Μια μελέτη του Ολλανδικού Ινστιτούτου Νευροεπιστήμης εξετάζει δύο απόψεις για τον ρόλο του νευροδιαβιβαστή ντοπαμίνη: σύμφωνα με τη μία, λειτουργεί ως σήμα μάθησης, ενώ κατά την άλλη συνδέεται με τα κίνητρα. «Μάλλον είναι και τα δύο», σημειώνει ο Ingo Willuhn, ερευνητής του Ινστιτούτου.
Το σύστημα ντοπαμίνης είναι γνωστό ότι συμβάλλει τόσο στη μετάδοση πληροφοριών για την ανταμοιβή όσο και σε συμπεριφορές που οδηγούν σε ικανοποιητικά αποτελέσματα. Η μελέτη του μπορεί να γίνει με κλασικά παβλοφικά ή με συντελεστικά πειράματα. Στην παβλοφική εξάρτηση, ο εγκέφαλος μαθαίνει να συνδέει δύο καταστάσεις ή ερεθίσματα που αρχικά δεν φαίνονταν να σχετίζονται.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί το πείραμα του Παβλόφ: ένας σκύλος άκουγε έναν ήχο και στη συνέχεια λάμβανε τροφή. Ύστερα από επαναλαμβανόμενους συνδυασμούς, ο ήχος αρκούσε από μόνος του για να προκαλέσει σιελόρροια. Στη συντελεστική εξάρτηση, αντίθετα, για να κερδίσει κάποιος τροφική ανταμοιβή πρέπει να παίξει ρόλο η δική του συμπεριφορά. Δηλαδή, μετά τον ήχο χρειάζεται να εκτελέσει μια συντελεστική ενέργεια, όπως συμβαίνει συχνά στα πειράματα με ζώα όταν αυτά πατούν έναν μοχλό.
Καταγραφή της ντοπαμίνης στον επικλινή πυρήνα
Στο άρθρο της Jessica Goedhoop, που εκπονήθηκε μαζί με την Tara Arbab και τον Ingo Willuhn από το Ολλανδικό Ινστιτούτο Νευροεπιστήμης, εξετάστηκε πιο αναλυτικά πώς η σηματοδότηση ντοπαμίνης σχετίζεται με τη μάθηση και τα κίνητρα. Οι ερευνητές αντιπαρέβαλαν δύο είδη εξαρτημένης μάθησης: αρσενικοί αρουραίοι συμμετείχαν είτε σε παβλοφική (κλασική) είτε σε συντελεστική εξάρτηση. Παράλληλα, μέτρησαν την απελευθέρωση ντοπαμίνης στον επικλινή πυρήνα, περιοχή του εγκεφάλου με κεντρικό ρόλο στην επεξεργασία των σχετικών πληροφοριών.
Σε κάθε δοκιμή, ένα φωτεινό σήμα παρέμενε αναμμένο για 5 δευτερόλεπτα. Στους αρουραίους της παβλοφικής ομάδας, με το σβήσιμο του φωτός δινόταν ένα σφαιρίδιο τροφής στη θήκη ανταμοιβής. Στην ομάδα συντελεστικής εξάρτησης, μετά το σβήσιμο του σήματος προεκτεινόταν ένας μοχλός κάτω από το φως, μέσα στον θάλαμο χειρισμού. Ένα πάτημα του μοχλού τον απέσυρε και προκαλούσε αμέσως την παράδοση σφαιριδίου τροφής στη θήκη. Αν ο αρουραίος δεν πατούσε τον μοχλό μέσα σε 5 δευτερόλεπτα από την έκτασή του, δεν λάμβανε ανταμοιβή.
Και στις δύο ομάδες, κατά την έναρξη του σήματος που προέβλεπε την ανταμοιβή, οι αρουραίοι απελευθέρωσαν ίση ποσότητα ντοπαμίνης. Ωστόσο, μόνο στην ομάδα με τον μοχλό καταγράφηκε παρατεταμένο επίπεδο συγκέντρωσης ντοπαμίνης σε όλη τη διάρκεια του φωτεινού σήματος των 5 δευτερολέπτων, πριν από το πάτημα του μοχλού.
