Березня 9, 2017
Миша знаходить свій шлях через карту у формі хімічної структури молекули дофаміну, повторюючи результати досліджень, згідно з якими дофамін керує поведінковим вибором. Кредит: Salk Institute
Скажімо, ви тягнетеся до фруктової чашки за буфетом, але в останню секунду ви перемикаєте передачі і замість цього хапаєте кекс. Емоційно ваше рішення - це складна страва з почуттям провини та апетитного очікування. Але фізично це простий зсув: замість руху вліво ваша рука пішла вправо. Такі зміни, що становлять долі секунди, цікавлять нейрологів, оскільки вони відіграють важливу роль у захворюваннях, які пов’язані з проблемами при виборі дії, наприклад, хвороба Паркінсона та наркоманія.
У березні 9, 2017, онлайн-видання журналу Нейронвчені Інституту Солка повідомляють, що концентрація хімічного мозку викликана допамін керує рішеннями про дії настільки точно, що вимірювання рівня безпосередньо перед рішенням дозволяє дослідникам точно передбачити результат. Крім того, вчені виявили, що зміни рівня дофаміну є достатнім для зміни майбутнього вибору. Робота може відкрити нові шляхи для лікування розладів як у випадках, коли людина не може вибрати рух для ініціювання, наприклад хвороба Паркінсона, так і в тих випадках, коли хтось не може зупинити повторювані дії, такі як обсесивно-компульсивний розлад (OCD) або наркоманія.
"Оскільки ми не можемо робити більше одного за один раз, мозок постійно приймає рішення щодо того, що робити далі", - говорить Сінь Цзінь, доцент лабораторії молекулярної нейробіології Салка та старший автор статті. "У більшості випадків наш мозок контролює ці рішення на вищому рівні, ніж розмова безпосередньо з певними м'язами, і це те, що моя лабораторія в основному хоче зрозуміти краще".
Коли ми вирішили виконати добровільну дію, як зав'язування шнурків, зовнішня частина нашого мозку (кора) посилає сигнал до більш глибокої структури, яка називається смугасте тіло, яке отримує дофамін для організації послідовності подій: нахиляючись, захоплюючи шнурки, зав'язуючи вузли. Нейродегенеративні захворювання, такі як хвороба Паркінсона, пошкоджують вивільняючі дофамін нейрони, погіршуючи здатність людини виконувати ряд команд. Наприклад, якщо ви попросите пацієнтів Паркінсона намалювати фігуру V, вони можуть намалювати лінію, що опускається вниз, або лінію, яка іде вгору. Але вони мають великі труднощі при переході з одного напрямку в інший і проводять на переході набагато довше. Перш ніж дослідники зможуть розробити цілеспрямовані методи лікування таких захворювань, вони повинні точно зрозуміти, яка функція дофаміну на фундаментальному неврологічному рівні в нормальному мозку.
Команда Джина розробила дослідження, в якому миші вибирали між натисканням одного з двох важелів, щоб отримати солодке ласощі. Важелі знаходились з правого та лівого боку спеціально побудованої камери, а дозатор для ласощів посередині. Важелі відступали від камери на початку кожного випробування і з'являлися через дві або вісім секунд. Миші швидко дізналися, що коли важелі знову з’являються через коротший час, натискання лівого важеля дає задоволення. Коли вони з’явилися через довший час, натискання правого важеля призвело до ласощі. Таким чином, обидві сторони представляли для мишей спрощену ситуацію з двома виборами - вони спочатку перемістилися в ліву сторону камери, але якщо важелі не з’явилися протягом певного періоду часу, миші перейшли на праву сторону на основі за внутрішнім рішенням.
"Ця особлива конструкція дозволяє нам поставити унікальне питання про те, що відбувається в мозку під час цього розумового та фізичного переходу від одного вибору до іншого", - говорить Хао Лі, науковий співробітник Salk і співавтор статті.
Поки миші проводили випробування, дослідники використовували техніку, яка називається циклічною вольтамперометрією швидкого сканування, щоб виміряти концентрацію дофаміну в мозку тварин за допомогою вбудованих електродів, набагато тонших, ніж людське волосся. Методика дозволяє проводити точні вимірювання в масштабі часу (у цьому дослідженні відбір проб проводився 10 разів на секунду), а отже, може свідчити про швидкі зміни в хімії мозку. Результати вольтамперометрії показали, що коливання рівня дофаміну в мозку тісно пов’язані з рішенням тварини. Вчені насправді змогли точно передбачити майбутній вибір тваринами важеля на основі лише концентрації дофаміну.
Цікаво, що інші миші, які отримували лікування за допомогою натискання будь-якого важеля (таким чином, видаляючи елемент вибору), відчували підвищення дофаміну в міру того, як проходили випробування, але, на відміну від них, їх рівень весь час залишався вище базового (не коливався нижче базового) вказує на роль дофаміну, що розвивається, коли бере участь вибір.
"Ми дуже схвильовані цими висновками, оскільки вони вказують на те, що дофамін також може брати участь у прийнятті постійних рішень, крім його загальновідомої ролі в навчанні", - додає співавтор статті Крістофер Говард, співробітник Salk.
Щоб перевірити, що рівень дофаміну спричинив зміну вибору, а не просто асоціювався з ним, команда використовувала генну інженерію та молекулярні інструменти - включаючи активацію або інгібування нейронів світлом у техніці, яка називається оптогенетикою - для реального маніпулювання рівнями дофаміну в мозку тварин. час. Вони виявили, що вони могли двонаправлено перемикати мишей з одного важеля на інший, збільшуючи або зменшуючи рівень дофаміну.
Джин говорить, що ці результати свідчать про те, що динамічно змінювані рівні дофаміну пов'язані з постійним вибором дій. “Ми думаємо, що якби ми могли відновити відповідну динаміку дофаміну - при хворобі Паркінсона, ОКР та наркоманії - люди могли б краще контролювати свою поведінку. Це важливий крок у розумінні того, як це зробити ".
Докладніше на: https://medicalxpress.com/news/2017-03-hard-choices-brain-dopamine.html#jCp
;