Jauns ieskats dopamīna funkcijā Parkinsona slimniekiem

Virdžīnijas Tech Carilion pētniecības institūta zinātnieki ar nepieredzētu laika precizitāti ir izmērījuši galvenā neirotransmitera izdalīšanos Parkinsona slimības cilvēku smadzenēs.

Mērījumi, kas savākti smadzeņu operācijas laikā, kad apzināti pacienti spēlēja investīciju spēli, parāda, cik ātra dopamīna izdalīšanās kodē informāciju, kas ir būtiska cilvēka izvēlei.

Atzinumiem var būt plaša ietekme ne tikai uz Parkinsona slimību, bet arī uz citiem neiroloģiskiem un psihiskiem traucējumiem, tostarp depresiju un atkarību.

Pētnieki konstatēja dopamīna līmeņa izmaiņas tūkstoš reižu ātrāk nekā iepriekš tika reģistrēts cilvēkiem. Šie ātrie mērījumi apvienojumā ar pastiprinātu ķīmisko specifiku ļāva zinātniekiem atklāt, ka dopamīnam ir daudz sarežģītāka loma, nekā iepriekš tika domāts.

Pētījums šodien tika publicētsNacionālās Zinātņu akadēmijas raksti.

"Vairāk nekā 20 gadus ilgie pētījumi ar necilvēciskiem modeļu organismiem ir izveidojuši ļoti specifisku priekšstatu par aizdomām par dopamīna lomu cilvēka uzvedības vadīšanā," sacīja Virdžīnijas Tehniskās Kariljonas Pētniecības institūta Cilvēka neiroizveidotās attēlveidošanas laboratorijas direktors un vecākais autors Las Montāga. papīrs.

"Un tagad, veicot šos pirmos sava veida mērījumus, kas veikti tieši cilvēkiem, mēs esam atklājuši, ka šis attēls bija nožēlojami nepilnīgs."

Montagē un viņa komanda sadarbojās ar Veiksa meža universitātes Veselības zinātņu neiroķirurgiem - Stīvenu Tatteru, Adrianu Laxtonu un aizgājušo Tomu Elisu -, lai izmērītu dopamīna signālus pacientiem ar Parkinsona slimību, kuri tiek operēti, lai implantētu dziļo smadzeņu stimulācijas elektrodus. Ir pierādīts, ka dziļa smadzeņu stimulācija atvieglo Parkinsona slimības simptomus.

Septiņpadsmit pacienti brīvprātīgi ļāva Montagē komandai reģistrēt dopamīna signālus implantācijas operācijas laikā.

"Mēs pētām sistēmu, kas sabrūk viņu smadzenēs," sacīja doktors Kens Kišida, pirmais raksta autors un Virdžīnijas Tehniskās Kariljonas pētījumu institūta pētnieks. "Parkinsona slimību raksturo dopamīnu atbrīvojošo neironu nāve, un mēs cenšamies izprast slimības procesa pamatā esošos mehānismus."

Kishida un Montague atzīmēja to pacientu dāsnumu, kuri brīvprātīgi piedalījās pētījumā.

"Šāda veida piekļuve dopamīna signālu mērīšanai ir nenovērtējama," sacīja Kišida. "Un mēs esam veikuši šos mērījumus 17 cilvēkiem - tas ir par 17 vairāk nekā jebkad agrāk."

Lai uztvertu dopamīna signālus, īpaši cilvēkiem ar zemāku dopamīna aktivitāti, pētniekiem bija jāizstrādā ārkārtīgi jutīgas metodes.

Pētnieki izlasīja īpaši ātros dopamīna impulsus, kad apzināti pacienti spēlēja investīciju spēli. Viņi gaidīja, ka dopamīna reakcijas būs tieši saistītas ar gaidāmo atalgojumu un faktiskajiem rezultātiem. Viņi to nedarīja.

"Mēs analizējām aptuveni tūkstoš dopamīna impulsu datu kopu, un tā bija plakana," sacīja Montāga, kurš ir arī fizikas profesors Virdžīnijas Tehniskās Zinātnes koledžā un Virdžīnijas Tehniskās Kariljonas Pētniecības institūta Skaitļošanas psihiatrijas nodaļas direktors. "Signāli neatšķīra pozitīvu reakciju no negatīvas."

Kad pētnieki veica mērījumus, viņi sāka analizēt, ko dopamīns patiesībā signalizēja.

"Mēs noskaidrojām, ka dopamīns izseko divus faktorus - to, kas notika un kas varēja notikt," sacīja Montāga. "Šķiet, ka mūsu dopamīna neironi izseko, vai kaut kas varēja būt labāks vai sliktāks, un šo informāciju kodē ātrās izmaiņas dopamīna izdalīšanās jomā. Šie atklājumi skaitļošanas ziņā var sākt atklāt to, kas pietrūkst Parkinsona slimnieku dopamīna sistēmā. ”

Secinājumi ir bijuši vairāk nekā 20 gadus, kopš pirmie Montāžas skaitļošanas pētījumi, kuros pārbaudīti dopamīna signalizācijas mehānismi.

Ideja, ka “kas varēja būt” ir daļa no tā, kā cilvēki novērtē faktiskos rezultātus, nav jauna. Bet neviens negaidīja, ka dopamīns darīs darbu, apvienojot šo informāciju cilvēka smadzenēs.

Tagad, kad pētnieki ir izmērījuši vairākus ieguldījumus individuālajos dopamīna signālos, viņiem ir vēl vairāk iespēju izpētīt cilvēka smadzeņu mācību sistēmas veselības un slimību jomā.

Avots: Virginia Tech