Nøgleområdet i hjernen spiller en afgørende rolle i afhængighed
Ny forskning finder ud af, at lillehjernen, en stor del af den menneskelige hjerne, som forskere troede primært var involveret i motorisk kontrol, kan spille en nøglerolle i belønningssøgende og social adfærd. Resultaterne kan hjælpe med at informere fremtidige terapier til behandling af afhængighed.
Nyere forskning har antydet det faktum, at foruden bevægelse kan hjernens lillehjerne også hjælpe med at kontrollere kognitive funktioner, såsom sprog, læring og opmærksomhed.
Nu foreslår forskere ved Albert Einstein College of Medicine i Bronx, NY, at dette område også kan regulere belønningsbehandling og afhængighed.
Kamran Khodakhah, Ph.D., der er professor og formand for Dominick P. Purpura Institut for Neurovidenskab i Einstein, ledede den nye undersøgelse. Forskerne gennemførte undersøgelsen på mus.
Prof. Khodakhah og hans team offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Videnskab. Ilaria Carta, en ph.d.-forsker ved Einstein, og Christopher Chen, Ph.D., er begge de første forfattere af papiret.
Hvorfor studere lillehjernen?
Prof. Khodakhah og hans kolleger blev bedt om i deres forskningsindsats af nyere undersøgelser, der har antydet cerebellums rolle i afhængighed og social interaktion.
For eksempel har nogle undersøgelser fundet, at lillehjernen ikke fungerer korrekt hos mennesker med vanedannende adfærd, autismespektrumforstyrrelse (ASD), kognitivt affektivt syndrom og skizofreni.
Andre MR-undersøgelser har vist, at cerebellum hos mennesker, der lever med afhængighed, er hyperaktiv som reaktion på stimuli, som deres afhængighed vedrører, såsom et billede af en sprøjte.
"Forestillingen om, at cerebellum gjorde meget ud over at kontrollere bevægelse, blev mødt med meget skepsis," forklarer undersøgelsens seniorforfatter, "og ingen havde nogen rigtige spor om, hvordan cerebellum kunne påvirke dopaminfrigivelse."
Forskere har kaldt dopamin neurotransmitteren "sex, stoffer og rock'n'roll" på grund af dets nøglerolle i belønningssøgende adfærd. Når mennesker - eller primater - modtager en behagelig belønning, det være sig i slutningen af en læringsproces eller til rekreative formål, frigiver deres krop hormonet.
Et andet hjerneområde, som forskere har impliceret i belønningsbehandling, er det såkaldte ventrale tegmentale område (VTA). Så i den nuværende undersøgelse antog forskerne, at neuroner i lillehjernen på en eller anden måde ville kommunikere med VTA-neuroner, som er ansvarlige for frigivelse af dopamin.
Brug af lys til at studere neuroner hos mus
Forskerne brugte optogenetik til at teste deres hypotese. Optogenetik er en teknik, hvor forskere genetisk modificerer neuroner, så de reagerer på lys.
Ved genetisk at fremkalde lysfølsomhed kunne forskerne selektivt aktivere neuronernes axoner i lillehjernen. Ved at gøre det ønskede de at se, hvordan neuronerne i VTA ville blive påvirket.
En tredjedel af VTA-neuronerne fyrede som reaktion på stimuleringen af axonerne, hvilket beviste, at neuronerne i lillehjernen kommunikerer med dem i VTA.
Dernæst ønskede forskerne at se, hvordan denne interneuronale kommunikation overhovedet påvirkede belønningssøgende adfærd. For at undersøge dette aspekt gennemførte forskerne en række eksperimenter med mus.
Hvordan cerebellum påvirker belønningssøgning
I det første eksperiment var gnavere fri til at udforske alle fire hjørner af et rum, men da de nåede et specifikt hjørne, stimulerede forskerne gnaveres cerebellære neuroner ved hjælp af optogenetik.
Forskerne antog, at hvis stimuleringen var behagelig, ville gnavere fortsætte med at søge den givende adfærd - det vil sige, at de gentagne gange ville gå tilbage til hjørnet, hvor de modtog den behagelige stimulering.
Som holdet forventede, valgte de stimulerede gnavere at vende tilbage til det samme hjørne oftere end kontrolmusene.
For at bekræfte, at stimulering af axoner fra cerebellare neuroner spillede en rolle i afhængighed, konditionerede forskerne musene for at modtage behagelig stimulering af disse axoner i et stærkt oplyst område.
Typisk undgår mus lyse lys og har en tendens til at føle sig mere komfortable i mørket, hvor de kan undgå rovdyr. Men i dette sidste eksperiment valgte de at gå imod deres sædvanlige præference af hensyn til den behagelige stimulering.
"Selvom mus normalt undgår lyse områder, løb de nu fortrinsvis mod lyset, for det var her, de huskede at få en belønning [...] Dette antyder, at lillehjernen spiller en rolle i vanedannende adfærd."
Prof. Kamran Khodakhah
Cerebellum er også nøglen til social adfærd
Et andet eksperiment afslørede, at vejen mellem cerebellære axoner og VTA-neuroner også spiller en rolle i social adfærd.
Forskerne satte mus i en kasse med tre kamre. Gnaverne havde mulighed for at interagere med en genstand, en anden mus eller være alene i et tomt område.
Da de valgte at interagere socialt, var cerebellære axoner – VTA-neuroner meget aktive. Men da forskerne brugte optogenetik til at dæmpe denne neuronveje, valgte gnavere enten at være alene eller at interagere med det livløse objekt.
Resultaterne foreslog forskerne, at cerebellære axoner – VTA neuroner kan være dysfunktionelle hos mennesker med ASD.
"Vores data understøtter en rolle for lillehjernen i behandling af belønninger og kontrol med social adfærd," konkluderer forfatterne.
"Vi foreslår, at denne [...] vej kan forklare, i det mindste delvist, sammenhængen mellem lillehjernen og vanedannende adfærd og giver et grundlag for en rolle for lillehjernen i anden motiveret og social adfærd."
