Aivojen avainalueella on ratkaiseva rooli riippuvuudessa
Uudessa tutkimuksessa todetaan, että pikkuaivolla, suurella osalla ihmisen aivoja, jonka tiedemiehet ajattelivat olevan ensisijaisesti mukana moottorin ohjauksessa, voi olla keskeinen rooli palkkojen tavoittelussa ja sosiaalisessa käyttäytymisessä. Tulokset voivat auttaa ilmoittamaan tulevista hoidoista riippuvuuden hoidossa.
Viimeaikaiset tutkimukset ovat viitanneet siihen, että liikkeen lisäksi aivojen pikkuaivo voi myös auttaa hallitsemaan kognitiivisia toimintoja, kuten kieltä, oppimista ja huomiota.
Nyt tutkijat Albert Einsteinin lääketieteellisessä korkeakoulussa Bronxissa, NY, ehdottavat, että tämä alue voisi myös säännellä palkkioiden käsittelyä ja riippuvuutta.
Uutta tutkimusta johti tohtori Kamran Khodakhah, joka on professori ja Einsteinin neurotieteen laitoksen puheenjohtaja Dominick P.Purpura. Tutkijat suorittivat tutkimuksen hiirillä.
Prof. Khodakhah ja hänen tiiminsä julkaisivat tulokset lehdessä Tiede. Einsteinin tohtoritutkija Ilaria Carta ja Ph.D. Christopher Chen ovat molemmat paperin ensimmäisiä kirjoittajia.
Miksi tutkia pikkuaivoa?
Prof. Khodakhahia ja hänen kollegoitaan kannustivat tutkimuspyrkimyksissään uudemmat tutkimukset, joissa on vihjattu pikkuaivojen roolista riippuvuudessa ja sosiaalisessa vuorovaikutuksessa.
Esimerkiksi joissakin tutkimuksissa on havaittu, että pikkuaivo ei toimi kunnolla ihmisillä, joilla on riippuvuutta aiheuttava käyttäytyminen, autismispektrihäiriö (ASD), kognitiivinen affektiivinen oireyhtymä ja skitsofrenia.
Muut MRI-tutkimukset ovat osoittaneet, että riippuvuuden kanssa elävien ihmisten pikkuaivo on hyperaktiivinen vastauksena ärsykkeisiin, joihin heidän riippuvuutensa liittyy, kuten ruiskun kuvaan.
"Ajatus siitä, että pikkuaivo teki paljon liikkeen hallitsemisen lisäksi, oli paljon skeptistä", selittää tutkimuksen vanhempi kirjoittaja, "eikä kenellekään ollut mitään todellisia vihjeitä siitä, kuinka pikkuaivo voisi vaikuttaa dopamiinin vapautumiseen."
Tutkijat ovat kutsuneet dopamiinia "sukupuoli, huumeet ja rock'n'roll" -välittäjäaineeksi, koska sillä on keskeinen rooli palkkion tavoittelussa. Kun ihmiset - tai kädelliset - saavat miellyttävän palkkion, olipa se sitten oppimisprosessin lopussa tai virkistystarkoituksessa, heidän ruumiinsa vapauttaa hormonin.
Toinen aivojen alue, jonka tutkijat ovat käsittäneet palkkioiden käsittelyssä, on ns. Ventral tegmental area (VTA). Joten tässä tutkimuksessa tutkijat olettivat, että pikkuaivojen neuronit kommunikoisivat jotenkin VTA-neuronien kanssa, jotka ovat vastuussa dopamiinin vapautumisesta.
Valon käyttö neuronien tutkimiseen hiirissä
Tutkijat käyttivät optogenetiikkaa hypoteesinsa testaamiseen. Optogenetiikka on tekniikka, jossa tutkijat muuntavat geneettisesti neuroneja siten, että ne reagoivat valoon.
