Kluczowy obszar mózgu odgrywa kluczową rolę w uzależnieniu
Nowe badania pokazują, że móżdżek, duża część ludzkiego mózgu, o której naukowcy sądzili, że jest głównie zaangażowana w kontrolę motoryczną, może odgrywać kluczową rolę w zachowaniach związanych z poszukiwaniem nagrody i zachowaniami społecznymi. Odkrycia mogą pomóc w opracowaniu przyszłych metod leczenia uzależnień.
Ostatnie badania wskazują, że oprócz ruchu móżdżek mózgu może również pomagać w kontrolowaniu funkcji poznawczych, takich jak język, uczenie się i uwaga.
Teraz naukowcy z Albert Einstein College of Medicine w Bronksie w Nowym Jorku sugerują, że obszar ten może również regulować przetwarzanie nagród i uzależnienia.
Dr Kamran Khodakhah, który jest profesorem i kierownikiem Katedry Neuronauki im. Dominicka P. Purpury w Einsteinie, kierował nowym badaniem. Naukowcy przeprowadzili badanie na myszach.
Prof. Khodakhah i jego zespół opublikowali swoje wyniki w czasopiśmie Nauka. Ilaria Carta, doktorantka w Einstein i dr Christopher Chen, są pierwszymi autorami artykułu.
Po co badać móżdżek?
Prof. Khodakhah i jego współpracownicy zostali poproszeni o podjęcie badań naukowych przez nowsze badania, które wskazywały na rolę móżdżku w uzależnieniu i interakcjach społecznych.
Na przykład niektóre badania wykazały, że móżdżek nie funkcjonuje prawidłowo u osób z zachowaniami uzależniającymi, zaburzeniami ze spektrum autyzmu (ASD), zespołem poznawczo-afektywnym i schizofrenią.
Inne badania MRI wykazały, że móżdżek osób żyjących z nałogiem jest nadpobudliwy w odpowiedzi na bodźce, których dotyczy ich uzależnienie, takie jak obraz strzykawki.
„Pogląd, że móżdżek znacznie wykracza poza kontrolowanie ruchu, spotkał się z dużym sceptycyzmem”, wyjaśnia główny autor badania, „i nikt nie miał żadnych prawdziwych wskazówek, jak móżdżek może wpływać na uwalnianie dopaminy”.
Naukowcy nazwali dopaminę neuroprzekaźnikiem „seks, narkotyki i rock'n'roll” ze względu na jej kluczową rolę w zachowaniach polegających na szukaniu nagrody. Kiedy ludzie - lub naczelne - otrzymują przyjemną nagrodę, czy to pod koniec procesu uczenia się, czy w celach rekreacyjnych, ich organizm uwalnia hormon.
Innym obszarem mózgu, który naukowcy przypisali przetwarzaniu nagrody, jest tak zwany obszar nakrywki brzusznej (VTA). Tak więc w obecnych badaniach naukowcy postawili hipotezę, że neurony w móżdżku będą w jakiś sposób komunikować się z neuronami VTA, które są odpowiedzialne za uwalnianie dopaminy.
Używanie światła do badania neuronów u myszy
Naukowcy wykorzystali optogenetykę, aby przetestować swoją hipotezę. Optogenetyka to technika, w której naukowcy genetycznie modyfikują neurony, tak aby reagowały na światło.
Poprzez genetyczną indukcję nadwrażliwości na światło naukowcy mogli selektywnie aktywować aksony neuronów w móżdżku. W ten sposób chcieli zobaczyć, jak wpłynie to na neurony w VTA.
Jedna trzecia neuronów VTA wystrzeliła w odpowiedzi na stymulację aksonów, udowadniając, że neurony w móżdżku komunikują się z neuronami w VTA.
Następnie naukowcy chcieli zobaczyć, jak, jeśli w ogóle, ta międzyneuronalna komunikacja wpływa na zachowania związane z poszukiwaniem nagrody. Aby zbadać ten aspekt, naukowcy przeprowadzili serię eksperymentów na myszach.
Jak móżdżek wpływa na poszukiwanie nagrody
W pierwszym eksperymencie gryzonie mogły swobodnie badać wszystkie cztery rogi pokoju, ale kiedy dotarły do jednego określonego rogu, naukowcy stymulowali neurony móżdżku gryzoni za pomocą optogenetyki.
Naukowcy postawili hipotezę, że jeśli stymulacja byłaby przyjemna, gryzonie nadal szukałyby satysfakcjonującego zachowania - to znaczy wielokrotnie wracałyby do rogu, w którym otrzymały przyjemną stymulację.
Zgodnie z oczekiwaniami zespołu stymulowane gryzonie wolały częściej wracać do tego samego narożnika niż myszy kontrolne.
Następnie, aby potwierdzić, że stymulowanie aksonów neuronów móżdżku odegrało rolę w uzależnieniu, naukowcy przygotowali myszy do otrzymania przyjemnej stymulacji tych aksonów w jasno oświetlonym obszarze.
Zazwyczaj myszy unikają jasnego światła i zwykle czują się bardziej komfortowo w ciemności, gdzie mogą unikać drapieżników. Ale w tym ostatnim eksperymencie zdecydowali się pójść wbrew swoim zwykłym preferencjom ze względu na przyjemną stymulację.
„Chociaż myszy zwykle unikają jasnych obszarów, teraz preferencyjnie biegną w kierunku światła, ponieważ tam właśnie zapamiętały otrzymanie nagrody […] To sugeruje, że móżdżek odgrywa rolę w uzależniających zachowaniach”.
Prof. Kamran Khodakhah
Móżdżek jest również kluczem do zachowań społecznych
Inny eksperyment ujawnił, że ścieżka między aksonami móżdżku a neuronami VTA również odgrywa rolę w zachowaniach społecznych.
Naukowcy umieścili myszy w pudełku z trzema komorami. Gryzonie miały możliwość interakcji z przedmiotem, inną myszą lub przebywania same w pustym obszarze.
Kiedy zdecydowali się na interakcję społeczną, szlak aksonów móżdżku - neurony VTA był najbardziej aktywny. Jednak kiedy naukowcy wykorzystali optogenetykę do wyciszenia tego szlaku neuronowego, gryzonie wybrały samotność lub interakcję z nieożywionym obiektem.
Wyniki sugerowały naukowcom, że szlak aksonów móżdżku - neurony VTA może być dysfunkcjonalny u osób z ASD.
„Nasze dane potwierdzają rolę móżdżku w przetwarzaniu nagrody i kontrolowaniu zachowań społecznych” - podsumowują autorzy.
„Proponujemy, aby ta […] ścieżka mogła przynajmniej częściowo wyjaśniać związek między móżdżkiem a uzależniającymi zachowaniami i stanowić podstawę dla roli móżdżku w innych zachowaniach motywowanych i społecznych”.
