Yeni araştırma, tüm dopamin nöronlarının ödül sinyallemesinde yer almadığını ve yeni tanımlanan bir alt türün ödülden çok hareketle bağlantılı olduğunu ortaya çıkardı. Bu keşif, dopamin nöron kaybı ve motor sorunları içeren Parkinson hastalığına ilişkin anlayışımızı yeniden şekillendirebilir.
Son araştırmalar, dopamin nöronlarının önceden düşünülenden daha çeşitli olduğunu ortaya koyuyor
Dopamin: Öyle değil artık sadece ödüller için.
Northwestern Üniversitesi liderliğindeki yeni bir çalışmada bilim adamları, bir fare modelinin orta beyin bölgesinde dopamin nöronlarının üç genetik alt tipini belirleyip kaydettiler.
Yaygın olarak kabul edilenin aksine Dopamin nöronlarının münhasıran olmasa da ağırlıklı olarak ödüllere veya ödülü tahmin eden ipuçlarına yanıt verdiğine inanan araştırmacılar, bu genetik alt tiplerden birinin vücut hareketine yanıt olarak aktive olduğunu ortaya çıkardılar. Daha da beklenmedik olan, bu nöronların ödüllere hiçbir şekilde yanıt vermediğiydi.
Bu bulgu yalnızca beynin gizemli doğasına yeni bir ışık tutmakla kalmaz, aynı zamanda daha fazla anlayış ve ilerleme için yeni araştırma yönleri de açar. potansiyel olarak, dopamin nöronlarının kaybıyla karakterize olan ancak motor sistemi etkileyen Parkinson hastalığını tedavi etme potansiyeline sahiptir.
Çalışma yakın zamanda Nature Neuroscience dergisinde yayınlandı.
“İnsanlar dopamin hakkında düşündüklerinde , muhtemelen ödül sinyallerini düşünüyorlar” dedi. “Fakat dopamin nöronları öldüğünde, insanlar hareket etmekte sorun yaşıyor. Parkinson hastalığında olan budur ve bu alan için kafa karıştırıcı bir problem olmuştur. Herhangi bir ödül yanıtı olmaksızın motor sinyali veren bir alt tip bulduk ve bunlar, Parkinson hastalığında dopamin nöronlarının ilk öldüğü yerde oturuyorlar. Bu, insanlar yaşlandıkça zaman içinde bozulmaya daha duyarlı olan bazı genetik alt türler olduğunu düşündüren başka bir ipucu ve ipucu.”
Aktivite gösteren bir dopamin nöronu genetik alt türünün mikroskopik görüntüsü hareketle ilişkilidir, ancak ödüllere yanıt yoktur. Kredi: Maite Azcorra ve Zachary Gaertner/Northwestern Üniversitesi
“Bu genetik alt tip, hızlanma ile bağlantılıdır” diye ekledi Northwestern’den Dombeck ile çalışmanın eş liderliğini yürüten Rajeshwar Awatramani. “Fare ne zaman hızlanırsa, aktivite gördük, ancak aksine, ödüllendirici bir uyarana tepki olarak aktivite görmedik. Bu, çoğu insanın bu nöronların yapması gerektiğini düşündüğü dogmaya aykırıdır. Tüm dopamin nöronları ödüllere yanıt vermez. Bu saha için büyük bir değişiklik. Ve şimdi, ödül yanıtı göstermeyen o dopamin nöronu için bir imza bulduk.”
Dombeck, Northwestern Weinberg Sanat ve Bilim Koleji’nde nörobiyoloji profesörüdür. Awatramani, Northwestern Üniversitesi Feinberg Tıp Fakültesi’nde John Eccles Nöroloji Profesörüdür. Makalenin ilk yazarları, her ikisi de Dombeck ve Awatramani’nin laboratuvarlarında yüksek lisans öğrencileri olan Maite Azcorra ve Zachary Gaertner’dır.
Motor sürüş sinyalleri
Bu yeni keşif, Dombeck’in laboratuvarında yapılan önceki bir araştırmaya dayanmaktadır. Dombeck, farelerde hareketle ilişkili bir dopamin nöronları popülasyonu.
