Cold Spring Harbor Laboratuvarı’nda yapılan araştırma, merkezi amigdaladaki belirli nöronların tehditler ve ödüller hakkında bilgi edinmek için çok önemli olduğunu ve doğrudan dopamin nöronlarına bağlı olduğunu ortaya çıkardı. Bu keşif sonunda bağımlılık için daha iyi tedavilere yol açabilir.
Cold Spring Harbor Laboratuvarı’ndaki sinirbilimci Bo Li, somatostatin ifade eden (Sst+) merkezi amigdala (CeA) nöronlarının öğrenmedeki rolü hakkında önemli keşifler yaptı tehditler ve ödüller ve bunların dopaminle ilişkisi hakkında. Fareleri, sesleri ödüller veya cezalarla ilişkilendirmek üzere eğiterek ve beyinlerini görüntüleyerek, Li’nin ekibi, nöronların çeşitli ödül türlerine farklı tepkiler verdiğini ve daha önce bilinmeyen bir özgüllük düzeyi sergilediğini buldu. Sst + CeA nöronlarının inhibisyonu, bastırılmış dopamin nöron tepkilerine yol açarak ödül öğrenmedeki önemini doğruladı. Li, bu nöronlar ile bağımlılık arasındaki ilişkiyi keşfetmeyi amaçlar; bu, sonunda opioid veya metamfetamin bağımlıları için gelişmiş tedavilere yol açabilir.
Beynimizin şakak loblarının derinliklerinde, badem biçimli iki hücre kütlesi hayatta kalmamıza yardımcı olur. Amigdala adı verilen bu küçük bölge, çeşitli beyin aktivitelerine yardımcı olur. Öğrenmemize ve hatırlamamıza yardımcı olur. Savaş ya da kaç tepkimizi tetikler. Hatta dopamin adı verilen iyi hissettiren bir kimyasalın salınmasını teşvik eder. Bilim adamları tüm bunları amigdalayı yüzlerce yıl boyunca inceleyerek öğrendiler. Ancak bu süreçlerin nasıl işlediğine dair hâlâ tam bir anlayışa sahip değiliz.
Şimdi, Cold Spring Harbor Laboratuvarı sinirbilimci Bo Li bizi birkaç önemli adım daha yaklaştırdı. Laboratuvarı yakın zamanda, somatostatin ifade eden (Sst+) merkezi amigdala (CeA) nöronları olarak adlandırılan nöronların tehditler ve ödüller hakkında bilgi edinmemize nasıl yardımcı olduğunu gösteren bir dizi keşif yaptı. Ayrıca bu nöronların dopamin ile nasıl ilişkili olduğunu da gösterdi. Keşifler, anksiyete veya uyuşturucu bağımlılığı için gelecekteki tedavilere yol açabilir.
Fare beyninin enine kesiti. Kırmızıyla vurgulanan alan, sinirbilimcilerin ödül öğrenmeyi kontrol ettiğine inandıkları orta beyin dopamin bölgesidir. Kredi: Li lab/Cold Spring Harbor Laboratuvarı
Sst+ CeA nöronlarının öğrenmemize nasıl yardımcı olduğunu test etmek için Profesör Li ve meslektaşları, fareleri belirli sesleri belirli ödüller veya cezalarla ilişkilendirmek üzere eğitti. Yol boyunca farelerin beyinlerini görüntülediler.
Önceden bilim adamları, amigdalanın iyi ve kötü uyaranları ayırt edemediğini varsayıyorlardı. Li’nin ekibi, nöronların yalnızca ödüllere karşı cezalara farklı tepkiler vermediğini, aynı zamanda belirli ödül türlerine de farklı tepkiler verdiğini buldu. Örneğin, fareler su aldıysa, nöronları yiyecek veya şekerli su aldıkları duruma göre farklı şekilde ateşlendi.
Li şöyle diyor: “Bu bizim için tamamen yeni. Bu nöronlar, her bir uyaranın doğasını gerçekten önemsiyor. Neredeyse duyusal bir alan gibi.”
Bu şema, Li’nin ekibinin fareleri belirli sesleri belirli ödüllerle ilişkilendirmek üzere nasıl eğittiğini gösteriyor. Fareler bir ses duyduklarında, sollarındaki bir musluktan su fışkırırdı. Ama başka bir frekanstan bir ses duyduklarında sağlarından nefis şekerli su çıkarmış. Kredi: Li lab/Cold Spring Harbor Laboratuvarı
Ekip ayrıca farelerin beyinlerinin eğitimden sonra daha fazla Sst+ CeA nöronunu daha güçlü bir şekilde ateşlediğini gördü. Bu, nöronların öğrenme için önemli olduğunu öne sürdü. Bu şüpheyi test etmek için sinirbilimciler bazı farelerde Sst+ CeA nöronlarını inhibe ettiler. Bu hayvanların, sesleri ödüller veya cezalarla ilişkilendirmeyi öğrenemediklerini keşfettiler.
Nöronlar engellendiğinde ekip başka bir önemli bulgu daha yaptı. Normal dopamin nöron tepkileri de bastırıldı. Önceki araştırmalar CeA’yı dopamin nöronlarına bağlamış olsa da, tam olarak nasıl bağlandıkları açık değildi.
“Bu nöronların dopamin nöronlarının normal işlevi için gerekli olduğunu ve bu nedenle ödül öğrenme için önemli olduğunu bulduk,” Li diyor. “Bu, CeA nöronlarının dopamin nöronlarının işlevini nasıl düzenlediğinin doğrudan kanıtı.”
Daha sonra Li, Sst+ CeA nöronları ile bağımlılık arasındaki ilişkiyi incelemeyi planlıyor. Bunun bir gün opioid veya metamfetamin bağımlıları için daha iyi tedavilere yol açabileceğini söylüyor.
Li, “Çalışmamız, bu nöronları farklı hastalık koşullarında düzenlemek için daha spesifik yollar geliştirmek için bir temel sağlıyor” diyor.
Referans: “Merkezi amigdaladaki göze çarpan olayların plastik ve uyarana özel kodlaması” 5 Nisan 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05910-2
{ 6}Finansman: NIH/National Institutes of Health, Human Frontier Science Program, Wodecroft Foundation, Cold Spring Harbor Laboratuvarı, Northwell Health, Feil Family Neuroscience Endowment, National Medical Research Council