“快乐分子”的真实行为将重塑精神疾病和成瘾的治疗
![Figure 1. Dopamine in the nucleus accumbens core does not track reward prediction error in negative reinforcement tasks (A) Positive reinforcement task. (B) Dopamine was recorded via fiber photometry using dLight1.1. (C) Mice made more active than inactive responses during the post-training session (t6 = 3.18, p = 0.024; n = 6). (D and E) Heatmaps showing dopamine responses aligned around Sd,sucrose (left) and head entry (right) during (D) pre-training and (E) post-training. Each row represents a single Sd,sucrose presentation or head entry. (F and G) Averaged traces showing Sd,sucrose (F) and (G) head entry responses during pre- and post-training. (H) Dopamine increased to the Sd,sucrose (F1,153 = 10.79, p = 0.0013) and decreased to head entries over training (F1,75 = 11.17, p = 0.0013). (I) Negative reinforcement task. (J) Fiber photometry recording design. (K) Behavioral performance during negative reinforcement post-training session (t4 = 9.35, p < 0.001; n = 5). (L and M) Heatmaps of dopamine responses aligned around Sd,shock (left), footshock (center), and safety cue (right) during pre-training (L) and (M) post-training. (N–P) Dopamine traces to Sd,shock (N), (O) safety cue, and (P) footshock pre- and post-training. (Q) Dopamine response to Sd,shock (F1,96 = 1.52, p = 0.220), footshock (F1,127 = 4.00, p = 0.047), and safety cues (F1,95 = 15.46, p = 0.0002). Error bars represent ± S.E.M. ∗ p < 0.05, ∗∗ p < 0.01, ∗∗∗ p < 0.001. Credit: DOI: 10.1016/j.cub.2021.08.052 “快乐分子”的真实行为将重塑我们治疗精神疾病和成瘾的方式](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/true-behavior-of-the-p.jpg)
开创性的研究表明,多巴胺水平会随着压力刺激而增加,而不仅仅是愉快的刺激,这可能会改写关于“感觉良好”激素的事实——许多精神疾病的关键中介。这一发现促使人们重新思考精神疾病和成瘾的治疗方法。
这项研究由药理学助理教授Erin Calipari和Cody Siciliano以及Calipari实验室的博士后Munir Gunes Kutlu领导。
“在媒体上,多巴胺通常被称为‘快乐分子’或‘奖励分子’,”卡利帕里说,他也是范德比尔特大脑研究所和成瘾研究中心的教员。“在科学界研究已经帮助我们理解了多巴胺在学习和记忆中的作用比这更复杂,但我们没有一个完整而准确的理论来解释多巴胺在大脑中的实际作用。”
目前流行的模型被称为奖励预测误差理论,它是基于多巴胺发出预测奖励何时发生的信号。这一理论表明,当我们试图获得奖励时,多巴胺是我们所犯的每一个错误的追踪者。卡利帕里说,作者证明,RPE只在学习场景的一个子集中是准确的,“虽然奖励会增加多巴胺,但压力刺激也会增加多巴胺。”“然后我们继续证明多巴胺根本不是一种奖励分子。相反,它有助于编码关于所有类型的重要和相关事件的信息,并驱动适应性行为——不管它是积极的还是消极的。”
研究人员与生物化学和生物化学副主席林田教授合作分子医学在加州大学戴维斯分校,使用尖端技术来研究与多巴胺释放相关的神经行为过程的前所未有的多样性。作者使用机器学习和计算建模来分析数据,以及光遗传操作,利用光来控制转基因神经元的活动。
该分析建立了一种新的行为计算模型,显示了“对多巴胺释放光遗传扰动的行为影响的准确预测”。卡利帕里总结道:“这项工作用一种形式化的理论取代了我们目前的理解,并呼吁修订教科书上关于多巴胺在中枢神经系统中的事实。”
为什么这很重要
“所有滥用药物的一个共同主题是它们会增加大脑中多巴胺的释放,这有助于支持多巴胺作为奖励分子的概念。这项工作清楚地展示了这种神经递质的更复杂的作用,这意味着我们需要重新思考神经递质的模型上瘾依赖于多巴胺/药物奖励心态,”范德比尔特成瘾研究中心主任丹尼·温德说。
卡利帕里强调,“这些数据重写了关于多巴胺的事实,包括它在大脑中编码的内容以及它如何驱动行为。”她说,这是非常重要的,因为多巴胺在帕金森病和几乎所有精神疾病中都是失调的:成瘾、焦虑和抑郁、精神分裂症和其他疾病。了解这些多巴胺缺乏的意义对于了解患者的症状和开发更好的基于证据的治疗这些疾病至关重要。
接下来是什么?
Calipari说:“我们计划研究这个框架如何适应我们对药物成瘾的理解,以及药物如何在这个新框架内改变多巴胺信号来破坏行为。”“我们对成瘾神经生物学的大多数理解都围绕着多巴胺和多巴胺能网络,因为许多旨在治疗成瘾的治疗方法都以多巴胺为目标。然而,在不完全了解多巴胺的实际作用的情况下改变多巴胺可能会导致许多不可预见的副作用,更重要的是,失败的治疗策略。关于多巴胺实际作用的新知识将影响神经科学以外的许多领域,并对人类生活和健康结果产生强烈影响。”
这篇题为《伏隔核中多巴胺释放的核心信号感知显著性》的文章发表在该杂志上当代生物学9月15日。