายด้วยความสมัครใจอาจช่วยลดฟังก์ชั่นโดปามีนที่ลดลงใน DIO แม้ว่าจะไม่ได้รับการตรวจสอบอย่างเป็นระบบ

ในสมมุติฐานที่เสนอที่นี่ความพร้อมใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มขึ้นโดยผ่านการควบคุมพฤติกรรมของโดพามีนซึ่งเป็นกิจกรรมพฤติกรรมซึ่งส่งผลให้มีการสำรวจและการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นทำให้สัตว์ได้รับประโยชน์จากแหล่งพลังงานที่อุดมสมบูรณ์ ตราบเท่าที่ DIO กระบวนทัศน์ไม่ได้ให้โอกาสสำหรับการสำรวจและการใช้พลังงานโดยการ จำกัด หนูกับกรงขนาดเล็กที่มีความแปลกใหม่ไม่น้อยไปจนถึงการกระตุ้นหรือการออกกำลังกายโอกาสมันอาจสะท้อนให้เห็นถึงผลกระทบของ การขัดขวาง ค่าใช้จ่ายพลังงานภายใต้เงื่อนไขของความอุดมสมบูรณ์มีพลัง หลายคนแนะนำว่าลักษณะการใช้ชีวิตอยู่ประจำที่ของวัฒนธรรมตะวันตกสมัยใหม่อาจช่วยให้เกิดโรคอ้วนได้มากกว่าหรือน้อยกว่าอาหาร (พาวเวลและแบลร์, 1994; บูธและคณะ, 2000; ฮิลล์และอัล 2003; Chakravarthy และ Booth, 2004; Levin และ Dunn-Meynell, 2004; Warburton และคณะ, 2006; บูธแอนด์ลีส์, 2007; พี่และโรเบิร์ต 2007; Hawley และ Holloszy, 2009; Chaput และคณะ, 2011) ทำให้ DIO มีความเกี่ยวข้องอย่างมากกับการทำความเข้าใจกับโรคอ้วนในสังคมสมัยใหม่ อย่างไรก็ตามไม่ว่าโรคอ้วนที่เกิดขึ้นนั้นเกิดจากการบริโภคแคลอรี่ที่เพิ่มขึ้นหรือจากการขาดโอกาสที่มีความหมายในการใช้พลังงาน - กรง - หรือ“ กุฏิ” - โรคอ้วนที่เหนี่ยวนำ - ยังไม่ชัดเจน อย่างเท่าเทียมกันถึงแม้ว่าเสนออย่างกว้างขวางว่าโดปามีนมีส่วนทำให้ DIO โดยการปรับรางวัลและแรงจูงใจที่น่ารับประทาน แต่การสนับสนุนที่มีศักยภาพผ่านการปรับค่าใช้จ่ายด้านพลังงานยังคงไม่ได้รับการศึกษาส่วนใหญ่และในกระบวนทัศน์ DIO แบบดั้งเดิม

ทิศทางในอนาคต: ปฏิรูปกลยุทธ์การวิจัย

สมมติฐานการให้รางวัลของโดปามีนมีอิทธิพลเหนือการสืบสวนและการคิดเกี่ยวกับโดปามีน โดยทั่วไปแล้วการทดลองออกแบบโดยใช้กรอบแนวคิด ดังนั้นข้อมูลที่จำเป็นในการประเมินสมมติฐานที่เสนอมักจะมากกว่าไม่พลาด บ่อยครั้งที่ระดับกิจกรรมถูกเพิกเฉย ช่วงนี้จากการตรวจสอบโดยรวมโดยรวมซึ่งมีอคติอย่างลึกซึ้งต่อการศึกษาพฤติกรรมการกินและการบริโภคโดยมีเพียงวรรณกรรมเกี่ยวกับกลไกการควบคุมการใช้พลังงานโดยสมัครใจเพื่อการทดลองเฉพาะเช่นการศึกษา DIO จำนวนมากซึ่งไม่ได้วัดหรือนำเข้าไป บัญชีเลย [เช่น Geiger et al., 2008, 2009] ทฤษฎีการให้รางวัลนี้สะท้อนให้เห็นในวรรณกรรมที่มีความซับซ้อนและมีความซับซ้อนในการควบคุมการบริโภคและ / หรือรางวัลที่ได้รับการแมปอย่างกว้างขวางในขณะที่การทำแผนที่เทียบเคียงกับกลไกและวิถีทางที่ควบคุมกิจกรรมอาสาสมัคร การ์แลนด์และคณะ, 2011) การบูรณาการอย่างเป็นระบบและเห็นด้วยกับมาตรการของกิจกรรมจำเป็นต้องบูรณาการเข้ากับการศึกษาฟังก์ชั่นโดปามีนเป็นประจำ

