Új betekintés a dopamin működésébe Parkinson-kórban

A Virginia Tech Carilion Kutatóintézet tudósai soha nem látott időbeli pontossággal mérték a kulcs neurotranszmitter felszabadulását a Parkinson-kórban szenvedők agyában.

Az agyi műtét során összegyűjtött mérések, amikor a tudatos betegek befektetési játékot játszottak, bemutatják, hogy a dopamin gyors felszabadulása hogyan kódolja az emberi döntés szempontjából döntő jelentőségű információkat.

Az eredmények széles körű következményekkel járhatnak nemcsak a Parkinson-kórra, hanem más neurológiai és pszichiátriai rendellenességekre is, ideértve a depressziót és a függőséget is.

A kutatók ezerszer gyorsabban észlelték a dopamin szintjének változását, mint korábban embereknél regisztrálták. Ezek a gyors mérések a fokozott kémiai specifitással kombinálva lehetővé tették a tudósok számára, hogy felfedezzék, hogy a dopamin sokkal összetettebb szerepet játszik, mint azt korábban gondolták.

A tanulmány ma megjelent aA Nemzeti Tudományos Akadémia közleményei.

"Több mint 20 éves, nem emberi modell organizmusokkal végzett kutatás nagyon konkrét képet festett a dopamin feltételezett szerepéről az emberi viselkedés irányításában" - mondta Read Montague, a Virginia Tech Carilion Kutatóintézet Humán idegképalkotó laboratóriumának igazgatója és a a papír.

"És most, ezekkel a fajta elsőfajta mérésekkel, amelyeket közvetlenül az embereknél végeztek, felfedeztük, hogy ez a kép siralmasan hiányos volt."

Montague és csapata a Wake Forest Egyetem Egészségügyi Tudományegyetemének idegsebészeivel - Stephen Tatter, Adrian Laxton és néhai Thomas Ellis - dolgozott a dopamin szignálok mérésében Parkinson-kórban szenvedő betegeknél, akiket mély agyi stimulációs elektródák beültetésére műtettek. Kimutatták, hogy a mélyagyi stimuláció enyhíti a Parkinson-kór tüneteit.

Tizenhét beteg jelentkezett önkéntesen, hogy Montague csapata rögzítse dopamin jeleit az implantációs műtét során.

"Olyan rendszert vizsgálunk, amely szétesik az agyukban" - mondta Dr. Ken Kishida, a cikk első szerzője és a Virginia Tech Carilion Research Institute kutatója. "A Parkinson-kórra a dopamint felszabadító idegsejtek halála jellemző, és megpróbáljuk megérteni a betegség folyamatának mögöttes mechanizmusait."

Kishida és Montague egyaránt megjegyezte a vizsgálatba önként jelentkező betegek nagylelkűségét.

"Ez a fajta hozzáférés a dopaminjelek méréséhez felbecsülhetetlen" - mondta Kishida. "És 17 embernél elvégeztük ezeket a méréseket - ez 17-gyel több, mint valaha."

A dopaminjelek megragadása érdekében, különösen alacsonyabb dopaminaktivitású embereknél, a kutatóknak rendkívül érzékeny módszereket kellett kidolgozniuk.

A kutatók leértékelték az ultragyors dopamin-impulzusokat, miközben a tudatos betegek befektetési játékot játszottak. Arra számítottak, hogy a dopamin-válaszok közvetlenül összefüggenek a várható haszonnal és a tényleges kimenetellel. Nem tették.

"Elemeztük a dopamin körülbelül ezer impulzusának adatsorát, és lapos volt" - mondta Montague, aki a Virginia Tech Tudományos Főiskolájának fizika professzora és a Virginia Tech Carilion Kutatóintézet Számítógépes Pszichiátriai Egységének igazgatója is. "A jelek nem tettek különbséget a pozitív és a negatív reakció között."

Miután a kutatók elvégezték a méréseket, elkezdték elemezni, hogy valójában mit jelez a dopamin.

"Megállapítottuk, hogy a dopamin két tényezőt követ - ami történt és mi történhetett" - mondta Montague. „Úgy tűnik, hogy dopaminneuronjaink nyomon követik, hogy valami jobb vagy rosszabb lehetett-e, és ezt az információt a dopamin-felszabadulás gyors változásai kódolják. Ezek az eredmények számítási szempontból elkezdhetik feltárni, mi hiányzik a Parkinson-kórban szenvedő betegek dopamin rendszeréből. "

Az eredmények több mint 20 éve készülnek, Montague első számítástechnikai tanulmányai óta, amelyek a dopamin szignalizáció mechanizmusait vizsgálták.

Az az elképzelés, hogy a „mi lehetett” része annak, ahogyan az emberek értékelik a tényleges eredményeket, nem új keletű. De senki sem számított arra, hogy a dopamin ezt az információt az emberi agyban ötvözi.

Most, hogy a kutatók többféle hozzájárulást mértek az egyes dopamin-jelekhez, még több lehetőségük van az emberi agy tanulási rendszereinek feltárására az egészség és a betegségek terén.

Forrás: Virginia Tech