Дофамин играет неожиданную роль в движении и болезни Паркинсона
Исследователи из Северо-Западного университета открыли совершенно новое понимание дофамина - важнейшего нейромедиатора, традиционно ассоциирующегося с вознаграждением. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Neuroscience, показывает, что роль дофамина в работе мозга гораздо сложнее, чем считалось ранее.
Широко известно, что дофамин отвечает за передачу сигналов о вознаграждении в мозге. Это химическое вещество лежит в основе чувства удовольствия и удовлетворения, возникающего в результате приятной деятельности, а его дисфункция связана с такими расстройствами, как зависимость.
Однако специалисты Северо-Западного университета выявили три генетических подтипа дофаминовых нейронов в среднем мозге мышиной модели. Обнаруженное ими противоречит давнему предположению о том, что дофаминовые нейроны реагируют исключительно на вознаграждения или сигналы, предсказывающие вознаграждение.
Удивительно, но оказалось, что один генетический подтип нейронов срабатывает при движении тела, не реагируя при этом на вознаграждение.
"Когда люди думают о дофамине, они, скорее всего, думают о сигналах вознаграждения", - сказал Дэниел Домбек из Северо-Западного университета, соруководитель исследования. "Но когда дофаминовые нейроны погибают, у людей возникают проблемы с движением".
"Именно это происходит при болезни Паркинсона, и эта проблема ставит в тупик специалистов. Мы обнаружили подтип, который обеспечивает двигательную сигнализацию без какой-либо реакции на вознаграждение, и он располагается как раз там, где дофаминовые нейроны впервые погибают при болезни Паркинсона".
Последствия этого открытия весьма значительны. Оно не только раскрывает новые слои сложности в работе мозга, но и открывает новые направления исследований для понимания и возможного лечения болезни Паркинсона. Болезнь Паркинсона характеризуется потерей дофаминовых нейронов и преимущественно поражает двигательную систему.
Новые данные основываются на результатах предыдущего исследования, проведенного в лаборатории Домбека, в котором 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, некоторые из них просто имеют двигательные сигналы".
Для проведения исследования Домбек сотрудничал с Раджешваром Аватрамани, который использовал генетические инструменты для выделения и маркировки популяций нейронов на основе экспрессии их генов. Специалисты пометили нейроны в мозге генетически модифицированной мышиной модели флуоресцентными датчиками, что позволило им визуализировать, какие нейроны контролируют различные специфические функции.
"Этот генетический подтип коррелирует с ускорением", - говорит Аватрамани. "Всякий раз, 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".
В их экспериментах около 30% дофаминовых нейронов светились только тогда, когда мыши двигались, и эти нейроны были одним из генетических подтипов, выделенных группой Аватрамани. Другие популяции реагировали на аверсивные стимулы или вознаграждение. Связь с болезнью Паркинсона добавляет еще один слой в эту сложную картину. В течение десятилетий исследователи ломали голову над тем, почему пациенты с болезнью Паркинсона теряют дофаминовые нейроны и при этом испытывают трудности с движением.
Новое исследование может стать недостающим звеном в этой головоломке, выявив потенциальную связь между конкретными дофаминовыми нейронами и двигательными симптомами, наблюдаемыми при болезни Паркинсона.
"Мы задаемся вопросом, не приводит ли к болезни не только потеря двигательного сигнала, но и сохранение антидвигательного сигнала, который активизируется при торможении животных", - говорит 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".
Исследовательская группа признает, что их результаты - это только начало. "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".
