خيارات صعبة؟ اسأل الدوبامين في عقلك

خيارات صعبة؟ اسأل الدوبامين في عقلك

يتعلم باحثو سالك كيف يتحكم الدوبامين في القرارات الجارية ، ويقدمون نظرة ثاقبة على مرض باركنسون ، وإدمان المخدرات

LA JOLLA - لنفترض أنك تبحث عن فنجان من الفاكهة في البوفيه ، ولكن في الثانية الأخيرة قمت بتبديل التروس والاستيلاء على كب كيك بدلاً من ذلك. عاطفيًا ، قرارك هو خليط معقد من الشعور بالذنب والترقب المثير للإعجاب. لكن من الناحية الجسدية ، هذا تحول بسيط: بدلاً من التحرك يسارًا ، ذهبت يدك إلى اليمين. تثير هذه التغييرات في أجزاء الثانية اهتمام علماء الأعصاب لأنها تلعب دورًا رئيسيًا في الأمراض التي تنطوي على مشاكل في اختيار الإجراء ، مثل مرض باركنسون وإدمان المخدرات.

في 9 مارس 2017 ، النشر الإلكتروني للمجلة الخلايا العصبيةأفاد العلماء في معهد Salk أن تركيز مادة كيميائية في الدماغ تسمى الدوبامين يتحكم في القرارات المتعلقة بالأفعال بدقة بحيث يسمح قياس المستوى قبل اتخاذ القرار للباحثين بالتنبؤ بدقة بالنتيجة. بالإضافة إلى ذلك ، وجد العلماء أن تغيير مستوى الدوبامين كافٍ لتغيير الاختيار القادم. قد يفتح العمل طرقًا جديدة لعلاج الاضطرابات في كل من الحالات التي لا يستطيع فيها الشخص اختيار حركة ليبدأها ، مثل مرض باركنسون ، وكذلك تلك التي لا يستطيع فيها الشخص إيقاف الإجراءات المتكررة ، مثل اضطراب الوسواس القهري (OCD) أو إدمان المخدرات .

يقول: "لأننا لا نستطيع أن نفعل أكثر من شيء واحد في وقت واحد ، فإن الدماغ يتخذ قرارات بشأن ما يجب فعله بعد ذلك" شين جين، أستاذ مساعد في مختبر علم الأحياء العصبي الجزيئي في سالك وكاتب الورقة البحثية. "في معظم الحالات ، يتحكم دماغنا في هذه القرارات على مستوى أعلى من التحدث مباشرة إلى عضلات معينة ، وهذا ما يريد مختبري في الغالب فهمه بشكل أفضل."

عندما نقرر القيام بعمل تطوعي ، مثل ربط أربطة الحذاء ، يرسل الجزء الخارجي من دماغنا (القشرة) إشارة إلى بنية أعمق تسمى المخطط ، والتي تتلقى الدوبامين لتنظيم تسلسل الأحداث: الانحناء ، والاستيلاء على الأربطة وربط العقد. تتسبب الأمراض العصبية التنكسية مثل مرض باركنسون في تلف الخلايا العصبية التي تطلق الدوبامين ، مما يضعف قدرة الشخص على تنفيذ سلسلة من الأوامر. على سبيل المثال ، إذا طلبت من مرضى باركنسون رسم شكل V ، فقد يرسمون الخط يتجه للأسفل بشكل جيد أو الخط يتصاعد بشكل جيد. لكنهم يواجهون صعوبة كبيرة في التحول من اتجاه إلى آخر ويقضون وقتًا أطول في الانتقال. قبل أن يتمكن الباحثون من تطوير علاجات موجهة لمثل هذه الأمراض ، فإنهم بحاجة إلى فهم وظيفة الدوبامين بالضبط على المستوى العصبي الأساسي في الأدمغة الطبيعية.

