Novi vpogledi v funkcijo dopamina pri bolnikih s Parkinsonovo boleznijo

Znanstveniki raziskovalnega inštituta Virginia Tech Carilion so izmerili sproščanje ključnega nevrotransmiterja z izjemno časovno natančnostjo v možganih ljudi s Parkinsonovo boleznijo.

Meritve, zbrane med operacijo možganov, ko so zavestni bolniki igrali naložbeno igro, kažejo, kako hitro sproščanje dopamina kodira informacije, ključne za človekovo izbiro.

Ugotovitve imajo lahko zelo razširjene posledice ne samo za Parkinsonovo bolezen, temveč tudi za druge nevrološke in psihiatrične motnje, vključno z depresijo in zasvojenostjo.

Raziskovalci so zaznali spremembe ravni dopamina tisočkrat hitreje, kot so bile prej zabeležene pri ljudeh. Te hitre meritve v kombinaciji z večjo kemijsko specifičnostjo so znanstvenikom omogočile, da so ugotovili, da ima dopamin veliko bolj zapleteno vlogo, kot so mislili prej.

Študija je bila danes objavljena vZbornik Nacionalne akademije znanosti.

"Več kot 20 let raziskav na nečloveških vzorčnih organizmih je ustvarilo zelo specifično sliko domnevne vloge dopamina pri vodenju človeškega vedenja," je dejal Read Montague, direktor Laboratorija za človeško nevroslikovanje na raziskovalnem inštitutu Virginia Tech Carilion in višji avtor papir.

"In zdaj smo s temi prvovrstnimi meritvami, opravljenimi neposredno na ljudeh, odkrili, da je bila ta slika žalostno nepopolna."

Montague je s svojo ekipo sodeloval z nevrokirurgi na Zdravstveni znanosti univerze Wake Forest - Stephenom Tatterjem, Adrianom Laxtonom in pokojnim Thomasom Ellisom - pri merjenju dopaminskih signalov pri bolnikih s Parkinsonovo boleznijo, ki so bili operirani za vsaditev elektrod za globoko možgansko stimulacijo. Dokazano je, da globoko možganska stimulacija blaži simptome Parkinsonove bolezni.

Sedemnajst bolnikov se je javilo, da je Montagueovi ekipi omogočilo snemanje njihovih dopaminskih signalov med operacijo implantacije.

"Preučujemo sistem, ki jim propada v možganih," je dejal dr. Ken Kishida, prvi avtor prispevka in znanstvenik z raziskovalnega inštituta Virginia Tech Carilion. "Za Parkinsonovo bolezen je značilna smrt nevronov, ki sproščajo dopamin, in poskušamo razumeti osnovne mehanizme procesa bolezni."

Kishida in Montague sta ugotovila velikodušnost bolnikov, ki so se prostovoljno prijavili v študijo.

"Ta vrsta dostopa za merjenje dopaminskih signalov je neprecenljiva," je dejal Kishida. "In te meritve smo opravili pri 17 ljudeh - to je 17 več kot kdaj koli prej."

Da bi zajeli dopaminske signale, zlasti pri ljudeh z nižjo dopaminsko aktivnostjo, so morali raziskovalci razviti izredno občutljive metode.

Raziskovalci so odčitali ultrahitre impulze dopamina, ko so zavestni bolniki igrali naložbeno igro. Pričakovali so, da bodo odzivi dopamina videli neposredno v povezavi s pričakovanimi nagradami in dejanskimi rezultati. Niso.

"Analizirali smo nabor podatkov o približno tisoč impulzih dopamina in bil je raven," je povedal Montague, ki je tudi profesor fizike na College of Science Virginia Tech in direktor enote za računalniško psihiatrijo raziskovalnega inštituta Virginia Tech Carilion. "Signali niso razlikovali med pozitivno reakcijo in negativno."

Ko so raziskovalci opravili meritve, so začeli analizirati, kaj dopamin dejansko signalizira.

"Ugotovili smo, da dopamin spremlja dva dejavnika - kaj se je zgodilo in kaj bi se lahko zgodilo," je dejal Montague. »Zdi se, da naši dopaminski nevroni spremljajo, ali bi lahko bilo kaj boljšega ali slabšega, in te informacije kodirajo hitre spremembe v sproščanju dopamina. Te ugotovitve lahko začnejo v računskem smislu razkrivati, kaj manjka v sistemu dopamina pri Parkinsonovih bolnikih. "

Ugotovitve nastajajo že več kot 20 let, od Montagueovih prvih računskih študij, ki preučujejo mehanizme dopaminske signalizacije.

Zamisel, da je "kaj bi lahko bilo" del tega, kako ljudje ocenjujejo dejanske rezultate, ni nova. Toda nihče ni pričakoval, da bo dopamin delal nalogo združevanja teh informacij v človeških možganih.

Zdaj, ko so raziskovalci izmerili več prispevkov k posameznim dopaminskim signalom, imajo še več poti za raziskovanje učnih sistemov človeških možganov na področju zdravja in bolezni.

Vir: Virginia Tech