Логин
Пароль

Изучая функции дофамина

ГлавнаяПубликации → Изучая функции дофамина

11 ноября 2021
528

Большинством процессов, происходящих в организме человека, руководят биологически активные соединения – гормоны. Среди них выделяется гормон, который синтезируется из аминокислоты тирозина – дофамин. Известно, что он участвует в процессе обучения и получения удовольствия, а при его дефиците развиваются различные расстройства психической деятельности и неврологические патологии – в частности, депрессия, синдром дефицита внимания и гиперактивности, болезнь Паркинсона. Однако конкретные механизмы действия дофамина остаются неизученными по сей день.

Одна из главных задач дофамина – передача сигналов между нейронами головного мозга. В качестве нейромедиатора дофамин используется различными типами рецепторов, и это обстоятельство значительно осложняет его изучение. Поэтому ученые попытались исследовать функции дофамина на простой природной модели – головном мозге плодовой мушки, нейроны и межнейронные связи которого нанесли на подробную карту.

Как и у людей, у плодовой мушки дофаминовые рецепторы играют важную роль в процессе обучения – в частности, они помогают ей связать конкретный запах с определенным результатом. Благодаря целенаправленному обучению, можно сформировать будущее поведение насекомого при следующей встрече с изученным запахом. Но настоящим открытием для ученых стал тот факт, что дофаминовые рецепторы обусловливают не только будущее, но и текущее поведение субъекта.

Активность дофаминовых рецепторов не просто регулирует моторику - она обеспечивает мотивацию и стремление к цели, лежащей в основе поведения плодовой мушки в реальном времени. Дофаминовые нейроны выступают в качестве источника постоянного положительного подкрепления, побуждая насекомое продолжать полезные действия.

В процессе обучения мушек задействуется обонятельный центр головного мозга (так называемое грибовидное тело), за счет которого насекомое устанавливает четкую связь между запахом и приятным вкусом. В этом процессе объединяются три типа нейронов: нейроны грибовидного тела, непосредственно воспринимающие запах, выходные нейроны, передающие сигнал остальным областям головного мозга, и нейроны, производящие дофамин. Когда муха впервые встречается с определенным запахом, а затем получает сладкую награду, быстрое высвобождение дофамина изменяет силу связей между нейронами грибовидного тела, помогая насекомому создать новую ассоциацию и изменить ее реакцию на запах в дальнейшем.

Однако ученые обнаружили постоянную передачу сигналов дофамина даже при отсутствии вознаграждения. Те же нейроны, что помогали мухам формировать ассоциации, так же часто срабатывали при движении насекомого. Возник вопрос: связана ли активация данных нейронов с двигательной активностью мушки, или же движения выполняются потому, что насекомое стремится к достижению конкретной цели?

Чтобы найти ответ, команда исследователей разработала систему виртуальной реальности, в которой плодовые мушки могли перемещаться в атмосфере, насыщенной запахами, ходя по беговой дорожке, а активность их головного мозга отслеживалась при помощи микроскопа, закрепленного над головой. Через небольшую трубку в систему направлялся поток воздуха, приносящий определенный запах. Если муха чувствовала приятный запах (например, яблочного уксуса), она меняла ориентацию движения, и начинала ползти против ветра, к источнику запаха.

Когда активность дофаминовых рецепторов подавлялась искусственным путем, мушка прекращала отслеживать запах, даже буду голодной. И, напротив, искусственная активация рецепторов стимулировала мушку к поиску пищи даже после сытной трапезы.

Используя эту систему, ученые смогли отследить активность головного мозга мушек в разных условиях. Они обнаружили, что активность дофаминовых нейронов возрастает только в том случае, если насекомое движется к конкретной цели, а не когда оно просто блуждает по беговой дорожке.

Таким образом, удалось установить, что дофамин может выполнять две функции: передавать сигналы для быстрого закрепления навыка и корректировать текущее поведение, обеспечивая постоянное подкрепление для выполнения полезных действий. Возможно, данный механизм действия объясняет участие дофамина в развитии синдрома дефицита внимания и гиперактивности, и дальнейшие работы в данном направлении могут открыть новый путь к решению этой проблемы.

528
Порекомендуйте статью:
Комментарии (0):
Написать комментарий
Для того чтобы оставить комментарий необходимо зарегистрироваться
Помогите нам точнее определить ваше местоположение. Укажите в каком населенном пункте вы находитесь.