ประการที่สองการปรับตัวขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ในปัจจุบันการศึกษาสัตว์ส่วนใหญ่ได้ตรวจสอบอย่างมีประสิทธิภาพว่าเศรษฐกิจพลังงานเพียงอย่างเดียวคือการขาดแคลนอาหารเป็นระยะ ๆ ซึ่งเกิดจากการ จำกัด อาหารที่ใช้เพื่อกระตุ้นสัตว์ สิ่งนี้ไม่เพียง แต่สะท้อนความล้มเหลว พิสัย ของเงื่อนไขที่สัตว์จะต้องปรับตัว แต่มันไม่ได้สะท้อนให้เห็นถึงเงื่อนไขหลักที่เชื่อว่ารองรับการเพิ่มขึ้นของโรคอ้วนซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมที่อุดมสมบูรณ์ไม่ขาดแคลน วิธีกรงบ้านกึ่งธรรมชาติที่แสดงโดยงานของเราเช่นเดียวกับคนอื่น ๆ (Hursh et al., 1988; Chaney และ Rowland, 2008) เป็นสิ่งสำคัญในการได้รับภาพการทำงานของโดพามีนที่“ สมบูรณ์” ในกรอบความคิดแบบกรงบ้านดังกล่าวสถานการณ์ด้านสิ่งแวดล้อมสามารถควบคุมได้ตามมิติที่แตกต่างกันในช่วงเวลาที่ยั่งยืนโดยไม่จำเป็นต้องมีการขาดพลังงานที่เกิดจากการเทียม (เช่นการ จำกัด อาหาร) หรือการนำขอบฟ้าชั่วคราวมาใช้ (ช่วงชั่วโมง) นั่นคือพฤติกรรมที่ควบคุมตนเองของสัตว์เพื่อตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมสามารถตรวจสอบได้อย่างเต็มที่มากขึ้น

ประการที่สามการทำงานจริงทั้งหมดมุ่งเน้นไปที่ผลกระทบของโดปามีนที่เปลี่ยนแปลงต่อพฤติกรรมโดยมีการตรวจสอบเพียงเล็กน้อยว่าพฤติกรรมปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมและผลลัพธ์ที่ตามมานั้นเปลี่ยนแปลงระบบโดปามีนอย่างไร การศึกษาประเภทนี้มีความท้าทายเป็นที่ยอมรับตามหลักฐานในวรรณคดีเกี่ยวกับวิธีการที่ความเครียดเปลี่ยนแปลงการทำงานของโดปามีน อย่างไรก็ตามพวกเขาดูเหมือนจะมีความสำคัญอย่างยิ่งที่จะเข้าใจการทำงานของโดปามีนที่ปรับตัวได้อย่างสมบูรณ์ สภาพแวดล้อมที่ยั่งยืนของโดพามีนมีปริมาณมากหรือมีน้อยลงหรือไม่? แม้ว่าคำถามอาจมีความสำคัญ แต่ก็ไม่มีคำตอบที่ชัดเจนหรือน่าสนใจและเป็นคำถามที่ไม่ค่อยถาม

