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I ricercatori identificano i meccanismi potenziali di alcolismo collegati allo squilibrio dinamico della dopamina

I ricercatori dalla High School dell'economia, di Ecole Normale Supérieure, di Parigi, dell'Indiana University e dell'accademia russa dell'istituto di Nižnij Novgorod di scienze di fisica applicata hanno identificato i meccanismi potenziali di alcolismo, connessi con la risposta dopaminergica alterata del neurone alla dinamica complessa dei neuroni prefrontali della corteccia che pregiudicano la versione della dopamina.

Le popolazioni di un neurone d'interazione nella corteccia cerebrale generano gli impulsi elettrici (chiamati potenziali d'azione), quello sono caratterizzate dagli schemi spaziali e temporali specifici di infornamento neurale (o di dinamica neurale complessa). Questi reticoli di infornamento dipendono dai beni intrinsechi di diversi neuroni, sulla connettività di rete neurale e sugli input a questi circuiti. Catturato poichè una base per questo studio di calcolo è la prova sperimentale per una popolazione specifica dei neuroni prefrontali della corteccia che connette via le sinapsi eccitanti ai neuroni tegmental ventrali dopaminergici ed inibitori (VTA) di area. Quindi, la struttura di infornamento neurale nella corteccia prefrontale può direttamente pregiudicare la risposta delle cellule della dopamina e la versione della dopamina.

Boris Gutkin piombo il gruppo teorico della neuroscienza al centro di Organo permanente per la salute e sicurezza per cognizione e processo decisionale. Una delle aree di ricerca del gruppo mette a fuoco sui trattamenti neurobiologici che piombo all'abuso ed alla dipendenza di sostanza - specificamente, sulla rilevazione dei collegamenti fra i meccanismi neurobiologici dell'atto di una droga e le reazioni comportamentistiche osservabili. In particolare, i ricercatori usano la modellistica matematica per esaminare le caratteristiche specifiche dei reticoli e della dinamica dopaminergici di infornamento del neurone che possono piombo a dipendenza.

La dopamina, un neurotrasmettitore rilasciato dai neuroni dopaminergici nel cervello, è un prodotto chimico che svolge un ruolo chiave nel sistema interno della ricompensa del cervello quell'apprendimento delle unità del comportamento motivato. Agendo all'interno dei sistemi della ricompensa nel cervello (per esempio l'area tegmental ventrale ha trovato in profondità nel mezzo cervello; lo striatum, responsabili del selezionare gli atti corretti e la corteccia prefrontale che gli scopi ed i comportamenti volontari di comandi), segnala la ricompensa inattesa o l'anticipazione di ricompensa derivando da un atto particolare o l'evento. Quindi, la dopamina fornisce il rinforzo positivo dei comportamenti che piombo a queste ricompense, inducente li ad essere ripetuto. Per contro, dove un atto particolare non riesce a produrre l'effetto positivo previsto o è seguito da un evento sgradevole, diminuzioni della versione della dopamina marcato, piombo alla frustrazione e ad una riluttanza ripetere il comportamento in questione.

Molti neuroni della dopamina producono questi segnali d'apprendimento emettendo i burst rapidi delle punte quando l'animale riceve più ricompensa di quanto preveduta o facendo una pausa quando c'è più di meno di quanto preveduto. Per governare l'apprendimento correttamente, il numero dei burst (e la dopamina rilasciata) deve essere proporzionale alla discrepanza fra ricevuta e la ricompensa prevista (per esempio se si pensa ottenere 50 euro per il suo lavoro, ma ottiene 100; l'attività della dopamina dovrebbe essere proporzionale a 50; quando si prevede 50 ma ottiene 500; l'attività dovrebbe segnalare un numero proporzionale a 450). Quindi più grande il disadattamento - più forte la risposta. Ancora un altro sottogruppo di neuroni della dopamina segnala semplicemente quando gli stimoli sono importanti per comportamento o file binario tutto o nessuno non dare risposte. Questi segnali binari poi determinano l'orientazione o l'approccio ai comportamenti importanti. Così le due popolazioni delle cellule della dopamina hanno modi differenti di risposta: segnale d'apprendimento analogico o avviso importante definitivo.

Due modi di attività del neurone

La ricerca recente dal gruppo di Gutkin condotto insieme con gli scienziati dall'Indiana University (Alexey Kuznetsov, matematica e Christopher Lapish, neuroscienza) ed HA DIRETTO l'istituto di fisica applicata (Denis Zakharov) suggerisce i meccanismi potenziali dell'effetto dell'alcool su attività di un neurone dopaminergica. I loro “neuroni di carta della dopamina cambiano il tipo di eccitabilità in risposta agli stimoli„ pubblicati nelle funzionalità di PLOS http://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1005233 un modello di calcolo di attività (DA) del neurone della dopamina, descrivente i sui beni chiave e dimostrante che il modo della risposta del neurone del DA può variare secondo il reticolo dell'input sinaptico (quello compreso dalla corteccia prefrontale).

