Uued teadmised dopamiini funktsioonist Parkinsoni tõvega patsientidel

Virginia Tech Carilioni uurimisinstituudi teadlased on Parkinsoni tõvega inimeste ajus mõõtnud peamise neurotransmitteri vabanemist enneolematu ajalise täpsusega.

Mõõtmised, mis koguti ajuoperatsiooni ajal, kui teadlikud patsiendid mängisid investeerimismängu, näitavad, kuidas dopamiini kiire vabanemine kodeerib inimese valikul otsustavat teavet.

Tulemused võivad olla laialt levinud mitte ainult Parkinsoni tõve, vaid ka teiste neuroloogiliste ja psühhiaatriliste häirete, sealhulgas depressiooni ja sõltuvuse suhtes.

Teadlased avastasid dopamiini taseme muutused tuhat korda kiiremini kui inimestel varem registreeritud. Need kiired mõõtmised koos tõhustatud keemilise spetsiifilisusega võimaldasid teadlastel avastada, et dopamiinil on palju keerulisem roll, kui varem arvati.

Uuring avaldati tänaRahvusliku Teaduste Akadeemia toimetised.

"Rohkem kui 20 aastat kestnud teadus mitteinimlike mudelorganismide kohta on joonistanud väga konkreetse pildi dopamiini kahtlustatavast rollist inimese käitumise suunamisel," ütles Virginia Tech Carilioni uurimisinstituudi inimese neurokujutiste labori direktor ja raamatu vanemautor Read Montague. paber.

"Ja nüüd, nende esmakordsete mõõtmiste abil, mis on tehtud otse inimestel, oleme avastanud, et see pilt oli hädapäraselt puudulik."

Montague ja tema meeskond töötasid Wake Metsa ülikooli terviseteaduste neurokirurgide - Stephen Tatteri, Adrian Laxtoni ja varalahkunud Thomas Ellisega -, et mõõta dopamiinisignaale Parkinsoni tõvega patsientidel, kellele tehakse operatsiooni, et implanteerida aju süvistimulatsiooni elektroode. On näidatud, et Parkinsoni tõve sümptomeid leevendab aju sügav stimulatsioon.

Seitseteist patsienti lubasid Montague'i meeskonnal implantatsioonioperatsiooni ajal oma dopamiinisignaale salvestada.

"Uurime süsteemi, mis laguneb nende ajus," ütles dr Ken Kishida, artikli esimene autor ja Virginia Tech Carilioni uurimisinstituudi teadlane. "Parkinsoni tõbe iseloomustab dopamiini vabastavate neuronite surm ja me püüame mõista haigusprotsessi aluseks olevaid mehhanisme."

Kishida ja Montague märkisid mõlemad uuringus vabatahtlikult osalenud patsientide heldust.

"Seda tüüpi juurdepääs dopamiini signaalide mõõtmiseks on hindamatu," ütles Kishida. "Ja me oleme need mõõtmised teinud 17 inimesel - see on 17 rohkem kui kunagi varem."

Dopamiinisignaalide püüdmiseks, eriti madalama dopamiini aktiivsusega inimeste puhul, pidid teadlased välja töötama äärmiselt tundlikud meetodid.

Teadlased lugesid ülikiireid dopamiini impulsse, kui teadlikud patsiendid mängisid investeerimismängu. Nad eeldasid, et dopamiinireaktsioonid on otseses seoses oodatava kasu ja tegelike tulemustega. Nad ei teinud seda.

"Analüüsisime umbes tuhande dopamiiniimpulsi andmekogumit ja see oli lame," ütles Montague, kes on ka Virginia Techi teaduskolledži füüsika professor ja Virginia Tech Carilioni uurimisinstituudi arvutuspsühhiaatria üksuse direktor. "Signaalid ei eristanud positiivset ja negatiivset reaktsiooni."

Kui teadlased olid mõõtmised läbi teinud, hakkasid nad analüüsima, mida dopamiin tegelikult signaalitas.

"Leidsime, et dopamiin jälgib kahte tegurit - mis juhtus ja mis oleks võinud juhtuda," ütles Montague. "Meie dopamiini neuronid näivad jälgivat, kas midagi oleks võinud olla parem või halvem, ja seda teavet kodeerivad dopamiini vabanemise kiired muutused. Need leiud võivad arvutipõhiselt paljastada, mis on Parkinsoni tõvega patsientide dopamiinisüsteemist puudu. "

Tulemused on tehtud üle 20 aasta, alates Montague'i esimestest arvutusuuringutest, milles uuriti dopamiini signaalimise mehhanisme.

Idee, et „mis oleks võinud olla“, on osa sellest, kuidas inimesed tegelikke tulemusi hindavad, pole uus. Kuid keegi ei eeldanud, et dopamiin teeb selle teabe ühendamiseks inimese ajus tööd.

Nüüd, kui teadlased on mõõtnud dopamiini individuaalsignaalide mitmekordset panust, on neil veelgi rohkem võimalusi uurida inimese aju tervise ja haiguste õppimissüsteeme.

Allikas: Virginia Tech