Noi informații despre funcția dopaminei la pacienții cu Parkinson

Oamenii de știință din Virginia Tech Carilion Research Institute au măsurat eliberarea neurotransmițătorului cheie cu o precizie temporală fără precedent în creierul persoanelor cu boala Parkinson.

Măsurătorile, colectate în timpul intervenției chirurgicale pe creier, pe măsură ce pacienții conștienți au jucat un joc de investiții, demonstrează cât de rapidă eliberare de dopamină codifică informații cruciale pentru alegerea omului.

Descoperirile pot avea implicații pe scară largă nu doar pentru boala Parkinson, ci și pentru alte tulburări neurologice și psihiatrice, inclusiv depresia și dependența.

Cercetătorii au detectat modificări ale nivelului de dopamină de o mie de ori mai rapid decât au fost înregistrate anterior la oameni. Aceste măsurători rapide, combinate cu specificitate chimică îmbunătățită, au permis oamenilor de știință să descopere că dopamina are un rol mult mai complex decât se credea anterior.

Studiul a fost publicat astăzi înLucrările Academiei Naționale de Științe.

„Peste 20 de ani de cercetare în organismele model non-umane au prezentat o imagine foarte specifică a rolului suspectat al dopaminei în ghidarea comportamentului uman”, a spus Read Montague, director al Laboratorului de Neuroimagistică Umană de la Virginia Tech Carilion Research Institute și autor principal al hârtia.

„Și acum, cu aceste primele măsurători de acest fel, făcute direct la oameni, am descoperit că această imagine a fost extrem de incompletă”.

Montague și echipa sa au lucrat cu neurochirurgi la Științele de Sănătate ale Universității Wake Forest - Stephen Tatter, Adrian Laxton și regretatul Thomas Ellis - pentru a măsura semnalele dopaminei la pacienții cu boala Parkinson supuși unei intervenții chirurgicale pentru implantarea electrozilor de stimulare a creierului profund. S-a demonstrat că stimularea creierului profund ameliorează simptomele bolii Parkinson.

Șaptesprezece pacienți s-au oferit voluntari pentru a permite echipei lui Montague să-și înregistreze semnalele de dopamină în timpul intervenției chirurgicale de implantare.

„Studiem un sistem care se prăbușește în creierul lor”, a spus dr. Ken Kishida, primul autor al lucrării și cercetător la Virginia Tech Carilion Research Institute. „Boala Parkinson se caracterizează prin moartea neuronilor care eliberează dopamină și încercăm să înțelegem mecanismele care stau la baza procesului bolii”.

Kishida și Montague au remarcat ambele generozitatea pacienților care s-au oferit voluntari pentru studiu.

„Acest tip de acces pentru a măsura semnalele dopaminei este de neprețuit”, a spus Kishida. „Și am făcut aceste măsurători la 17 persoane - cu 17 mai mult decât oricând”.

Pentru a capta semnalele dopaminei, în special la persoanele cu activitate mai scăzută a dopaminei, cercetătorii au trebuit să dezvolte metode extrem de sensibile.

Cercetătorii au efectuat citiri ale impulsurilor ultra-rapide de dopamină, în timp ce pacienții conștienți au jucat un joc de investiții. Se așteptau să vadă răspunsurile dopaminei în relație directă cu recompensele așteptate și rezultatele efective. Nu au făcut-o.

„Am analizat setul de date despre aproximativ o mie de impulsuri de dopamină și a fost plat”, a spus Montague, care este, de asemenea, profesor de fizică la Virginia Tech’s College of Science și director al Unității de Psihiatrie Computațională a Virginia Tech Carilion Research Institute. „Semnalele nu au făcut distincție între o reacție pozitivă și una negativă.”

Odată ce cercetătorii au avut măsurătorile, au început să analizeze ce semnalează de fapt dopamina.

„Am constatat că dopamina urmărește doi factori - ce s-a întâmplat și ce s-ar fi putut întâmpla”, a spus Montague. Neuronii noștri dopaminici par să urmărească dacă ceva ar fi putut fi mai bun sau mai rău, iar aceste informații sunt codificate de schimbările rapide în eliberarea dopaminei. Aceste descoperiri ar putea începe să dezvăluie, în termeni de calcul, ceea ce lipsește în sistemul dopaminergic al pacienților cu Parkinson. "

Descoperirile au fost în curs de mai mult de 20 de ani, de la primele studii de calcul ale lui Montague care au examinat mecanismele de semnalizare a dopaminei.

Ideea că „ceea ce ar fi putut fi” face parte din modul în care oamenii evaluează rezultatele reale nu este nouă. Dar nimeni nu se aștepta ca dopamina să facă treaba de a combina aceste informații în creierul uman.

Acum că cercetătorii au măsurat mai multe contribuții la semnalele individuale de dopamină, au și mai multe căi de explorare a sistemelor de învățare ale creierului uman în sănătate și boală.

Sursa: Virginia Tech