Novi uvidi u funkciju dopamina u Parkinsonovih pacijenata
Znanstvenici istraživačkog instituta Virginia Tech Carilion izmjerili su otpuštanje ključnog neurotransmitera s neviđenom vremenskom preciznošću u mozgu ljudi s Parkinsonovom bolešću.
Mjerenja prikupljena tijekom operacije mozga dok su svjesni pacijenti igrali investicijsku igru pokazuju kako brzo oslobađanje dopamina kodira informacije ključne za ljudski izbor.
Nalazi mogu imati široko rasprostranjene implikacije ne samo na Parkinsonovu bolest, već i na druge neurološke i psihijatrijske poremećaje, uključujući depresiju i ovisnost.
Istraživači su otkrili promjene u razini dopamina tisuću puta brže nego što je prethodno zabilježeno kod ljudi. Ova brza mjerenja, u kombinaciji s pojačanom kemijskom specifičnošću, omogućila su znanstvenicima da otkriju da dopamin ima daleko složeniju ulogu nego što se prije mislilo.
Studija je objavljena danas uZbornik Nacionalne akademije znanosti.
"Više od 20 godina istraživanja na neljudskim modelnim organizmima stvorilo je vrlo specifičnu sliku sumnjive uloge dopamina u vođenju ljudskog ponašanja", rekao je Read Montague, direktor Laboratorija za ljudsku neuroslika u istraživačkom institutu Virginia Tech Carilion i viši autor knjige papir.
"A sada smo ovim prvim mjerenjima, napravljenim izravno na ljudima, otkrili da je ova slika strašno nepotpuna."
Montague i njegov tim surađivali su s neurokirurzima sa Sveučilišta Wake Forest Health Sciences - Stephenom Tatterom, Adrianom Laxtonom i pokojnim Thomasom Ellisom - na mjerenju dopaminskih signala kod pacijenata s Parkinsonovom bolešću koji su podvrgnuti operaciji implantacije elektroda za duboku stimulaciju mozga. Dokazano je da dubinska stimulacija mozga ublažava simptome Parkinsonove bolesti.
Sedamnaest pacijenata javilo se da dozvoli Montagueovom timu da snima njihove dopaminske signale tijekom operacije implantacije.
"Proučavamo sustav koji im se raspada u mozgu", rekao je dr. Ken Kishida, prvi autor članka i znanstveni znanstvenik s Virginia Tech Carilion Research Institute. "Parkinsonovu bolest karakterizira smrt neurona koji oslobađaju dopamin i mi pokušavamo razumjeti osnovne mehanizme procesa bolesti."
Kishida i Montague primijetili su velikodušnost pacijenata koji su se dobrovoljno prijavili za istraživanje.
"Ova vrsta pristupa za mjerenje signala dopamina neprocjenjiva je", rekao je Kishida. "A ova mjerenja izvršili smo kod 17 ljudi - to je 17 više nego ikad prije."
Kako bi uhvatili dopaminske signale, posebno kod osoba s nižom dopaminskom aktivnošću, istraživači su morali razviti izuzetno osjetljive metode.
Istraživači su očitavali ultrabrze dopaminske impulse dok su svjesni pacijenti igrali investicijsku igru. Očekivali su da će dopaminske reakcije vidjeti u izravnoj vezi s očekivanim nagradama i stvarnim ishodima. Nisu.
"Analizirali smo skup podataka s oko tisuću impulsa dopamina i bio je ravan", rekao je Montague, koji je također profesor fizike na Virginia Tech's College of Science i direktor Odjela za računalnu psihijatriju Instituta Virginia Tech Carilion Research. "Signali nisu razlikovali pozitivnu reakciju od negativne."
Nakon što su istraživači obavili mjerenja, počeli su analizirati što dopamin zapravo signalizira.
"Otkrili smo da dopamin prati dva čimbenika - što se dogodilo i što se moglo dogoditi", rekao je Montague. “Čini se da naši dopaminski neuroni prate je li nešto moglo biti bolje ili gore, a ove su informacije kodirane brzim promjenama u otpuštanju dopamina. Ova otkrića mogu u računalnom smislu početi otkrivati što nedostaje u dopaminskom sustavu Parkinsonovih pacijenata. "
Nalazi su nastajali više od 20 godina, od Montagueovih prvih računskih studija koje su ispitivale mehanizme dopaminske signalizacije.
Ideja da je "ono što je moglo biti" dio načina na koji ljudi procjenjuju stvarne ishode nije nova. Ali nitko nije očekivao da će dopamin obavljati posao kombiniranja tih podataka u ljudskom mozgu.
Sad kad su istraživači izmjerili višestruki doprinos pojedinačnim signalima dopamina, imaju još više putova za istraživanje sustava učenja ljudskog mozga u zdravlju i bolestima.
Izvor: Virginia Tech
