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Les chercheurs recensent les mécanismes potentiels d'alcoolisme liés au déséquilibre dynamique de dopamine

Les chercheurs du lycée de l'économie, de l'Ecole Normale Supérieure, du Paris, de l'université d'Indiana et de l'Académie russe de l'institut de Nijni-Novgorod des sciences de la physique appliquée ont recensé les mécanismes potentiels d'alcoolisme, liés à la réaction dopaminergique modifiée de neurone à la dynamique complexe des neurones préfrontaux de cortex affectant la libération de dopamine.

Les populations neuronales de interaction dans le cortex cérébral produisent des impulsions électriques (potentiels d'action appelés), cela sont caractérisées par les configurations spatiales et temporelles spécifiques de l'allumage neural (ou de la dynamique neurale complexe). Ces configurations d'allumage dépendent des propriétés intrinsèques de différents neurones, sur la connectivité de réseau neuronal et les entrées à ces circuits. Prise comme base de cette étude de calcul est la preuve expérimentale à une population spécifique des neurones préfrontaux de cortex qui branche par l'intermédiaire des synapses excitatoires aux neurones tegmental ventraux dopaminergiques et inhibiteurs (VTA) d'endroit. Ainsi, la structure de l'allumage neural dans le cortex préfrontal peut directement affecter la réaction et la libération de dopamine de cellules de dopamine.

Boris Gutkin aboutit le groupe théorique de neurologie au centre de HSE pour la cognition et la prise de décision. Un des champs de recherche du groupe se concentre sur des procédés neurobiologiques menant à la toxicomanie et à la dépendance - particulièrement, sur trouver des tiges entre les mécanismes neurobiologiques de l'action d'un médicament et les réactions comportementales observables. En particulier, les chercheurs emploient la modélisation mathématique pour examiner des caractéristiques spécifiques des configurations et de la dynamique dopaminergiques d'allumage de neurone qui peuvent mener à la dépendance.

La dopamine, une neurotransmetteur relâchée par les neurones dopaminergiques dans le cerveau, est un produit chimique qui joue une fonction clé dans le système interne de récompense de cerveau qui pilote apprendre du comportement motivé. Par l'action dans les systèmes de récompense dans le cerveau (par exemple l'endroit tegmental ventral a trouvé profondément dans le mi-cerveau ; le striatum, responsables de sélecter les actions correctes et le cortex préfrontal qui règle des objectifs et des comportements volontaires), il signale la récompense inattendue ou l'anticipation de la récompense résultant d'une action particulière ou l'événement. Ainsi, la dopamine fournit le renforcement positif des comportements qui mènent à ces récompenses, les rendant répétées. Réciproquement, où une action particulière ne produit pas la conséquence positive prévue ou est suivie d'un événement désagréable, diminutions de libération de dopamine tranchant, menant à la frustration et à une réticence de répéter le comportement en question.

Beaucoup de neurones de dopamine produisent ces signes apprenants en émettant des paquets d'impulsions rapides des pointes quand l'animal reçoit plus de récompense que prévue ou faisante une pause quand il y a moins que prévu. Afin de régir apprendre correctement, le nombre de paquets d'impulsions (et la dopamine relâchée) doit être proportionnel à l'irrégularité entre reçue et la récompense prévue (par exemple si on compte obtenir 50 euros pour son travail, mais obtient 100 ; l'activité de dopamine devrait être proportionnelle à 50 ; quand on attend 50 mais obtient 500 ; l'activité devrait signaler un numéro proportionnel à 450). Par conséquent plus le mésappariement est grand - plus la réaction est intense. Encore un autre sous-groupe de neurones de dopamine signale simplement quand les stimulus sont importants pour le comportement ou binaire toute ou aucun de ne pas donner des réactions. Ces signaux binaires pilotent alors l'installation ou l'approche aux comportements importants. Ainsi les deux populations cellulaires de dopamine ont différents modes de réaction : signe apprenant analogique ou alerte importante définitive.

Deux modes d'activité de neurone

La recherche récente par le groupe de Gutkin conduit en commun avec les scientifiques de l'université d'Indiana (Alexey Kuznetsov, mathématiques et le Christopher Lapish, neurologie) et A DIRIGÉ l'institut de la physique appliquée (Denis Zakharov) propose les mécanismes potentiels de l'effet de l'alcool sur l'activité neuronale dopaminergique. Leurs « neurones de papier de dopamine changent le type d'excitabilité en réponse aux stimulus » publiés dans des caractéristiques de PLOS http://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1005233 un modèle de calcul d'activité (DA) de neurone de dopamine, décrivant ses propriétés principales et expliquant que le mode de la réaction du neurone du Danemark peut varier selon la configuration de l'entrée synaptique (cela y compris du cortex préfrontal).

