Mūsų smegenys, net ir suaugus, nuolat prisitaiko prie to, ką darome, stiprindamos arba susilpnindamos neuroninius kelius, kai praktikuojame naujus įgūdžius arba atsisakome senų įpročių. Dabar Stanfordo medicinos mokslininkų tyrimai parodė, kad tam tikras neuroplastiškumo tipas, žinomas kaip adaptyvi mielinizacija, taip pat gali prisidėti prie priklausomybės nuo narkotikų.
Esant adaptyviajai mielinizacijai, aktyvesnės smegenų grandinės įgyja daugiau mielino – riebalinės izoliacijos, kuri leidžia elektriniams signalams greičiau ir efektyviau judėti nervinėmis skaidulomis. Pavyzdžiui, mokantis žongliruoti ar groti fortepijonu, palaipsniui didėja mielinizacija susijusiose smegenų grandinėse, optimizuojant šiuos gebėjimus.
Tačiau ta pati adaptyvi mielinizacija, kuri yra būtina mokymuisi, dėmesiui ir atminčiai, turi tamsiąją pusę. Naujajame tyrime su pelėmis mokslininkai nustatė, kad vienos morfino dozės pakako, kad suaktyvėtų dopaminą gaminančių neuronų mielinizacija – smegenų atlygio grandinės dalis – paskatintų peles ieškoti daugiau šio vaisto. Kai mielinizacija buvo užblokuota, pelės nesistengė rasti daugiau morfijaus.
Naujos išvados, paskelbtos birželio 5 d Gamtaparodykite, kaip priklausomybę sukeliančių narkotikų vartojimas gali paskatinti netinkamą smegenų atlygio grandinės mielinizaciją, o tai savo ruožtu sustiprina narkotikų ieškojimo elgesį.
Mielinas yra svarbus
„Mielino vystymasis nesibaigia iki 20-ies ar 30-ies metų pradžios, o tai savotiškai žavu“, – sakė Michelle Monje, medicinos mokslų daktarė, vaikų neuro-onkologijos profesorė Milano Gambhir ir vyresnioji knygos autorė. studijuoti.
Net ir po tokio užsitęsusio vystymosi laikotarpio specialios smegenų ląstelės, vadinamos oligodendrocitais, kai kuriuose smegenų regionuose ir toliau gamina naują mieliną.
„Per pastarąjį dešimtmetį supratome, kad mielinas kai kuriose nervų sistemos dalyse iš tikrųjų yra plastiškas ir pritaikomas patirti“, – sakė Monje. „Neurono veikla gali reguliuoti jo aksono mielinizacijos laipsnį.”
Neuroplastiškumo tyrimai daugiausia buvo sutelkti į pokyčius, vykstančius sinapsėse, kur neuronai susitinka ir bendrauja vienas su kitu. Adaptyvi mielinizacija suteikia naują sluoksnį tam, kaip mūsų smegenys mokosi iš patirties.
Didžioji dalis pagrindinių žinių apie adaptyviąją mielinizaciją buvo gauta iš Monje laboratorijos. 2014 m. jos komanda pranešė, kad pelių priešmotorinės žievės stimuliavimas padidino ten esančių neuronų mielinizaciją ir pagerino galūnių judėjimą. Vėlesni jos laboratorijos ir bendradarbių tyrimai parodė, kad pelėms reikalinga prisitaikanti mielinacija erdviniam mokymuisi – pavyzdžiui, norint naršyti labirinte arba prisiminti grėsmingą situaciją.
Apdovanokite mokymąsi
Naujajame tyrime Monje komanda domėjosi, ar adaptyvi mielinizacija buvo susijusi su atlygio mokymusi. Tyrėjai sukūrė naudingos patirties su pelėmis, duodami joms kokaino ar morfijaus arba tiesiogiai stimuliuodami jų dopaminą gaminančius neuronus, naudodami optogenetinius metodus.
Praėjus trims valandoms po vienos kokaino ar morfino injekcijos arba 30 minučių stimuliacijos, mokslininkai nustebo pamatę specializuotų kamieninių ląstelių, kurios turi tapti mieliną gaminančiais oligodendrocitais, proliferaciją. Proliferacija buvo izoliuota iki smegenų srities, žinomos kaip ventralinė tegmentinė sritis, kuri yra susijusi su atlygio mokymusi ir priklausomybe.
„Mes nemanėme, kad viena morfijaus ar kokaino dozė ką nors padarytų“, – sakė naujojo tyrimo pagrindinis autorius ir neurologijos bei neurologijos mokslų dėstytojas, mokslų daktaras Belginas Yalcinas. „Tačiau per tris valandas įvyko pasikeitimas. Labai švelnus pokytis, bet vis tiek pasikeitimas.”
Pasak mokslininkų, pokyčių greitis ir specifiškumas buvo netikėti.
