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Os pesquisadores identificam os mecanismos potenciais do alcoolismo ligados ao desequilíbrio dinâmico da dopamina

Os pesquisadores da High School da economia, do Ecole Normale Supérieure, da Paris, da universidade de Indiana e da academia do russo do instituto de Nizhny Novgorod das ciências de física aplicada identificaram os mecanismos potenciais do alcoolismo, associados com a resposta dopaminergic alterada do neurônio à dinâmica complexa dos neurônios pré-frontais do córtice que afetam a liberação da dopamina.

As populações neuronal de interacção no córtice cerebral geram os impulsos elétricos (chamados potenciais de acção), isso são caracterizadas por testes padrões espaciais e temporais específicos do despedimento neural (ou da dinâmica neural complexa). Estes testes padrões do despedimento dependem das propriedades intrínsecas dos neurônios individuais, na conectividade da rede neural e nas entradas a estes circuitos. É tomada como base para este estudo computacional a evidência experimental para uma população específica dos neurônios pré-frontais do córtice que conecte através das sinapses excitatory aos neurônios tegmental ventral dopaminergic e inibitórios (VTA) da área. Assim, a estrutura do despedimento neural no córtice pré-frontal pode directamente afectar a resposta da pilha da dopamina e a liberação da dopamina.

Boris Gutkin conduz o grupo teórico da neurociência no centro do HSE para a cognição e a tomada de decisão. Uma das áreas de pesquisa do grupo centra-se sobre os processos neurobiological que conduzem ao abuso de substâncias e ao apego - especificamente, ao detectar as relações entre os mecanismos neurobiological da acção de uma droga e reacções comportáveis perceptíveis. Em particular, os pesquisadores usam a modelagem matemática para examinar características específicas dos testes padrões e da dinâmica dopaminergic do despedimento do neurônio que podem conduzir ao apego.

A dopamina, um neurotransmissor liberado pelos neurônios dopaminergic no cérebro, é um produto químico que jogue um papel chave no sistema interno da recompensa do cérebro que conduz a aprendizagem do comportamento motivado. Actuando dentro dos sistemas da recompensa no cérebro (por exemplo a área tegmental ventral encontrou profundamente no meados de-cérebro; o striatum, responsáveis para selecionar acções correctas e o córtice pré-frontal que os objetivos e os comportamentos voluntários dos controles), ele sinalizam recompensa inesperada ou antecipação da recompensa resultando de uma acção particular ou evento. Assim, a dopamina fornece o reforço positivo dos comportamentos que conduzem a estas recompensas, fazendo com que sejam repetidas. Inversamente, onde uma acção particular não produz o efeito positivo previsto ou é seguida por um evento desagradável, diminuições da liberação da dopamina agudamente, conduzindo à frustração e a uma relutância repetir o comportamento na pergunta.

Muitos neurônios da dopamina produzem estes sinais de aprendizagem emitindo-se explosões rápidas dos pontos quando o animal recebe mais recompensa do que esperada ou pausando quando há menos do que esperado. A fim governar a aprendizagem correctamente, o número de explosões (e a dopamina liberada) deve ser proporcional à discrepância entre recebida e a recompensa prevista (por exemplo se se espera obter 50 euro para seu trabalho, mas obtem 100; a actividade da dopamina deve ser proporcional a 50; quando se espera 50 mas obtem 500; a actividade deve sinalizar um número proporcional a 450). Daqui mais grande a má combinação - mais forte a resposta. Contudo um outro subgrupo de neurônios da dopamina sinaliza simplesmente quando os estímulos são importantes para o comportamento ou binário todo ou nenhum da doação respostas. Estes sinais binários conduzem então a orientação ou a aproximação aos comportamentos importantes. Assim as duas populações da pilha da dopamina têm modos diferentes da resposta: sinal de aprendizagem análogo ou alerta importante definitivo.

Dois modos de actividade do neurônio

A pesquisa recente pelo grupo de Gutkin conduzido em comum com cientistas da universidade de Indiana (Alexey Kuznetsov, matemática e Christopher Lapish, neurociência) e EXECUTOU o instituto de física aplicada (Denis Zakharov) sugere mecanismos potenciais do efeito do álcool na actividade neuronal dopaminergic. Seus da “neurônios de papel dopamina mudam o tipo de excitabilidade em resposta aos estímulos” publicados em características de PLOS http://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1005233 um modelo computacional da actividade (DA) do neurônio da dopamina, descrevendo suas propriedades chaves e demonstrando que o modo da resposta do neurônio da Dinamarca pode variar segundo o teste padrão da entrada synaptic (que inclui aquela do córtice pré-frontal).

