2017 年 3 月 10 日
一项国际研究合作已经确定了潜在的酒精中毒机制与改变的多巴胺能神经元对影响多巴胺释放的前额皮质神经元的复杂动力学反应有关。
大脑皮层中相互作用的神经元群体产生电脉冲（称为动作电位），其特征在于神经发射（或复杂神经动力学）的特定空间和时间模式。 这些射击模式取决于各个神经元的内在属性，神经网络连通性和这些电路的输入。 该计算研究的基础是通过兴奋性突触与多巴胺能和抑制性连接的特定前额叶皮层神经元群体的实验证据。 腹侧被盖区 （VTA）神经元。 因此，前额皮质中的神经发射结构可直接影响多巴胺细胞反应和多巴胺释放。
鲍里斯·古特金（Boris Gutkin）领导着HSE认知与决策中心的理论神经科学小组。 该小组的研究领域之一侧重于导致药物滥用和成瘾的神经生物学过程，尤其是检测药物作用的神经生物学机制与可观察到的行为反应之间的联系。 尤其是，研究人员使用数学模型来检查多巴胺能神经元放电模式和可能导致成瘾的动力学的特定特征。
多巴胺是一种由大脑中的多巴胺能神经元释放的神经递质，是一种化学物质，在内部大脑奖励系统中发挥关键作用，推动对动机行为的学习。 通过在大脑的奖励系统中行动（例如，在大脑中部深处发现的腹侧被盖区;负责选择正确动作的纹状体和控制自愿目标和行为的前额皮层），它表示意外的奖励或预期特定行动或事件产生的奖励。 因此，多巴胺提供了导致这些奖励的行为的积极强化，导致它们被重复。 相反，如果某一特定行为未能产生预期的积极效果或随后发生令人不快的事件，多巴胺释放量急剧下降，导致沮丧并且不愿重复所述行为。
许多多巴胺神经元通过在动物获得比预期更多的奖励时发出快速突发的尖峰来产生这些学习信号，或者当低于预期时暂停。 为了正确地控制学习，爆发的数量（以及释放的多巴胺）必须与收到的和预期的奖励之间的差异成比例（例如，如果有人希望获得50欧元用于他的工作，但获得100;多巴胺活性应与50成比例;当人们期望50但得到500时;活动应该发出与450成比例的数字）。 因此，不匹配越大，响应越强。 另一个多巴胺神经元亚组只是在刺激对行为很重要或不给出二元全有或全无反应时发出信号。 然后，这些二进制信号驱动定向或接近重要行为。 因此，两种多巴胺细胞群具有不同的响应模式：模拟学习信号或全或非重要性警报。
两种神经元活动模式
Gutkin小组与印第安纳大学和RAN应用物理研究所的科学家共同进行的最新研究表明，酒精对多巴胺能神经元活动的影响可能具有潜在机制。 他们的论文《多巴胺神经元改变了对刺激的兴奋性》，发表于 PLOS ONE，具有多巴胺（DA）神经元活性的计算模型，描述了它的关键特性，并证明DA神经元的反应模式可以根据突触输入的模式（包括前额叶皮层的模式）而变化。
当处于第一模式时，DA神经元释放的多巴胺的量反映了学习信号，该信号与动物或人类期望的事物之间的差异以及它们由于某种动作实际接收的事物之间的差异有关。 当处于第二DA神经元模式时，多巴胺释放用作指示某个事件是否重要的参考二进制信号。 因此，计算研究的结果意味着 多巴胺神经元 可能不是两个不同的群体，但是能够根据它们接收的信号的性质灵活地从一种响应模式切换到另一种响应模式。
在一项相关研究中，“同步GABA能神经元对多巴胺能神经元放电和爆发的贡献”发表在 神经生理学杂志同一组建议，除了DA和前额叶皮层神经元之间的直接联系外，还应考虑通过抑制性（GABA能）VTA神经元从前额叶皮层进行间接神经输入。 特别是，研究人员发现来自前额叶皮层的信号可以使GABAergic神经元同步，对DA神经元产生强烈的抑制作用。 该研究发现，在某些情况下，这种抑制作用可能导致矛盾的结果 - 而不是抑制DA神经元放电，从而减少多巴胺释放，它们可以倍增DA发射频率导致更高 多巴胺释放 和积极的强化。
对我们对酒精中毒的理解意味着什么
实验证据表明，酒精能够通过前额叶皮层和抑制性VTA神经元间接地改变DA神经元放电模式，并且直接通过作用于DA神经元本身。 根据目前的研究结果，研究人员假设可能涉及哪些机制。
VTA在非酒精中有大约20,000 DA神经元。 其中一些用于表示某种刺激具有重要性，而其余的则传递误差信号。 两种信号之间的某种平衡对于良好的判断和正确的行为至关重要。 酒精通过改变前额皮质神经活动模式和DA神经元特性来破坏平衡。 与错误相反，这种改变可能会使更多神经元偏向信号重要性。 因此，在酒精的影响下，任何与酒精相关的刺激都被DA神经元视为具有行为和动机重要性，无论其是否与预期结果相符，而在没有酒精的情况下，神经发放通常与预期并获得增援。
这种影响可能是酗酒者最终可能发展出比正常行为反应范围窄的原因，从而促使他们寻求酒精。 这样一来，他们要么不知道自己的行为可能带来的后果，要么即使可以预见到此类后果，但这种意识对其行为几乎没有影响。 根据调查，大多数酗酒者了解他们可能失去家园和家庭，甚至死于暴饮暴食，但这很少能阻止他们。 为了正确评估饮酒的后果，在DA神经元强化学习信号的支持下，他们的前额叶皮层需要整合并学习正确地代表这种行为的负面期望。 但是，这可能不会发生，因为酒精（如其他改变情绪的物质）会影响吸毒者的神经活动 前额叶皮层 和他们的DA神经元直接阻止学习。
找到一种方法来平衡上瘾大脑中的多巴胺功能，并在受到影响的情况下引发对环境刺激的充分神经反应，这可以为有药物滥用问题的人提供希望。
进一步探索： 压抑的老鼠消耗更多的酒精，揭示相关的大脑化学
更多信息： Ekaterina O. Morozova等，多巴胺神经元改变刺激反应的兴奋性类型， PLOS计算生物学 （2016）。 DOI：10.1371 / journal.pcbi.1005233
Ekaterina O. Morozova等。 同步GABA能神经元对多巴胺能神经元放电和爆发的贡献， 神经生理学杂志 （2016）。 DOI：10.1152 / jn.00232.2016
期刊参考： PLoS ONE的 神经生理学杂志 公共科学图书馆·计算生物学
由...提供： 国立研究大学高等经济学院
更多： https://medicalxpress.com/news/2017-03-alcoholism-dynamical-dopamine-imbalance.html#jCp
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