В новом исследовании, проведенном под руководством Северо-Западного университета, ученые выявили три генетических подтипа дофаминовых нейронов в среднем мозге мышиной модели и провели их запись.
Хотя уже давно существует распространенное предположение, что большинство (если не все) дофаминовых нейронов реагируют исключительно на вознаграждение или сигналы, предсказывающие вознаграждение, исследователи обнаружили, что один генетический подтип активируется при движении тела. И, что еще более удивительно, эти нейроны вообще не реагируют на вознаграждение. Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Nature Neuroscience.
Эта находка не только проливает свет на загадочную природу мозга, но и открывает новые направления исследований для дальнейшего понимания и, возможно, лечения болезни Паркинсона, которая характеризуется потерей дофаминовых нейронов и влияет на двигательную систему.
"Когда люди думают о дофамине, они, скорее всего, думают о сигналах вознаграждения", - говорит Дэниел Домбек, - соруководитель исследования из Северо-Западного университета. "Но когда дофаминовые нейроны погибают, у людей возникают проблемы с движением. Именно это происходит при болезни Паркинсона, и эта проблема ставит исследователей в тупик. Мы обнаружили подтип, который подает двигательные сигналы без какой-либо реакции на вознаграждение, и он располагается как раз там, где дофаминовые нейроны впервые погибают при болезни Паркинсона". Это еще один намек и подсказка, которая, по-видимому, говорит о том, что существует некий генетический подтип, который с возрастом более подвержен деградации".
"Этот генетический подтип коррелирует с ускорением", - добавил Раджешвар Аватрамани из Северо-Западного университета, который руководил исследованием совместно с Дэниелом Домбеком. "Когда мышь ускорялась, мы наблюдали активность, но, напротив, мы не наблюдали активности в ответ на стимул вознаграждения. Это противоречит догме о том, что, по мнению большинства людей, должны делать эти нейроны. Не все дофаминовые нейроны реагируют на вознаграждение. Это большое изменение для данной области. И теперь мы нашли сигнатуру для того дофаминового нейрона, который не реагирует на вознаграждение".
Сигналы, приводящие в движение
Это новое открытие основывается на результатах предыдущего исследования, проведенного в лаборатории Домбека, в ходе которого была обнаружена популяция дофаминовых нейронов, связанных с движением у мышей.
"В то время мы считали, что это лишь крошечная часть нейронов", - говорит Домбек. "А другие продолжали считать, что все дофаминовые нейроны - это нейроны вознаграждения. Возможно, у некоторых из них тоже были двигательные сигналы".
Для дальнейшего изучения этого вопроса Домбек объединился с Аватрамани, который использовал генетические инструменты для выделения и маркировки популяций нейронов на основе экспрессии их генов. Используя эту информацию, команда Домбека затем пометила флуоресцентными датчиками нейроны в мозге генетически модифицированной модели мыши, созданной в Северо-Западной лаборатории трансгенного и целенаправленного мутагенеза. Это позволило исследователям увидеть, какие нейроны светятся во время поведения, что в конечном итоге позволило выявить, какие нейроны контролируют различные специфические функции.
В ходе экспериментов около 30% дофаминовых нейронов светились только тогда, когда мыши двигались. Эти нейроны были одним из генетических подтипов, выявленных группой Аватрамани. Другие популяции дофаминовых нейронов реагировали на аверсивные стимулы (вызывая реакцию избегания) или на вознаграждение.
Связь с болезнью Паркинсона
В течение десятилетий исследователи не могли понять, почему пациенты с болезнью Паркинсона теряют дофаминовые нейроны и при этом испытывают трудности с движением.
"Не похоже, что люди с болезнью Паркинсона теряют стремление к счастью только потому, что у них нарушен дофаминовый ответ", - говорит Домбек. "Происходит что-то еще, что влияет на двигательные навыки".
Новое исследование Домбека и Аватрамани, возможно, позволит найти недостающий фрагмент головоломки.
В своей работе исследователи отметили, что дофаминовые нейроны, коррелирующие с ускорением у мышей, находятся в том же месте среднего мозга, что и те, которые обычно погибают у пациентов с болезнью Паркинсона. Выжившие же дофаминовые нейроны коррелируют с замедлением. Это открытие привело к новой гипотезе, которую Домбек и Аватрамани планируют исследовать в будущем.
"Мы задаемся вопросом, не приводит ли к заболеванию не только потеря двигательного сигнала, но и сохранение антидвигательного сигнала, который активизируется при замедлении", - сказал Домбек. "Возможно, именно этот дисбаланс сигналов усиливает сигнал о необходимости прекратить движение. Это может объяснить некоторые симптомы". Дело не только в том, что пациенты с болезнью Паркинсона не могут двигаться. Возможно, их заставляют прекратить движение".
"Мы все еще пытаемся понять, что все это значит", - сказал Аватрамани. "Я бы сказал, что это отправная точка. Это новый взгляд на мозг при болезни Паркинсона".
Northwestern University, Пер.: PSYCHOL-OK.RU