Geneettisesti indusoimalla valoherkkyyttä tutkijat voisivat aktivoida selektiivisesti pikkuaivon neuronien aksonit. Tekemällä niin he halusivat nähdä, miten VTA: n hermosoluihin vaikutettaisiin.
Kolmasosa VTA-neuroneista ampui vastauksena aksonien stimulaatioon, mikä osoittaa, että pikkuaivon neuronit kommunikoivat VTA: n kanssa.
Seuraavaksi tutkijat halusivat nähdä, kuinka tämä interneuronaalinen viestintä vaikutti palkkion tavoitteluun, jos ollenkaan. Tämän näkökohdan tutkimiseksi tutkijat tekivät sarjan kokeita hiirillä.
Kuinka pikkuaivo vaikuttaa palkkojen hakemiseen
Ensimmäisessä kokeessa jyrsijät saivat tutkia vapaasti huoneen kaikkia neljää kulmaa, mutta kun he saavuttivat yhden tietyn kulman, tutkijat stimuloivat jyrsijöiden pikkuaivojen neuroneja optogenetiikan avulla.
Tutkijat olettivat, että jos stimulaatio olisi miellyttävää, jyrsijät etsivät edelleen palkitsevaa käyttäytymistä - toisin sanoen he menisivät toistuvasti takaisin nurkkaan, jossa he saivat miellyttävän stimulaation.
Kuten tiimi odotti, stimuloidut jyrsijät päättivät palata samaan kulmaan useammin kuin kontrollihiiret.
Seuraavaksi vahvistaakseen, että pikkuaivojen hermosolujen aksonien stimuloinnilla oli merkitystä riippuvuudessa, tutkijat ehtivät hiiret vastaanottamaan näiden aksonien miellyttävän stimulaation kirkkaasti valaistulla alueella.
Tyypillisesti hiiret välttävät kirkkaita valoja ja yleensä tuntevat olonsa mukavammaksi pimeässä, missä he voivat välttää saalistajia. Mutta tässä viimeisessä kokeessa he päättivät mennä vastoin tavanomaista mieltymystään miellyttävän stimulaation vuoksi.
"Vaikka hiiret yleensä välttävät kirkkaita alueita, nyt he mieluummin juoksivat kohti valoa, koska siellä he muistivat palkkion saamisen […] Tämä viittaa siihen, että pikkuaivolla on rooli riippuvuutta aiheuttavassa käyttäytymisessä."
Professori Kamran Khodakhah
Pikkuaivo on avain myös sosiaaliseen käyttäytymiseen
Toinen koe paljasti, että pikkuaivojen aksonien ja VTA-neuronien välisellä polulla on myös merkitys sosiaalisessa käyttäytymisessä.
Tutkijat panivat hiiret laatikkoon, jossa oli kolme kammiota. Jyrsijöillä oli mahdollisuus olla vuorovaikutuksessa kohteen, toisen hiiren kanssa tai olla yksin tyhjällä alueella.
Kun he päättivät olla vuorovaikutuksessa sosiaalisesti, pikkuaivojen aksonien ja VTA-hermosolujen reitti oli aktiivisin. Kuitenkin, kun tutkijat käyttivät optogenetiikkaa tämän neuronireitin hiljentämiseen, jyrsijät valitsivat joko olla yksin tai olla vuorovaikutuksessa eloton kohteen kanssa.
Tulokset viittasivat tutkijoille, että pikkuaivojen aksonit – VTA-neuronireitti voivat olla toimintahäiriöitä ASD-potilailla.
"Tietomme tukevat pikkuaivon roolia palkkioiden käsittelyssä ja sosiaalisen käyttäytymisen hallinnassa", päättelevät kirjoittajat.
"Ehdotamme, että tämä […] reitti voi selittää ainakin osittain pikkuaivojen ja riippuvuutta aiheuttavien käyttäytymisten välisen yhteyden ja antaa perustan pikkuaivolle roolille muissa motivoituneissa ja sosiaalisissa käyttäytymismalleissa."