صمم فريق جين دراسة اختارت فيها الفئران بين الضغط على رافعتين للحصول على علاج سكري. كانت الرافعتان على الجانب الأيمن والأيسر من غرفة مصممة خصيصًا ، مع موزع المعالجة في المنتصف. تراجعت الرافعات من القاعة في بداية كل محاكمة وعادت للظهور بعد ثانيتين أو ثماني ثوان. سرعان ما علمت الفئران أنه عندما عادت الرافعات للظهور بعد وقت قصير ، فإن الضغط على الرافعة اليسرى يؤدي إلى علاج. عندما عاودوا الظهور بعد وقت أطول ، أدى الضغط على الرافعة اليمنى إلى علاج. وهكذا ، يمثل الجانبان وضعًا مبسطًا من خيارين للفئران - فقد انتقلوا إلى الجانب الأيسر من الغرفة في البداية ، ولكن إذا لم تظهر الرافعات مرة أخرى في غضون فترة زمنية معينة ، فإن الفئران تحولت إلى الجانب الأيمن من على قرار داخلي.

"هذا التصميم الخاص يسمح لنا بطرح سؤال فريد حول ما يحدث في الدماغ أثناء هذا التحول العقلي والجسدي من خيار إلى آخر ،" كما يقول Hao Li ، باحث مشارك في Salk والمؤلف الأول المشارك في الورقة.

أثناء إجراء الفئران للتجارب ، استخدم الباحثون تقنية تسمى قياس الجهد الدوري بالمسح السريع لقياس تركيز الدوبامين في أدمغة الحيوانات عبر أقطاب كهربائية مدمجة أدق بكثير من شعر الإنسان. تسمح هذه التقنية بقياس مقياس زمني دقيق للغاية (في هذه الدراسة ، تم أخذ العينات 10 مرات في الثانية) وبالتالي يمكن أن تشير إلى تغييرات سريعة في كيمياء الدماغ. أظهرت نتائج قياس الفولتميتر أن التقلبات في مستوى الدوبامين في الدماغ مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بقرار الحيوان. تمكن العلماء في الواقع من التنبؤ بدقة باختيار الحيوان القادم للرافعة بناءً على تركيز الدوبامين وحده.

ومن المثير للاهتمام ، أن الفئران الأخرى التي حصلت على علاج عن طريق الضغط على أي من الرافعتين (وبالتالي إزالة عنصر الاختيار) شهدت زيادة في الدوبامين مع بدء التجارب ، ولكن على النقيض من ذلك ، ظلت مستوياتها أعلى من خط الأساس (لم تتقلب تحت خط الأساس) طوال الوقت ، يشير إلى دور الدوبامين المتطور عندما يتعلق الأمر بالاختيار.

"نحن متحمسون جدًا لهذه النتائج لأنها تشير إلى أن الدوبامين يمكن أن يشارك أيضًا في القرار المستمر ، بما يتجاوز دوره المعروف في التعلم" ، يضيف المؤلف المشارك الأول للورقة ، كريستوفر هوارد ، وهو باحث متعاون في Salk.

للتحقق من أن مستوى الدوبامين تسبب في تغيير الاختيار ، بدلاً من مجرد الارتباط به ، استخدم الفريق أدوات الهندسة الوراثية والجزيئية - بما في ذلك تنشيط الخلايا العصبية أو تثبيطها بالضوء في تقنية تسمى علم البصريات الوراثي - للتلاعب بمستويات الدوبامين في دماغ الحيوانات بشكل حقيقي. زمن. ووجدوا أنهم كانوا قادرين على تبديل الفئران بشكل ثنائي الاتجاه من اختيار رافعة إلى أخرى عن طريق زيادة مستويات الدوبامين أو خفضها.

يقول جين إن هذه النتائج تشير إلى أن مستويات الدوبامين المتغيرة ديناميكيًا مرتبطة بالاختيار المستمر للإجراءات. نعتقد أنه إذا تمكنا من استعادة ديناميكيات الدوبامين المناسبة - في مرض باركنسون والوسواس القهري وإدمان المخدرات - فقد يتحكم الناس بشكل أفضل في سلوكهم. هذه خطوة مهمة في فهم كيفية تحقيق ذلك ".

تم تمويل العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة, مؤسسة داناأطلقت حملة مؤسسة إليسون الطبية و مؤسسة وايتهول.