Imọ 1 January 2016: Vol. 351 rara. 6268
DOI: 10.1126/science.aac9698
- Emily A. Ferenczi1,2,*,
- Kelly A. Zalocusky1,2,*,
- Conor Liston3,*,
- Logan Grosenick1,2,
- Melissa R. Warden4,
- Debha Amatya1,
- Kiefer Katovich5,
- Hershel Mehta5,
- Brian Patenaude6,
- Charu Ramakrishnan1,
- Paul Kalanithi7,
- Amit Etkin6,
- Brian Knutson5,
- Gary H. Glover8,
- Karl Deisseroth1,4,9,†
áljẹbrà
Iwuri fun ẹsan n ṣe awọn ihuwasi adaṣe, lakoko ti ailagbara ti iwo ere ati iriri (anhedonia) le ṣe alabapin si awọn aarun ọpọlọ, pẹlu ibanujẹ ati schizophrenia. A wa lati ṣe idanwo idawọle pe aarin prefrontal kotesi (mPFC) n ṣakoso awọn ibaraenisepo laarin awọn agbegbe subcortical kan pato ti o ṣakoso awọn idahun hedonic. Nipa lilo aworan iwoye oofa iṣẹ-ṣiṣe optogenetic lati ṣe ifọwọyi ni agbegbe ṣugbọn ni agbaye wo iṣẹ ṣiṣe ti iṣan ni awọn eku, a rii pe imudara neuron dopamine n ṣe iṣẹ ṣiṣe striatal, lakoko ti o pọ si mPFC excitability ti agbegbe dinku idahun striatal yii ati ṣe idiwọ awakọ ihuwasi fun imudara dopaminergic. Aṣeju mPFC onibaje yii tun ṣe idaduro awọn ihuwasi ti o ni ẹsan ẹsan ati fa awọn ibaraẹnisọrọ iṣẹ ṣiṣe ọpọlọ tuntun kan pato, eyiti o ṣe asọtẹlẹ iwọn ti anhedonia ninu awọn eniyan kọọkan. Awọn awari wọnyi ṣapejuwe ẹrọ kan nipasẹ eyiti mPFC ṣe iyipada ikosile ti ihuwasi wiwa ẹsan, nipa ṣiṣakoso awọn ibaraenisepo agbara laarin awọn agbegbe subcortical kan pato.
Ọna kan lati ṣe atunṣe wiwa ere
Awọn agbegbe ọpọlọ wo ni o ni ipa ninu ihuwasi ti o ni ibatan ere? Ferenczi et al. ni idapo idojukọ, iru-kan pato sẹẹli, awọn ifọwọyi optogenetic pẹlu aworan ọpọlọ, idanwo ihuwasi, ati ni vivo electrophysiology (wo Irisi nipasẹ Robbins). Imudara ti awọn neurons midbrain dopamine pọ si iṣẹ ṣiṣe ni agbegbe ọpọlọ ti a pe ni striatum ati pe o ni ibatan pẹlu wiwa ẹsan kọja awọn ẹranko kọọkan. Bibẹẹkọ, inudidun giga ti agbegbe ti a pe ni cortex medial prefrontal cortex dinku awọn idahun striatal mejeeji si iwuri ti awọn neuronu dopamine ati awakọ ihuwasi lati wa iwuri ti awọn neuronu dopamine. Nikẹhin, iṣatunṣe ayọ ti aarin prefrontal kotesi pyramidal awọn iṣan wakọ awọn ayipada ninu amuṣiṣẹpọ Circuit nkankikan, bakanna bi ihuwasi anhedonic ti o baamu. Awọn akiyesi wọnyi jọra aworan ati awọn phenotypes ile-iwosan ti a ṣe akiyesi ni ibanujẹ eniyan, afẹsodi, ati schizophrenia.
Ọrọ Iṣaaju
Wakọ lati wa ati ẹsan iriri ti wa ni ipamọ kọja awọn eya ati, ninu awọn ẹran-ọsin, pẹlu awọn ibaraenisepo laarin awọn eto dopaminergic subcortical ati awọn ẹya limbic gẹgẹbi striatum. Ibajẹ ti ilana yii, ti a ṣe akiyesi ni ọpọlọpọ awọn ipo psychiatric, jẹ aami aisan ti anhedonia (pipadanu igbadun). Awọn ọna ṣiṣe nkankikan ti o wa labẹ anhedonia jẹ aimọ ṣugbọn o le ja si lati awọn ibaraenisepo ajeji laarin awọn iyika cortical ati subcortical ere. A wa lati ṣe idanwo igbero pe igbega agbedemeji prefrontal kotesi (mPFC) excitability (ẹya ile-iwosan kan ti o ni nkan ṣe pẹlu anhedonia) n ṣe iṣakoso ipalọlọ lori awọn ibaraenisepo laarin awọn agbegbe subcortical meji ti o jinna: aarin aarin dopaminergic ati striatum.