Quando no primeiro modo, a quantidade de dopamina liberada pelos neurônios da Dinamarca reflectir o propotional de aprendizagem do sinal à diferença entre que animal ou humano espera e o que recebem realmente em conseqüência de alguma acção. Quando no segundo modo do neurônio da Dinamarca, a liberação da dopamina servir como um sinal binário da referência que indica mesmo se um determinado evento é importante. Daqui os resultados do estudo computacional implicam que os neurônios da dopamina não podem ser duas populações distintas, mas são capazes mover-se flexìvel de um modo da resposta para outro segundo a natureza dos sinais que recebem.

Em um estudo relacionado, “contribuição dos neurônios sincronizados de GABAergic ao despedimento dopaminergic e ao estouro do neurônio”, publicada no jornal da neurofisiologia (http://jn.physiology.org/content/early/2016/07/14/jn.00232.2016) o mesmo grupo sugere que além do que as hiperligações directas entre a Dinamarca e os neurônios pré-frontais do córtice, as entradas neurais indirectas do córtice pré-frontal através (GABAergic) dos neurônios inibitórios de VTA sejam consideradas. Em particular, os pesquisadores encontraram que os sinais do córtice pré-frontal podem fazer com que os neurônios de GABAergic sincronizem, produzindo um efeito inibitório forte nos neurônios da Dinamarca. O estudo encontrou aquele em alguns casos, tais efeitos inibitórios pode conduzir aos resultados paradoxais: em vez de suprimir o despedimento do neurônio da Dinamarca e assim de diminuir a liberação da dopamina, podem multiplicar a freqüência despedindo da Dinamarca que conduz a uma liberação mais alta da dopamina e ao reforço positivo.

O que significa para nossa compreensão do alcoolismo

A evidência experimental sugere que o álcool seja capaz de alterar testes padrões do despedimento do neurônio da Dinamarca, ambos indirectamente através do córtice pré-frontal e dos neurônios inibitórios de VTA, e directamente actuando nos neurônios da Dinamarca por si mesmo. Baseado em Gutkin e em seus resultados dos colaboradores, se pode supr que mecanismos podem ser involvidos.

O VTA tem aproximadamente 20.000 neurônios da Dinamarca, em alguém que não é alcoólico, alguns dos estes saque para sinalizar que um determinado estímulo tem a importância, quando o resto transmitir o sinal do erro. Algum balanço entre os dois tipos de sinais é essencial para o bom julgamento e o comportamento apropriado. O álcool interrompe o balanço mudando o teste padrão da actividade neural nas propriedades pré-frontais do córtice e do neurônio da Dinamarca. Esta mudança pode inclinar mais neurônios para sinalizar a importância ao contrário do erro. Assim, sob a influência do álcool, todo o estímulo associado com o álcool é tratado pelos neurônios da Dinamarca como tendo a importância comportável e inspirador, apesar de mesmo se combina o resultado antecipado, quando na ausência do álcool, o despedimento neural seria normalmente consistente com os reforços previstos e recebidos.

Este efeito pode ser a razão pela qual os alcoólicos podem eventualmente desenvolver escala mais estreita do que a normal de respostas comportáveis, condenando as procurar usar o álcool. Em fazê-lo, são ou inconscientes de conseqüências potenciais de suas acções ou, mesmo se podem antecipar tais conseqüências, esta consciência tem quase nenhum efeito em seu comportamento. De acordo com avaliações, a maioria de alcoólicos compreendem que podem perder suas HOME e família e mesmo morrer de beber de frenesi, mas este para-os raramente. Para avaliar correctamente as conseqüências de beber, seu córtice pré-frontal precisa de integrar e aprendê-las representar correctamente as expectativas negativas deste comportamento, apoiado pelo reforço que aprende sinais dos neurônios da Dinamarca. Isto não pode acontecer, contudo, porque o álcool (como outras substâncias dealteração) pode afectar a actividade neural no córtice pré-frontal do viciado e seus neurônios da Dinamarca directamente, obstruindo a aprendizagem.

Encontrar uma maneira de equilibrar para fora a função da dopamina no cérebro viciado e de induzir respostas neurais adequadas aos estímulos ambientais mesmo sob a influência podia oferecer a esperança aos povos com problemas do abuso de substâncias.