Quando nel primo modo, la quantità di dopamina rilasciata dai neuroni del DA riflette il propotional d'apprendimento del segnale alla differenza fra ché animale o umano prevede e che cosa realmente ricevono come conseguenza di certo atto. Quando nel secondo modo del neurone del DA, la versione della dopamina servisce da segnale binario di riferimento che indica indipendentemente da fatto che un determinato evento è importante. Quindi i risultati dello studio di calcolo implicano che i neuroni della dopamina non possano essere due popolazioni distinte, ma sono capaci muoversi flessibilmente dall'un modo di risposta verso un altro secondo la natura dei segnali che ricevono.

In uno studio relativo, “contributo dei neuroni sincronizzati di GABAergic ad infornamento dopaminergico ed allo scoppio del neurone„, pubblicato nel giornale di neurofisiologia (http://jn.physiology.org/content/early/2016/07/14/jn.00232.2016) lo stesso gruppo suggerisce che oltre ai legami diretti fra il DA ed i neuroni prefrontali della corteccia, gli input neurali indiretti dalla corteccia prefrontale tramite (GABAergic) neuroni inibitori di VTA dovrebbero essere considerati. In particolare, i ricercatori hanno trovato che i segnali dalla corteccia prefrontale possono indurre i neuroni di GABAergic a sincronizzare, producendo un forte effetto inibitorio sui neuroni del DA. Lo studio ha trovato in alcuni casi quello, tali effetti inibitori può piombo ai risultati paradossali: invece di soppressione dell'infornamento del neurone del DA e così fare diminuire la versione della dopamina, possono moltiplicare la frequenza d'infornamento del DA che piombo all'più alta versione della dopamina ed al rinforzo positivo.

Che cosa significa per la nostra comprensione dell'alcolismo

La prova sperimentale suggerisce indirettamente che l'alcool sia capace di modificazione dei reticoli di infornamento del neurone del DA, entrambi tramite corteccia prefrontale e neuroni inibitori di VTA e direttamente agendo sui neuroni del DA di per sé. Sulla base di Gutkin e dei suoi risultati dei collaboratori, si può supporre che meccanismi possono essere implicati.

Il VTA ha circa 20.000 neuroni del DA, in qualcuno che non sia alcolico, alcuni dei questi servire per segnalare che un determinato stimolo ha importanza, mentre il resto trasmette il segnale di errore. Certo bilanciamento fra i due tipi di segnali è essenziale per buon giudizio e comportamento adeguato. L'alcool interrompe il bilanciamento cambiando sia il reticolo di attività neurale nei beni prefrontali del neurone del DA che della corteccia. Questo cambiamento può influenzare più neuroni per segnalare l'importanza rispetto all'errore. Così, nell'ambito di influenza dell'alcool, tutto lo stimolo connesso con l'alcool è trattato dai neuroni del DA come avendo importanza comportamentistica e motivazionale, indipendentemente da indipendentemente da fatto che abbina il risultato preveduto, mentre in assenza dell'alcool, l'infornamento neurale sarebbe normalmente coerente con i rinforzi previsti e ricevuti.

Questo effetto può essere la ragione per la quale gli alcoolizzati possono finalmente sviluppare intervallo uno più stretto del normale delle risposte comportamentistiche, condannante li per cercare di usare l'alcool. In tal modo, sono o ignare delle conseguenze potenziali dei loro atti o, anche se possono prevedere tali conseguenze, questa consapevolezza ha poco o nessun effetto sul loro comportamento. Secondo le indagini, la maggior parte dei alcoolizzati capiscono che possano perdere la loro casa e famiglia e perfino morire dal bere di baldoria, ma questa le ferma raramente. Per valutare correttamente le conseguenze di bere, la loro corteccia prefrontale deve integrare ed imparare rappresentare correttamente le aspettative negative da questo comportamento, di supporto dal rinforzo che impara i segnali dai neuroni del DA. Ciò non può accadere, tuttavia, perché l'alcool (come altre sostanze d'alterazione) può pregiudicare direttamente sia l'attività neurale nella corteccia prefrontale della persona dedita che i loro neuroni del DA, bloccando l'apprendimento.

L'individuazione del modo saldare fuori la funzione della dopamina nel cervello dipendente e suscitare le risposte neurali adeguate agli stimoli ambientali anche nell'ambito dell'influenza ha potuto offrire la speranza alla gente con i problemi di abuso di sostanza.