Исследователи обнаружили генетический подтип дофаминовых нейронов, который срабатывает во время движения, вопреки давнему убеждению, что дофаминовые нейроны в первую очередь реагируют на вознаграждение. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Neuroscience.
Практическая значимость работы
Это новаторское открытие имеет значение для болезни Паркинсона, расстройства, характеризующегося потерей дофаминовых нейронов, влияющих на двигательную систему. Исследование выявило три генетических подтипа дофаминовых нейронов у мышиной модели, причем один подтип вообще не реагирует на вознаграждение, а только на движение. Эта гипотеза переопределяют наше понимание функции дофамина и предлагают новые возможности для исследований болезни Паркинсона.
Новизна исследования
В новом исследовании под руководством Северо-Западного университета (Northwestern University) исследователи выявили и записали три генетических подтипа дофаминовых нейронов в области среднего мозга мышиной модели. Хотя существует давнее и распространенное предположение, что большинство — если не все — дофаминовые нейроны реагируют исключительно на вознаграждение или сигналы, предсказывающие вознаграждение, исследователи вместо этого обнаружили, что один генетический подтип срабатывает, когда тело движется. И, что еще более удивительно, эти нейроны, как ни странно, вообще не реагируют на вознаграждение.
Это открытие не только проливает новый свет на загадочную природу мозга, но и открывает новые направления исследований для дальнейшего понимания и, возможно, даже лечения болезни Паркинсона, которая характеризуется потерей дофаминовых нейронов, но влияет на двигательную систему.
«Когда люди вспоминают дофамин, они, скорее всего, думают о сигналах вознаграждения», — комментирует Даниэль Домбек (Daniel Dombeck), один из руководителей исследования. «Но когда умирают дофаминовые нейроны, у людей возникают проблемы с движением. Именно это происходит с болезнью Паркинсона, и это запутанная задача для специалистов.
«Мы обнаружили подтип, который передает двигательные сигналы без какой-либо реакции на вознаграждение, и они находятся прямо там, где дофаминовые нейроны впервые умирают при болезни Паркинсона. Это просто еще один намек и подсказка, которая, кажется, предполагает, что существует некий генетический подтип, который более подвержен деградации с течением времени по мере старения человека».
«Этот генетический подтип коррелирует с ускорением», — добавил Раджешвар Аватрамани (Rajeshwar Awatramani), который вместе с Домбеком руководил исследованием. «Всякий раз, когда мышь ускорялась, мы видели активность, но, напротив, мы не видели активности в ответ на вознаграждающий стимул. 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 поля. И теперь мы нашли сигнатуру этого дофаминового нейрона, который не показывает реакцию вознаграждения».
Это новое открытие основано на предыдущем исследовании лаборатории Домбека, в ходе которого была обнаружена популяция дофаминовых нейронов, связанных с движением у мышей.
«В то время мы думали, что это всего лишь крошечная часть нейронов», — добавляет Домбек. «А другие продолжали предполагать, что все дофаминовые нейроны по-прежнему являются нейронами вознаграждения. Возможно, у некоторых из них тоже были двигательные сигналы».
Материалы и методы исследования
Для дальнейшего изучения этого вопроса Домбек объединился с Аватрамани, который использовал генетические инструменты для выделения и маркировки популяций нейронов на основе экспрессии их генов.
Используя эту информацию, ученые пометили нейроны в мозге генетически модифицированной мышиной модели, которая была создана в Северо-Западной лаборатории трансгенного и целевого мутагенеза, с помощью флуоресцентных датчиков. Это позволило исследователям увидеть, какие нейроны светятся во время поведения, что в конечном итоге выявило, какие нейроны контролируют различные конкретные функции.
В экспериментах около 30% дофаминовых нейронов светились только при движении мышей. Эти нейроны были одним из генетических подтипов, которые идентифицировала команда Аватрамани. Другие популяции дофаминовых нейронов реагировали на аверсивные стимулы (вызывая реакцию избегания) или на вознаграждение.
Связь с болезнью Паркинсона
На протяжении десятилетий исследователи были сбиты с толку тем, почему пациенты с болезнью Паркинсона теряют дофаминовые нейроны, но им трудно двигаться.
«Люди с болезнью Паркинсона не теряют стремление быть счастливыми только потому, что нарушена их дофаминовая реакция», — объясняет Домбек. «Происходит что-то еще, что влияет на моторику».
Новое исследование Домбека и Аватрамани может предоставить недостающую часть головоломки.
В своей работе исследователи отметили, что дофаминовые нейроны, коррелирующие с ускорением у мышей, по-видимому, находятся в том же месте среднего мозга, что и те, которые имеют тенденцию к гибели у пациентов с болезнью Паркинсона. Но выжившие дофаминовые нейроны коррелируют с замедлением. Открытие приводит к новой гипотезе, которую Домбек и Аватрамани планируют изучить в будущем.
«Мы все еще пытаемся понять, что все это значит», — заключает Аватрамани. «Я бы сказал, что это отправная точка. Это новый взгляд на мозг при болезни Паркинсона».
Авторы другого исследования утверждают, что дофамин помогает преодолеть разочарования