สรุป: มุมมองที่กว้างขึ้น

ที่นี่เราพัฒนาสมมติฐานกว้าง ๆ ของฟังก์ชั่นโดพามีนซึ่งแสดงให้เห็นว่าฟังก์ชั่นโดปามีนที่เห็นได้ชัดมากมายนั้นอาจเข้าใจกันโดยรวมว่าเป็นกลไกที่ค่าใช้จ่ายพลังงานถูกปรับให้เข้ากับเศรษฐกิจพลังงานที่สัตว์พบว่าตัวเอง ทรัพยากร ก่อนอื่นเราได้อธิบายสมมติฐานนี้ในแง่ทฤษฎีที่พยายามรวมมุมมองต่าง ๆ ของฟังก์ชั่นโดปามีนไว้ในกรอบการจัดการพลังงานที่กว้างขึ้น จากนั้นเราใช้กรอบนี้เพื่อตีความความคิดและข้อมูลใหม่ในด้านการเติบโตของโดปามีนและโรคอ้วน เราเสนอสมมุติฐานใหม่ที่โดปามีนซึ่งนิยมการใช้จ่ายด้านพลังงานมักจะป้องกันโรคอ้วน แต่วิถีชีวิตประจำวันของสังคมสมัยใหม่เป็นอุปสรรคต่อกระบวนการป้องกันและกระตุ้นการปรับเปลี่ยนทางพยาธิวิทยาที่มีส่วนช่วยในการป้องกันโรคอ้วนมากกว่า แม้ว่าเราจะอยู่นอกเหนือขอบเขตของการอภิปรายในปัจจุบันเราเชื่อว่าโครงร่างที่ร่างไว้ในสโตรกคร่าว ๆ อาจนำไปใช้อย่างมีผลกับงานวิจัยด้านอื่น ๆ ในโดปามีนซึ่งรวมถึงโรคสมาธิสั้นและสมาธิสั้น

รางวัล - การเชื่อมโยงเหตุการณ์ภายนอกและสิ่งเร้าต่อความต้องการภายใน - แสดงถึงหน้าที่ที่สำคัญอย่างชัดเจนจากมุมมองเชิงวิวัฒนาการที่ปรับเปลี่ยนได้ อย่างไรก็ตามรางวัลและความคุ้มค่านั้นมีความเกี่ยวข้องโดยพื้นฐาน ปทัฏฐานซึ่งรางวัลใดบ้างที่ถูกปรับ? ที่นี่เราขอแนะนำว่าระบบโดปามีนซึ่งเป็นรากฐานของระบบเกิดขึ้นเพื่อตอบรับฟังก์ชั่นพื้นฐานที่ดีกว่าการให้รางวัล: การใช้ทรัพยากรพลังงานอย่างเหมาะสมที่สุดหัวใจของการอยู่รอดที่ปรับตัวได้และเรื่องของชีวิตหรือความตาย

คำชี้แจงความขัดแย้งทางผลประโยชน์

ผู้เขียนประกาศว่าการวิจัยได้ดำเนินการในกรณีที่ไม่มีความสัมพันธ์ทางการค้าหรือทางการเงินใด ๆ ที่อาจตีความได้ว่าเป็นความขัดแย้งทางผลประโยชน์ที่อาจเกิดขึ้น

กิตติกรรมประกาศ

งานนี้ได้รับการสนับสนุนโดย NIDA R01DA25875 (Jeff A. Beeler), F31DA026802 (Cristianne RM Frazier), R01GM100768 (Xiaoxi Zhuang) และ Xiaoxi Zhuang) เราขอขอบคุณผู้ตรวจสอบสำหรับความคิดเห็นที่เข้มงวดและลึกซึ้งซึ่งได้ปรับปรุงต้นฉบับขั้นสุดท้ายอย่างมีนัยสำคัญ

อ้างอิง

แก้ไขโดย:

จอห์นเจ. ฟ็อกซ์วิทยาลัยการแพทย์ Albert Einstein ประเทศสหรัฐอเมริกา

บทวิจารณ์โดย:

โทมัสเอสตัลเนเกอร์คณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยแมริแลนด์บัลติมอร์สหรัฐอเมริกา
จอห์นดี. ซาลาโมนมหาวิทยาลัยคอนเนตทิคัตสหรัฐอเมริกา