ÌFẸ́
Awọn ijinlẹ aworan ile-iwosan ti ṣe awari iṣẹ ṣiṣe ti o ga ni mPFC ninu awọn alaisan eniyan ti o ni aibanujẹ, ati pe itọju ni nkan ṣe pẹlu isọdọtun ti iṣẹ-ṣiṣe apọju ati ilọsiwaju ti awọn ami aisan anhedonic. Ni afikun, awọn ijinlẹ eniyan ti ṣe idanimọ awọn agbegbe ti ọpọlọ ti o dahun si ifojusona ere ati iriri, ati pe idahun yii le ni idinku ninu arun ọpọlọ. Bibẹẹkọ, orisun ifihan ami ẹsan yii ati awọn ilana ti o wa labẹ awose rẹ ko ti ṣe afihan ni idi. A ti ṣepọ akojọpọ oriṣiriṣi ti onibaje ati awọn irinṣẹ optogenetic nla pẹlu aworan isọdọtun oofa ti iṣẹ-ṣiṣe (fMRI) lati pese afara laarin idi, iyasọtọ cellular ti rodent optogenetics ati awọn akiyesi ọpọlọ ti o ṣe afihan neuroimaging eniyan, pẹlu ibi-afẹde ti ifọwọyi agbegbe ati ni kariaye. wiwo iṣẹ ṣiṣe ti ara lati loye ilana ti ihuwasi wiwa ẹsan.
Awọn esi
A ṣe afihan pe iyanju ti awọn neurons midbrain dopamine n ṣe awakọ mejeeji ipele fMRI ẹjẹ atẹgun-igbẹkẹle iṣẹ ṣiṣe (BOLD) ati ihuwasi wiwa ẹsan, ati pe a fihan pe iwọnyi ni ibatan si awọn eniyan kọọkan. A tun rii pe ipalọlọ ti awọn neurons dopamine dinku iṣẹ ṣiṣe ni striatum, ati ni awọn agbegbe ọpọlọ miiran (bii hypothalamus), ati mu ihuwasi yago fun. Lẹhin ti iṣeto iṣakoso bidirectional yii ti ihuwasi wiwa ẹsan, a ṣe idanwo fun rudurudu ti iyika yii nipasẹ igbega ti mPFC excitability. A ṣe akiyesi idinku ti awọn idahun striatal si dopamine, bi daradara bi awakọ ihuwasi lati wa iwuri neuron dopamine ati awọn iyanju ere ẹda miiran. Lakotan, a ṣe afihan pe imudara mPFC ti o ga ni iduroṣinṣin muuṣiṣẹpọ corticolimbic BOLD ati iṣẹ ṣiṣe eleto, eyiti o le ṣe asọtẹlẹ ihuwasi anhedonic ni awọn ẹranko kọọkan.
IKADII
Awọn awari wa lati awọn adanwo ti o kan iṣakoso-pato sẹẹli agbegbe, nigbakanna pẹlu akiyesi aibikita agbaye ti iṣẹ ṣiṣe ti ara, ṣafihan pe mPFC n ṣiṣẹ iṣakoso oke-isalẹ lori awọn ibaraenisepo midbrain dopaminergic pẹlu striatum ati pe, nigbati o ba gbega, iṣẹ ṣiṣe ni mPFC le dinku ere ẹda. -jẹmọ ihuwasi. Pẹlupẹlu, a ṣe akiyesi pe awọn agbara iṣan-ara-subcortical n ṣiṣẹ ni ere lati ṣe ilana ilana ṣiṣe ere. Gbogbo awọn awari wọnyi ni awọn ipa fun oye wa ti ẹda-ara ti o ni ibatan ẹsan ati ihuwasi, bakanna bi pathogenesis ti anhedonia.
Optogenetic fMRI ni a lo lati ṣe ifọwọyi ni agbegbe ati ni agbaye wo iṣẹ ṣiṣe ti ọpọlọ jakejado ọpọlọ ti o ni ibatan si ẹsan. Awọn eku ibugbe ni a ṣayẹwo ni ipo jiji (awọn fọto oke). A fi idi rẹ mulẹ pe iṣẹ-ṣiṣe BOLD striatal pọ si nipasẹ imudara optogenetic ti awọn neuronu dopamine ati idinku nipasẹ ipalọlọ ti iṣan optogenetic. A ṣe afihan pe ifọkanbalẹ mPFC ti o ga ni idojukọ n dinku ihuwasi wiwa ẹsan nipa ṣiṣe iṣakoso oke-isalẹ lori iṣẹ ṣiṣe ti dopamine striatal ati ṣiṣe amuṣiṣẹpọ laarin awọn iyika corticolimbic kan pato.
;