چگونه دوپامین فعالیت مغز را هدایت می‌کند؟

دانشمندان علوم اعصاب MIT با استفاده از یک سنسور خاص تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)، کشف کرده‌اند که دوپامین آزاد‌شده در اعماق مغز چگونه در نواحی مجاور و دور مغز تأثیر می‌گذارد.

دوپامین نقش‌های بسیاری در مغز دارد که مهم‌ترین آنها مربوط به حرکت، انگیزه و تثبیت رفتار است. هرچند تا‌کنون مطالعه‌ی دقیقِ اینکه چگونه جریانی از دوپامین بر عملکرد عصبی در مغز تاثیر می‌گذارد، دشوار‌ بوده ‌است، اما تیم تحقیقاتی MIT با استفاده از تکنیک جدید خود، دریافتند که به نظر می‌رسد دوپامین در دو ناحیه قشر مغز، شامل قشر حرکتی، اثرات قابل‌توجهی دارد.

این تیم دریافتند که علاوه بر قشر حرکتی، ناحیه‌ای از مغز که بیشترین تأثیر را از دوپامین می‌پذیرد، قشر اینسولار است. این منطقه برای بسیاری از کارکردهای شناختی مربوط به ادراک حالت‌های درونی بدن از‌جمله حالات جسمی و عاطفی بسیار مهم است.

یافته‌های این مطالعه، در ژورنال Nature منتشر‌شده‌است.

ردیابی دوپامین

دوپامین مانند سایر انتقال‌دهنده‌های عصبی، به نورون‌ها کمک می‌کند تا در مسافت‌های کوتاه با یکدیگر ارتباط برقرار‌کنند. بیشتر دوپامین مغز در میان‌مغز (midbrain) توسط سلول‌های عصبی مرتبط با جسم مخطط (striatum)، جایی که دوپامین آزاد می‌شود، ساخته می‌شود.

سال‌هاست آزمایشگاه جاسانوف در حال توسعه‌ی ابزاری برای بررسی چگونگی تأثیر پدیده‌های مولکولی مانند انتشار انتقال دهنده‌های عصبی بر عملکرد مغز است. در مقیاس مولکولی، تکنیک‌های موجود می‌توانند نشان دهند که چگونه دوپامین بر هر سلول تأثیر می‌گذارد، و در مقیاس کل مغز، تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) می‌تواند نشان‌دهد که یک منطقه‌ی خاصِ مغز به چه میزان فعال است. با این وجود، تعیین چگونگی ارتباط فعالیت‌های تک سلولی با عملکرد مغز، برای محققان علوم‌اعصاب دشوار بوده‌است.

جاسانوف می‌گوید: "مطالعات بسیار اندکی در مورد مغز درباره عملکرد دوپامینرژیک یا هر نوع عملکرد عصبی-شیمیایی، شاید به دلیل نبود ابزار، انجام گرفته است. "ما در تلاشیم تا شکاف‌ها را پر کنیم."

حدود 10 سال پیش، آزمایشگاه وی حسگرهای MRI را طراحی کردند که از پروتئین‌های مغناطیسی تشکیل‌شده‌اند و می‌توانند به دوپامین متصل شوند. هنگامیکه این اتصال اتفاق بیفتد، کنش‌های مغناطیسی سنسورها با بافت اطراف تضعیف می‌شود و سیگنال MRI بافت را کم‌رنگ می‌کند. این به محققان اجازه می‌دهد تا به‌طور مداوم میزان دوپامین را در یک قسمت خاصِ مغز کنترل کنند.

در مطالعه‌ی جدید خود، لی و جاسانوف تصمیم گرفتند كه چگونگی تاثیر دوپامین آزادشده در جسم مخطط موش‌ها بر عملکرد عصبیشان، چه به صورت محلی و چه در سایر مناطق مغز را بررسی کنند. ابتدا حسگرهای دوپامین خود را به جسم مخطط، که در اعماق مغز قرار دارد و نقش مهمی در کنترل حرکت دارند، تزریق کرده و سپس بخشی از مغز به نام هیپوتالاموس جانبی را تحریک کردند که یک روش تجربی معمول برای رفتارهای وابسته به پاداش‌ و وادار کردن مغز برای تولید دوپامین است.

سپس محققان از سنسور دوپامین خود برای اندازه‌گیری سطح دوپامین در سراسر جسم مخطط استفاده‌کردند. آنها همچنین fMRI معمول را برای اندازه‌گیری فعالیت عصبی در هر قسمت از جسم مخطط انجام دادند و در کمال تعجب، دریافتند که غلظت بالای دوپامین باعث فعال‌شدن نورون‌ها نمی‌شود. با این حال، سطح بالاتر دوپامین باعث می‌شود سلول‌های عصبی برای مدت طولانی‌تری فعال بمانند.

جاسانوف می‌گوید: "هنگامی که دوپامین آزاد شد، مدت فعالیت طولانی‌تری وجود داشت، که نشان می‌دهد پاسخی طولانی‌تر به پاداش داده می‌شود. این ممکن است ارتباطی با چگونگی تقویت یادگیری توسط دوپامین داشته باشد، که یکی از کارکردهای اصلی آن است."

جلوه‌های دوربرد

محققان پس از بررسی آزادسازی دوپامین در جسم مخطط، مشخص‌كردند كه این دوپامین می‌تواند در نقاط دورتر مغز تأثیر بگذارد. برای انجام این کار، آنها تصویربرداری fMRI معمول را روی مغز انجام دادند و همزمان آزادسازی دوپامین در جسم مخطط را نیز مانیتور كردند. جاسانوف می‌گوید: "با ترکیب این تکنیک‌ها می‌توانیم این پدیده‌ها را به روشی که قبلاً انجام نشده بود، بررسی‌کنیم."

مناطقی که بیشترین میزان افزایش فعالیت را در پاسخ به دوپامین نشان‌دادند قشر حرکتی و اینسولار بودند. اگر در مطالعات بعدی تأیید شود، این یافته‌ها می‌توانند محققان را در درک اثرات دوپامین در مغز انسان، از جمله نقش آن در اعتیاد و یادگیری یاری کنند.

منبع: پایگاه خبری دانشگاه MIT