“O zamanlar bunun nöronların yalnızca küçük bir kısmı olduğunu düşündük,” dedi. “Ve diğerleri, tüm dopamin nöronlarının hala ödül nöronları olduğunu varsaymaya devam etti. Belki bazılarında sadece motor sinyalleri de vardı.”
Dombeck, bu soruyu daha ayrıntılı incelemek için nöron popülasyonlarını gen ifadelerine göre izole etmek ve etiketlemek için genetik araçlar kullanan Awatramani ile birlikte çalıştı. Dombeck’in ekibi daha sonra bu bilgiyi kullanarak, Northwestern Transgenik ve Hedefli Mutajenez Laboratuvarı’nda üretilen genetiği değiştirilmiş bir fare modelinin beyinlerindeki nöronları flüoresan sensörlerle etiketledi. Bu, araştırmacıların davranış sırasında hangi nöronların parladığını görmelerini sağladı ve sonuçta hangi nöronların farklı belirli işlevleri kontrol ettiğini ortaya çıkardı.
Deneylerde, dopamin nöronlarının yaklaşık %30’u yalnızca fareler hareket ettiğinde parladı. Bu nöronlar, Awatramani’nin ekibinin tanımladığı genetik alt tiplerden biriydi. Dopamin nöronlarının diğer popülasyonları, caydırıcı uyaranlara (kaçınma tepkisine neden olarak) veya ödüllere yanıt verdi.
Parkinson bağlantısı
On yıllardır araştırmacıların kafası, Parkinson hastalarının neden dopamin kaybettiği konusunda şaşkına döndü. nöronlar hareket etmekte güçlük çekiyor.
Dombeck, “Parkinson hastalarının mutlu olma güdülerini kaybetmelerinin tek nedeni dopamin tepkilerinin hasar görmesi değil,” dedi. “Motor becerileri etkileyen başka bir şey daha oluyor.”
Dombeck ve Awatramani’nin yeni çalışması, yapbozun eksik parçasını sağlayabilir.
Araştırmacılar çalışmalarında, dopamin nöronlarının Farelerdeki hızlanma, Parkinson hastalığı olan hastalarda ölme eğiliminde olanlarla aynı orta beyin konumunda görünmektedir. Ancak hayatta kalan dopamin nöronları, yavaşlama ile ilişkilidir. Keşif, Dombeck ve Awatramani’nin gelecekte keşfetmeyi planladığı yeni bir hipoteze yol açıyor.
“Hastalığa yol açan şeyin yalnızca motor sürüş sinyalinin kaybı değil, aynı zamanda korumanın da olup olmadığını merak ediyoruz. Hayvanlar yavaşladığında aktif olan anti-hareket sinyali, ”dedi Dombeck. “Hareket etmeyi durdurmak için sinyali güçlendiren bu sinyal dengesizliği olabilir. Bu, bazı semptomları açıklayabilir. Sorun sadece Parkinson hastalarının hareket edememesi değil. Hareket etmeyi bırakmaları için yönlendiriliyor da olabilirler.”
Awatramani, “Bütün bunların ne anlama geldiğini hâlâ anlamaya çalışıyoruz,” dedi. “Bunun bir başlangıç noktası olduğunu söyleyebilirim. Bu, Parkinson hastalığında beyin hakkında düşünmenin yeni bir yolu.”
Referans: “Benzersiz işlevsel tepkiler, dopamin nöronlarının genetik alt tipleriyle farklı şekilde eşlenir” yazan Maite Azcorra, Zachary Gaertner, Connor Davidson, Qianzi He, Hailey Kim, Shivathmihai Nagappan, Cooper K. Hayes, Charu Ramakrishnan, Lief Fenno, Yoon Seok Kim, Karl Deisseroth, Richard Longnecker, Rajeshwar Awatramani ve Daniel A. Dombeck, 3 Ağustos 2023, Nature Neuroscience.
DOI: 10.1038/s41593 -023-01401-9
Çalışma, Michael J. Fox Parkinson Araştırmaları Vakfı, Ulusal Sağlık Enstitüleri, Ulusal Nörolojik Bozukluklar ve İnme Enstitüsü ve Ulusal Sağlık Enstitüsü tarafından finanse edilmiştir. Genel Tıp Bilimleri.