Психологическая помощь новости психологии и психотерапии
Используя специализированный датчик магнитно-резонансной томографии (МРТ), нейробиологи Массачусетского технологического института обнаружили, как дофамин, высвобождаемый глубоко в головном мозге, влияет на близлежащие и отдаленные области мозга.
Дофамин играет много функций в мозге, особенно связанных с движением, мотивацией и подкреплением поведения. Однако до сих пор было трудно точно изучить, как поток дофамина влияет на нервную активность всего мозга. Используя свою новую методику, команда Массачусетского технологического института обнаружила, что дофамин, по-видимому, оказывает значительное влияние на две области коры головного мозга, включая моторную.
“Была проделана большая работа по непосредственному влиянию высвобождаемого дофамина на клетки мозга , но здесь мы рассматриваем последствия того, как дофамин влияет на мозг на более широком уровнее”, – говорит Алан Ясанофф, профессор биологической инженерии, мозга и когнитивных наук, атомной науки и техники. Ясанофф является ассоциированным членом института исследования мозга Макговерна и главным автором исследования.
Команда исследователей обнаружила, что наиболее подверженной воздействию дофамина помимо моторной коры является островковая доля, наиболее удаленная область мозга . Она имеет решающее значение для многих когнитивных функций, связанных с восприятием внутренних состояний организма, включая физические и эмоциональные состояния.
Аспирант Массачусетского технологического института Нан Ли является ведущим автором исследования, которое опубликовано в Nature.
Отслеживание дофамина
Как и другие нейромедиаторы, дофамин помогает нейронам взаимодействовать друг с другом на коротких расстояниях. Дофамин представляет особый интерес для неврологов из-за его роли в мотивации, формировании зависимости и некоторых нейродегенеративных расстройствах, включая болезнь Паркинсона. Большая часть дофамина вырабатывается в среднем мозге нейронами, которые соединяются с полосатым телом, где происходит его высвобождение.
В течение многих лет лаборатория Ясаноффа разрабатывала инструменты для изучения того, как молекулярные явления, такие как высвобождение нейромедиаторов, влияют на функции мозга в целом. На молекулярном уровне существующие методы могут показать, как дофамин влияет на отдельные клетки, а в масштабе всего мозга показать, насколько активна та или иная область мозга, может функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ). Однако нейробиологам было трудно определить, как связаны активность отдельных клеток и общая функция мозга.
” Было очень мало исследований дофаминергической функции мозга или вообще какой-либо нейрохимической функции, в значительной степени потому, что нет инструментов”, – говорит Ясанофф. “Мы пытаемся заполнить эти пробелы.”
Около 10 лет назад его лаборатория разработала МРТ-сенсоры, состоящие из магнитных белков, которые могут связываться с дофамином. Когда происходит это связывание, магнитные взаимодействия датчиков с окружающей тканью ослабевают, затемняя МРТ-сигнал. Это позволяет исследователям постоянно контролировать уровень дофамина в определенной части мозга.
В своем новом исследовании Ли и Ясанофф решили проанализировать, как дофамин, выделяемый в полосатом теле мозга крыс, влияет на нервную функцию как локально, так и в других областях мозга.
Они вводили дофаминовые сенсоры в полосатое тело, которое расположено глубоко внутри мозга и играет важную роль в управлении движением. Затем они электрически стимулировали часть мозга, называемую латеральным гипоталамическим ядром,что является обычной экспериментальной техникой для вознаграждения поведения и побуждения мозга производить дофамин.
Инженеры-биологи Массачусетского технологического института создали специализированный датчик, который позволяет им отслеживать уровень дофамина в головном мозге с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), как показано в нижнем ряду. Изображения в верхнем ряду показывают общую активность мозга, измеренную с помощью функциональной МРТ. Изображение предоставлено Наном Ли и Аланом Ясанофф.
Затем исследователи использовали датчик дофамина для измерения уровня дофамина в полосатом теле. Они также провели традиционную процедуру фМРТ для измерения нейронной активности в каждой части полосатого тела. К своему удивлению, они обнаружили, что высокая концентрация дофамина не делает нейроны более активными. Однако более высокий уровень дофамина заставлял нейроны оставаться активными в течение более длительного периода времени.
“Когда дофамин высвобождался, активность была более длительной, что говорит о более длительной реакции на вознаграждение”, – говорит Ясанофф. “Возможно, это как-то связано с тем, как дофамин способствует обучению, которое является одной из его ключевых функций.”
Долгосрочные эффекты
После анализа высвобождения дофамина в полосатом теле исследователи решили определить, что этот дофамин может влиять на более отдаленные участки мозга. Для этого они провели традиционную фМРТ- визуализацию головного мозга, а также картировали высвобождение дофамина в полосатом теле. “Объединив эти методы, мы могли бы исследовать эти явления так, как никогда не делалось раньше”, – говорит Ясанофф.
Наибольшие всплески активности в ответ на воздействие дофамина наблюдались в моторной коре и островковой доле головного мозга. Если эти результаты будут подтверждены в ходе дополнительных исследований, они могут помочь исследователям понять влияние дофамина на человеческий мозг, включая его роль в обучении и формировании зависимости.
“Наши результаты могут привести к появлению биомаркеров, которые можно будет увидеть в данных фМРТ, и эти корреляты дофаминергической функции могут быть полезны для анализа фМРТ животных и человека”, – говорит Ясанов.
Помощь психолога