Η σταθερή αυτή παρουσία ντοπαμίνης καταγράφηκε με αξιοπιστία και επαναλήφθηκε με συνέπεια. Οι ερευνητές εκτιμούν, επομένως, ότι τα διατηρούμενα επίπεδα μπορεί να λειτουργούν ως σύνδεσμος ανάμεσα στη μάθηση και τη δράση, σχετιζόμενα με το κίνητρο για μια ενέργεια που οδηγεί στην ανταμοιβή.
Ο Willuhn δήλωσε: «Έχουν γίνει πολλές μελέτες για την ντοπαμίνη. Έχουμε μια αξιοπρεπή ιδέα για το πότε απελευθερώνεται η ντοπαμίνη στον εγκέφαλο, αλλά υπάρχει ακόμα πολλή συζήτηση για το ποιες είναι οι ακριβείς μεταβλητές που καθορίζουν μια τέτοια σηματοδότηση ντοπαμίνης. Ουσιαστικά η συζήτηση είναι για τι “σημαίνει η ντοπαμίνη”. Για να το διερευνήσουν αυτό, οι επιστήμονες συνήθως εκτελούν είτε παβλόβια είτε συντελεστικά πειράματα. Αλλά δοκιμάζουν ελαφρώς διαφορετικά πράγματα. Και τα δύο έχουν να κάνουν με την εκμάθηση μιας συσχέτισης μεταξύ ενός ουδέτερου ερεθίσματος και μιας ανταμοιβής. Η συντελεστική εξάρτηση απαιτεί κίνητρο για να εκτελέσετε μια ενέργεια επιπλέον για να κερδίσετε την ανταμοιβή. Επομένως, συγκρίναμε τους δύο τύπους εξάρτησης στο ίδιο πείραμα».
Ένα ακόμη στοιχείο για την κατανόηση της ντοπαμίνης
«Τα αποτελέσματά μας συγκεντρώνουν τα δύο στρατόπεδα επιστημόνων που συχνά μάχονται μεταξύ τους: το ένα λέει ότι η ντοπαμίνη είναι ένα σήμα σφάλματος πρόβλεψης ανταμοιβής, που σημαίνει ότι η ντοπαμίνη απελευθερώνεται όταν συμβαίνει κάτι καλύτερο από το αναμενόμενο και καταστέλλεται όταν συνέβη κάτι χειρότερο από ό,τι αναμενόταν -αυτό είναι ένα σήμα μάθησης. Το άλλο στρατόπεδο λέει ότι αυτό δεν είναι αληθές. Ότι η ντοπαμίνη έχει να κάνει με το κίνητρο. Η αυξημένη απελευθέρωση ντοπαμίνης κάνει τα άτομα και να εργαστούν σκληρότερα για να λάβουν την ανταμοιβή. Έχουν γίνει μερικές προσπάθειες στο παρελθόν να έρθουν τα δύο στρατόπεδα μαζί, αλλά υπάρχει ακόμα ανάγκη για περισσότερη γνώση για το θέμα»
Τα ευρήματα έδειξαν ότι τα επίπεδα ντοπαμίνης διατηρήθηκαν αυξημένα μόνο κατά την εργασία εκμάθησης του χειρισμού του μοχλού. Το κίνητρο φαίνεται να αποτυπώνεται σε αυτό το παρατεταμένο επίπεδο: η αρχική αιχμή της ντοπαμίνης συνδέεται με την προσδοκία ανταμοιβής, ενώ η διάρκεια κατά την οποία το σήμα παραμένει υψηλό αντανακλά το κίνητρο. Συνεπώς, η εργασία δείχνει ότι η ντοπαμίνη ενδέχεται να συμμετέχει τόσο στη μάθηση όσο και στα κίνητρα. Στη συνέχεια, θα χρειαστεί να διερευνήσουμε το ζήτημα με περισσότερες λεπτομέρειες, επαναλαμβάνοντας τα πειράματα και σχεδιάζοντάς τα πιο σύνθετα. Όσο μεγαλύτερη είναι η πολυπλοκότητά τους, τόσο ακριβέστερες θα γίνουν οι προβλέψεις μας».