Kai tyrėjai keletą dienų kartojo vaistų injekcijas arba smegenų stimuliavimą, o po mėnesio ištyrė peles, jie iš tiesų aptiko daugiau oligodendrocitų ir daugiau mielinizuotų dopamino gaminančių ląstelių, o aplink jų aksonus buvo storesnis mielinas, vėlgi tik ventralinėje tegmentinėje srityje.
Net nedidelis mielino sutirštėjimas – šiuo atveju keliais šimtais nanometrų – gali paveikti smegenų funkciją ir elgesį.
„Smulkmenos yra svarbios mielino plastiškumo požiūriu”, – sakė Yalcinas. „Tiek mažai gali turėti tokį didelį laidumo greičio ir grandinės sinchroniškumo skirtumą.
Stiprūs apdovanojimai
Norėdami pamatyti, kaip mielinizacija virsta elgesiu, mokslininkai kiekvieną pelę įdėjo į dėžę, kurioje ji galėtų laisvai judėti tarp dviejų kamerų. Vienoje kameroje pelėms kasdien buvo švirkščiama morfino. (Tyrėjai nusprendė sutelkti dėmesį į morfijų dėl jo svarbos opioidų epidemijai.)
Po penkių dienų pelėms labai patiko kamera, kurioje gavo narkotikų, ir ten gulėdavo, tikėdamosi dar vieno smūgio.
Morfinas stimuliavo pelių atlygio grandinę (konkrečiai dopaminą gaminančius neuronus ventralinėje tegmentinėje srityje), padidino šių neuronų mielinizaciją ir sureguliavo jų smegenis tolesniam elgesiui, siekiant atlygio.
Įdomu tai, kad kai tyrėjai išbandė atlygį už maistą, o ne morfijų, pelėms nepasireiškė daugiau maisto ieškančio elgesio, galbūt todėl, kad atlygis buvo ne toks stiprus, sakė mokslininkai.
„Galbūt nenorėtumėte, kad jūsų atlygio grandinės būtų pakeistos kasdieniais atlygiais“, – sakė Monje.
Nuo pelių iki vyrų
„Sveikoje nervų sistemoje adaptyvi mielinizacija suderina grandinės dinamiką taip, kad palaikytų sveikas pažinimo funkcijas, tokias kaip mokymasis, atmintis ir dėmesys”, – sakė Monje.
Tačiau, kaip rodo naujasis tyrimas, procesas gali suklysti, sustiprindamas grandines, kurios skatina nesveiką elgesį arba nesugebėti sustiprinti grandinių, reikalingų sveikai smegenų funkcijai.
2022 m. Monje laboratorija pranešė, kad adaptyvi mielinizacija gali paaiškinti, kodėl laikui bėgant kai kurie epilepsijos priepuoliai pablogėja. Priepuolių patirtis skatina aktyvesnę dalyvaujančių grandinių mielinizaciją, leidžiančią greičiau ir labiau sinchronizuoti signalus, kurie tampa dažnesni ir sunkesni.
Jos komanda taip pat nustatė, kad sumažėjęs mielino plastiškumas prisideda prie „chemoterapijos“ – pažinimo sutrikimų, kurie dažnai atsiranda po vėžio gydymo.
Naujajame tyrime tikslūs biocheminiai žingsniai, kuriais atlygis už vaistą sukelia mielinizaciją, nėra visiškai aiškūs. Tyrėjai bandė maudyti oligodendrocitų pirmtakų ląsteles morfino ar dopamino induose ir nustatė, kad nė viena cheminė medžiaga tiesiogiai nesukelia šių ląstelių dauginimosi.
„Ateities kryptis būtų suprasti, į ką tiksliai reaguoja šios mieliną formuojančios ląstelės, atsirandančios dėl dopaminerginių neuronų veiklos”, – sakė Yalcinas.
Jie nustatė, kad kelias, žinomas kaip BDNF-TrkB signalizacija, yra istorijos dalis. Užblokavusios šį kelią, pelės nesukūrė naujų oligodendrocitų ir nepasirinko pirmenybės kamerai, kurioje gavo vaistą.
„Pelės tiesiog negalėjo sužinoti, kur gavo atlygį už morfijų“, – sakė Monje.
Galų gale, geresnis adaptyviosios mielinizacijos supratimas gali atskleisti naujas strategijas, padedančias žmonėms atsigauti nuo priklausomybės nuo opioidų. Galbūt šį procesą galima pakeisti ir priklausomybės neišmokti.
„Nežinome, ar šie pokyčiai yra nuolatiniai, bet yra pagrindo manyti, kad taip nebus“, – sakė Monje. „Manome, kad mielino plastiškumas yra dvikryptis – galite padidinti grandinės mielinizaciją ir sumažinti grandinės mielinizaciją.”