Quand en le premier mode, la quantité de dopamine relâchée par les neurones du Danemark réfléchit le propotional apprenant de signe à la différence entre quel animal ou humain prévoit et ce qu'elles reçoivent réellement en raison d'une certaine action. Quand en le deuxième mode de neurone du Danemark, la libération de dopamine sert de signal binaire de référence indiquant si ou non un certain événement est important. Par conséquent les résultats de l'étude de calcul impliquent que les neurones de dopamine ne peuvent pas être deux populations distinctes, mais sont capables pour déménager flexible d'un mode de réaction à l'autre selon la nature des signes qu'ils reçoivent.

Dans une étude relative, « cotisation des neurones synchronisés de GABAergic à l'allumage dopaminergique et à l'éclatement de neurone », publiée dans le tourillon de la neurophysiologie (http://jn.physiology.org/content/early/2016/07/14/jn.00232.2016) le même groupe propose qu'en plus des liens directs entre le Danemark et les neurones préfrontaux de cortex, des entrées neurales indirectes du cortex préfrontal par l'intermédiaire (GABAergic) des neurones inhibiteurs de VTA devraient être considérées. En particulier, les chercheurs ont constaté que les signes du cortex préfrontal peuvent faire synchroniser des neurones de GABAergic, produisant un effet inhibiteur intense sur des neurones du Danemark. L'étude a trouvé cela dans certains cas, de tels effets inhibiteurs peut mener aux résultats paradoxaux : au lieu de supprimer l'allumage de neurone du Danemark et de diminuer de ce fait la libération de dopamine, ils peuvent multiplier la fréquence allumante du Danemark menant à une libération de dopamine plus élevée et à un renforcement positif.

Ce que signifie elle pour notre compréhension d'alcoolisme

La preuve expérimentale propose que l'alcool soit capable de modifier des configurations d'allumage de neurone du Danemark, les deux indirectement par l'intermédiaire du cortex préfrontal et des neurones inhibiteurs de VTA, et directement par l'action sur des neurones du Danemark en soi. Basé sur Gutkin et ses découvertes de collaborateurs, on peut présumer quels mécanismes peuvent être impliqués.

Le VTA a environ 20.000 neurones du Danemark, dans quelqu'un qui n'est pas alcoolique, certains de ces service pour signaler qu'un certain stimulus a l'importance, alors que le reste transmettent le signe d'erreur. Un certain reste entre les deux types de signes est essentiel pour le bon jugement et le comportement correcte. L'alcool perturbe le reste en changeant la configuration de l'activité neurale dans les propriétés préfrontales de cortex et de neurone du Danemark. Cette modification peut polariser plus de neurones pour signaler l'importance par opposition à l'erreur. Ainsi, sous l'influence d'alcool, n'importe quel stimulus lié à l'alcool est traité par des neurones du Danemark comme ayant l'importance comportementale et de motivation, indépendamment de si ou non il apparie les résultats anticipés, alors que faute d'alcool, l'allumage neural serait normalement compatible avec les renforcements prévus et reçus.

Cet effet peut être la raison pour laquelle les alcooliques peuvent éventuellement développer une gamme plus étroite que normalement des réactions comportementales, leur condamnant pour rechercher à employer l'alcool. Ce faisant, elles sont ou inconscientes des conséquences potentielles de leurs actions ou, même si elles peuvent anticiper de telles conséquences, cette conscience exerce peu ou pas d'effet sur leur comportement. Selon des études, la plupart des alcooliques comprennent qu'ils peuvent détruire leur maison et famille et même mourir de l'absorbtion excessive d'alcool, mais ceci les arrête rarement. Pour évaluer correctement les conséquences du boire, leur cortex préfrontal doit intégrer et apprendre à représenter correctement les attentes négatives de ce comportement, supporté par des signes d'apprentissage par renforcement des neurones du Danemark. Ceci peut ne pas se produire, cependant, parce que l'alcool (comme d'autres substances de humeur-modification) peut affecter l'activité neurale dans le cortex préfrontal du dépendant et leurs neurones du Danemark directement, bloquant apprendre.

La conclusion d'une voie d'équilibrer à l'extérieur le fonctionnement de dopamine dans le cerveau dépendant et d'obtenir des réactions neurales adéquates aux stimulus environnementaux même sous l'influence a pu offrir l'espoir aux gens avec des problèmes de toxicomanie.