Nové poznatky o funkci dopaminu u pacientů s Parkinsonovou chorobou

Vědci z Virginia Tech Carilion Research Institute měřili uvolňování klíčového neurotransmiteru s nebývalou časovou přesností v mozku lidí s Parkinsonovou chorobou.

Měření shromážděná během chirurgického zákroku na mozku, když pacienti při vědomí hráli investiční hru, ukazují, jak rychlé uvolňování dopaminu kóduje informace zásadní pro volbu člověka.

Zjištění mohou mít široké důsledky nejen pro Parkinsonovu chorobu, ale i pro další neurologické a psychiatrické poruchy, včetně deprese a závislosti.

Vědci zjistili změny hladin dopaminu tisíckrát rychleji, než byly dříve zaznamenány u lidí. Tato rychlá měření v kombinaci se zvýšenou chemickou specificitou umožnila vědcům zjistit, že dopamin má mnohem složitější roli, než se dříve myslelo.

Studie byla dnes zveřejněna vSborník Národní akademie věd.

"Více než 20 let výzkumu nehumánních modelových organismů vykreslilo velmi specifický obraz podezření na roli dopaminu při řízení lidského chování," uvedl Read Montague, ředitel Laboratoře pro lidské zobrazování neuronů ve Virginia Tech Carilion Research Institute a hlavní autor papír.

"A teď, s těmito prvními měřeními svého druhu prováděnými přímo u lidí, jsme zjistili, že tento obrázek byl žalostně neúplný."

Montague a jeho tým spolupracovali s neurochirurgy na Wake Forest University Health Sciences - Stephenem Tatterem, Adrianem Laxtonem a zesnulým Thomasem Ellisem - na měření dopaminových signálů u pacientů s Parkinsonovou chorobou podstupujících chirurgický zákrok k implantaci elektrod stimulujících hluboký mozek. Bylo prokázáno, že stimulace hlubokého mozku zmírňuje příznaky Parkinsonovy choroby.

Sedmnáct pacientů se dobrovolně přihlásilo, aby umožnilo týmu Montague zaznamenat jejich dopaminové signály během implantační operace.

"Studujeme systém, který se rozpadá v jejich mozcích," řekl Dr. Ken Kishida, první autor článku a vědecký pracovník z Virginia Tech Carilion Research Institute. "Parkinsonova choroba je charakterizována smrtí neuronů uvolňujících dopamin a snažíme se pochopit základní mechanismy procesu onemocnění."

Kishida a Montague si všimli štědrosti pacientů, kteří se dobrovolně zúčastnili studie.

"Tento typ přístupu k měření dopaminových signálů je neocenitelný," řekla Kishida. "A tato měření jsme provedli u 17 lidí - to je o 17 více než kdykoli předtím."

Aby bylo možné zachytit dopaminové signály, zejména u lidí s nižší aktivitou dopaminu, museli vědci vyvinout extrémně citlivé metody.

Vědci provedli odečty ultrarychlých dopaminových pulzů, když pacienti při vědomí hráli investiční hru. Očekávali, že uvidí dopaminové reakce v přímé souvislosti s očekávanými odměnami a skutečnými výsledky. Neudělali to.

"Analyzovali jsme datovou sadu asi tisíce pulzů dopaminu a byla plochá," řekl Montague, který je také profesorem fyziky na Virginia Tech College of Science a ředitelem výpočetní psychiatrické jednotky Virginie Tech Carilion Research Institute. "Signály nerozlišovaly mezi pozitivní a negativní reakcí."

Jakmile vědci provedli měření, začali analyzovat, co vlastně dopamin signalizuje.

"Zjistili jsme, že dopamin sleduje dva faktory - co se stalo a co se mohlo stát," řekl Montague. "Zdá se, že naše dopaminové neurony sledují, zda by něco mohlo být lepší nebo horší, a tato informace je zakódována rychlými změnami v uvolňování dopaminu." Tato zjištění mohou začít výpočtem odhalovat, co chybí v dopaminovém systému u pacientů s Parkinsonovou chorobou. “

Zjištění probíhají více než 20 let od prvních Montagueových výpočetních studií zkoumajících mechanismy dopaminové signalizace.

Myšlenka, že „co mohlo být“, je součástí toho, jak lidé hodnotí skutečné výsledky, není nová. Ale nikdo neočekával, že dopamin bude dělat práci spojením těchto informací v lidském mozku.

Nyní, když vědci změřili více příspěvků k jednotlivým dopaminovým signálům, mají ještě více cest k prozkoumání systémů učení lidského mozku ve zdraví a nemoci.

Zdroj: Virginia Tech