Klíčová oblast mozku hraje při závislosti zásadní roli
Nový výzkum zjistil, že mozeček, velká část lidského mozku, o kterém si vědci mysleli, že je primárně zapojen do řízení motorů, může hrát klíčovou roli v hledání odměn a v sociálním chování. Zjištění mohou pomoci informovat o budoucích terapiích léčby závislosti.
Nedávný výzkum naznačil, že kromě pohybu může mozek mozku také pomáhat kontrolovat kognitivní funkce, jako je jazyk, učení a pozornost.
Nyní vědci z Albert Einstein College of Medicine v Bronxu v New Yorku naznačují, že tato oblast by mohla také regulovat zpracování odměn a závislost.
Kamran Khodakhah, Ph.D., profesor a předseda katedry neurověd Dominicka P. Purpury v Einstein, vedl novou studii. Vědci provedli studii na myších.
Prof. Khodakhah a jeho tým zveřejnili své výsledky v časopise Věda. Ilaria Carta, doktorská výzkumná pracovnice v Einsteinu, a Christopher Chen, Ph.D., jsou prvními autory článku.
Proč studovat mozeček?
Prof. Khodakhah a jeho kolegové byli ve svém výzkumném úsilí vyzváni novějšími studiemi, které naznačily roli mozečku v závislosti a sociální interakci.
Některé studie například zjistily, že mozeček nefunguje správně u lidí s návykovým chováním, poruchou autistického spektra (ASD), kognitivním afektivním syndromem a schizofrenií.
Další studie MRI ukázaly, že mozeček lidí žijících se závislostí je hyperaktivní v reakci na podněty, ke kterým se jejich závislost vztahuje, jako je například obrázek injekční stříkačky.
"Představa, že mozeček dělal mnohem víc než ovládání pohybu, se setkala se spoustou skepticismu," vysvětluje hlavní autor studie, "a nikdo neměl žádné skutečné vodítka, jak by mozeček mohl ovlivnit uvolňování dopaminu."
Vědci nazvali dopamin neurotransmiterem „sex, drogy a rock’n’roll“ kvůli jeho klíčové roli v chování hledajícím odměnu. Když lidé - nebo primáti - dostanou příjemnou odměnu, ať už na konci procesu učení nebo pro rekreační účely, jejich tělo uvolní hormon.
Další oblastí mozku, kterou vědci zapojili do zpracování odměn, je takzvaná ventrální tegmentální oblast (VTA). V současné studii tedy vědci předpokládali, že neurony v mozečku budou nějak komunikovat s neurony VTA, které jsou odpovědné za uvolňování dopaminu.
Využití světla ke studiu neuronů u myší
Vědci použili k testování své hypotézy optogenetiku. Optogenetika je technika, při které vědci geneticky modifikují neurony tak, aby reagovali na světlo.
Genetickým vyvoláním fotocitlivosti mohli vědci selektivně aktivovat axony neuronů v mozečku. Tímto způsobem chtěli zjistit, jak budou ovlivněny neurony ve VTA.
Třetina neuronů VTA vystřelila v reakci na stimulaci axonů, což dokazuje, že neurony v mozečku komunikují s neurony ve VTA.
Vědci dále chtěli zjistit, jak, pokud vůbec, tato interneuronální komunikace ovlivňuje chování hledající odměnu. K prozkoumání tohoto aspektu vědci provedli sérii experimentů na myších.
Jak mozek ovlivňuje hledání odměny
V prvním experimentu mohli hlodavci volně zkoumat všechny čtyři rohy místnosti, ale když dosáhli jednoho konkrétního rohu, vědci stimulovali mozečkové neurony hlodavců pomocí optogenetiky.
Vědci předpokládali, že pokud by stimulace byla příjemná, hlodavci by i nadále hledali odměňující chování - to znamená, že by se opakovaně vrátili do kouta, kde dostali příjemnou stimulaci.
Jak tým očekával, stimulovaní hlodavci se rozhodli vrátit do stejného rohu častěji než kontrolní myši.
Dále, aby potvrdili, že stimulace axonů cerebelárních neuronů hrála roli v závislosti, vědci podmínili myši, aby dostaly příjemnou stimulaci těchto axonů v jasně osvětlené oblasti.
Myši se obvykle vyhýbají jasným světlům a mají tendenci se cítit pohodlněji ve tmě, kde se mohou vyhýbat predátorům. Ale v tomto závěrečném experimentu se kvůli příjemné stimulaci rozhodli jít proti svým obvyklým preferencím.
"I když se myši normálně vyhýbají jasným oblastem, nyní přednostně běžely ke světlu, protože právě tam si pamatovaly, že dostaly odměnu [...] To naznačuje, že mozeček hraje roli v návykovém chování."
Kamran Khodakhah
Cerebellum je také klíčem k sociálnímu chování
Další experiment ukázal, že dráha mezi mozečkovými axony a neurony VTA také hraje roli v sociálním chování.
Vědci umístili myši do krabice se třemi komorami. Hlodavci měli možnost komunikovat s objektem, jinou myší nebo být sami v prázdné oblasti.
Když se rozhodli pro sociální interakci, byla nejaktivnější dráha neuronů mozkových axonů - VTA. Když však vědci použili k uklidnění této neuronální dráhy optogenetiku, hlodavci se rozhodli buď sami, nebo interagovat s neživým objektem.
Výsledky naznačily vědcům, že dráha neuronů mozkových axonů - VTA může být u lidí s ASD nefunkční.
„Naše data podporují roli malého mozku při zpracování odměn a při kontrole sociálního chování,“ uzavírají autoři.
"Navrhujeme, aby tato […] cesta mohla alespoň částečně vysvětlit souvislost mezi mozečkem a návykovým chováním a poskytne základ pro roli mozečku v jiných motivovaných a sociálních chováních."
