В новом исследовании, опубликованном в журнале Neuron, ученые из Медицинской школы Уэйк Форест (Wake Forest University Baptist Medical Center) зафиксировали в реальном времени изменения уровней дофамина и серотонина в человеческом мозге, которые связаны с восприятием и принятием решений.
Актуальность вопроса
Дофамин и серотонин имеют решающее значение при двигательных расстройствах и психических заболеваниях, включая злоупотребление психоактивными веществами и депрессию.
Материалы и методы исследования
В этом наблюдательном исследовании нейротрансмиттеры дофамин и серотонин отслеживались у 5 пациентов с помощью быстрой циклической вольтамперометрии – электрохимического метода, используемого для измерения дофамина и серотонина, адаптированного для использования у пациентов. Участникам исследования – 2 с болезнью Паркинсона и 3 с эссенциальным тремором – был вживлен имплантат для глубокой стимуляции мозга для лечения их состояния. Ученые использовали стандартный процесс хирургического картирования, чтобы вставить микроэлектрод из углеродного волокна глубоко в мозг, чтобы обнаруживать и регистрировать выделяемые серотонин и дофамин из нейронов.
Пациенты с эссенциальным тремором были важны для исследования, поскольку, в отличие от болезни Паркинсона, которая вызвана потерей дофамин-продуцирующих нейронов, считается, что эссенциальный тремор не вызван изменениями в функции дофамина или серотонина.
Пока пациенты бодрствовали в операционной, они выполняли задачи по принятию решений, похожие на простую компьютерную игру. Когда они выполняли задания, измерения дофамина и серотонина проводились в полосатом теле, области мозга, которая контролирует познание, вознаграждение и координированные движения. Авторы описали игру как серию точек на экране компьютера, которые перемещались через контрольную точку, расположенную в центре экрана.
Пациенты должны были решить, в какую сторону движутся точки. Иногда точки двигались в одном направлении, а иногда они двигались более хаотично, что затрудняло принятие решения. Затем точки исчезали, и пациенту приходилось выбирать, в каком направлении они перемещаются – по или против часовой стрелки – относительно фиксированной точки. Этот экспериментальный план позволил ученым исследовать различные аспекты того, как человеческий мозг решает, что он воспринимает.
Эта последовательность повторялась от 200 до 300 раз для каждого пациента, в зависимости от того, как перемещались точки. Иногда пациентам приходилось указывать, насколько они уверены в своем выборе. Тест был разработан для отслеживания способности пациента воспринимать движение точек и уверенности пациента в правильности определения направления этого движения, чтобы определить, как на самом деле ведут себя дофамин и серотонин.
Результаты научной работы
Результаты исследования показали, что чем более неопределенным был пациент относительно направления точек, тем выше становился уровень серотонина. Когда их уверенность возросла, уровень серотонина снизился. Исследование также показало, что до акта выбора уровень дофамина повышался в ожидании выбора, а уровень серотонина снижался, и когда оба достигли определенного уровня, человек сделал свой выбор. Как если бы дофамин действовал как педаль газа, а серотонин действовал как тормоз.
Это исследование проливает свет на роль, которую нейрохимические вещества играют в обучении, пластичности мозга и нашем восприятии окружающей среды. Ученые визуализировали более подробное представление о том, как наш мозг использует это восприятие для принятия решений и интерпретирует последствия выбора, который мы делаем. Дофамин и серотонин, по-видимому, имеют решающее значение во всех этих процессах.
Подобные исследования помогут ученым лучше понять, как лекарственные препараты, такие как ингибиторы обратного захвата серотонина, влияют на познание, принятие решений и влияют на психические состояния, такие как депрессия и болезнь Паркинсона.
Авторы другого исследования утверждают, что дисфункция астроцитов связана с болезнью Паркинсона.