Επιπτώσεις στην υγεία και την κλινική πράξη
Ο ρόλος της ντοπαμίνης αφορά τόσο την καθημερινότητα όσο και διαταραχές, μεταξύ των οποίων ο εθισμός, η νόσος του Πάρκινσον και η σχιζοφρένεια. Ωστόσο, οι δύο διαφορετικές προσεγγίσεις οδηγούν σε διαφωνίες για τους μηχανισμούς που εμπλέκονται. Κατά μία άποψη, τα ναρκωτικά προσφέρουν στους εθισμένους ντοπαμίνη. Η απελευθέρωσή της αυξάνεται και έτσι τα περιβαλλοντικά ερεθίσματα αποκτούν μεγαλύτερη σημασία. Οι εθισμένοι μαθαίνουν να συνδέουν αυτές τις ενδείξεις με το ναρκωτικό και καταλήγουν να παίρνουν ολοένα μεγαλύτερες ποσότητες, καθώς έρχονται διαρκώς αντιμέτωποι με υπενθυμίσεις του. Με αυτή την ερμηνεία, ο εθισμός αποτελεί μορφή λανθασμένης μάθησης.
Μια άλλη εξήγηση είναι ότι η αυξημένη χρήση ενισχύει την επιθυμία για το ναρκωτικό, αφού το φάρμακο εντείνει την απελευθέρωση ντοπαμίνης που συμμετέχει στη διαδικασία. Τα ευρήματα της μελέτης αφήνουν ανοιχτό το ενδεχόμενο να ισχύουν και οι δύο εκδοχές. Ανάλογα με τον ακριβή χρονισμό, είναι δυνατόν να ενεργοποιούνται και τα δύο συστήματα.
«Αυτό είναι επίσης σχετικό με την κλινική πράξη. Τα συνταγογραφούμενα φάρμακα μπορούν να επηρεάσουν τόσο τα συστήματα μάθησης όσο και τα συστήματα κινήτρων ταυτόχρονα: και στη συνέχεια μπορεί να γίνει ένα μπέρδεμα. Εάν χορηγήσετε σε σχιζοφρενείς ασθενείς κλασικά αντιψυχωσικά φάρμακα, αργούν και δεν μπορούν να δράσουν πολύ επειδή το σύστημα κινήτρων τους είναι κάτω», είπε ο Willuhn.
«Οι ασθενείς με νόσο του Πάρκινσον παίρνουν φάρμακα υπέρ της ντοπαμίνης ουσιαστικά επειδή έχασαν την ντοπαμίνη τους, αλλά μερικοί αρχίζουν να παίζουν τζόγο επειδή το σύστημα ντοπαμίνης τους είναι ξαφνικά σε υπερένταση. Δεν μπορούμε να επηρεάσουμε τα στοιχεία μάθησης και κινήτρων ξεχωριστά. Μόλις δώσετε ένα φάρμακο τα χτυπάτε όλα, οπότε καλό είναι να το έχετε υπόψη σας».
Η εργασία δημοσιεύεται στο περιοδικό The Journal of Neuroscience.
Περισσότερες πληροφορίες: Jessica Goedhoop et al., Anticipation of Appetitive Operant Action Induces Sustained Dopamine Release in the Nucleus Accumbens, The Journal of Neuroscience (2023). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1527-22.2023.
Το άρθρο στο ygeiax.gr: https://www.ygeiax.gr/health/pos-i-ntopamini-rythmizei-ti-mathisi-kai-ta-kinitra/2961
