In einer Studie online veröffentlicht heute in der Zeitschrift Science, Forscher an Albert Einstein-College von Medizin, Teil von Montefiore, beweisen erstmals, dass das Gehirn Kleinhirn lange gedacht, um vor allem die Koordination Bewegung—hilft bei der Kontrolle des Gehirns Lohn-Schaltung. Der überraschende Befund deutet darauf hin, dass das Kleinhirn spielt eine wichtige Rolle bei Belohnung, Verarbeitung und soziale Verhaltensweisen und könnte möglicherweise dazu führen, dass neue Strategien für die Behandlung von sucht.
Frühere Studien hatten angedeutet, dass die Talente des Kleinhirns—eine Faust-Größe-Struktur direkt über dem Hirnstamm—waren unter-schätzen. Zum Beispiel, mehrere funktionelle MRT-Studien (die Messen, Blut-flow-Veränderungen, die mit der Aktivität des Gehirns) bewertet die Aktivität des Gehirns von Menschen der Genesung von sucht, die gezeigt wurden Bilder, die im Zusammenhang mit Ihrer sucht, wie eine Spritze. Unerwartet, der cerebella von diesen Personen leuchtete auf MRI-scans, die angibt, erhöhte Aktivität; darüber hinaus die Intensität des Glühens korreliert mit einer person das Risiko eines Rückfalls. Diese und andere Befunde legen nahe, dass das Kleinhirn ist irgendwie involviert in der Auslösung der Freisetzung von der Wohlfühl-Botenstoff Dopamin im Gehirn Bereiche, die erhalten belohnenden reizen.
„Die Vorstellung, dass das Kleinhirn viel Tat, jenseits der Kontrolle der Bewegung, traf auf eine Menge Skepsis, und niemand hatte eine wirklich Hinweise darauf, wie das Kleinhirn möglicherweise Auswirkungen auf die Dopamin-Freisetzung,“ sagte Studie Führer Kamran Khodakhah, Ph. D., professor und Stuhl der Dominick P. Purpura Abteilung für Neurowissenschaften und Florenz und Irving Rubinstein Stuhl in der Neurowissenschaft. Ilaria Carta, ein Ph. D. student an Einstein, und Christopher Chen, Ph. D., co-erste Autoren der Studie.
Dr. Khodakhah, der auch professor für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften und professor in der Saul R. Korey Department of Neurology, der Verdacht, dass das Kleinhirn direkt verbunden mit und Aktivierung des ventralen Tegmentum (VTA), einem nahe gelegenen Struktur bekannt ist, eine Rolle zu spielen sucht. (VTA Neuronen die Synthese und Freisetzung von Dopamin in den mesolimbischen Signalweg, vermittelt Freude und Belohnung.) In Studien entwickelt, um diese Hypothese zu testen, seinem Labor zeigten, dass die Stimulation cerebelläre Neuronen aktiviert die VTA und führt zu einer „sucht“ – Verhalten bei Mäusen.
Die Entscheidung für die Optogenetik
Zur Durchführung dieser Studien, Dr. Khodakhah verwendet, die optogenetik, die beinhaltet das einführen von Genen, die Licht erzeugen-sensitive Proteine in ausgewählte Neuronen. Die Forscher sind dann in der Lage, selektiv aktivieren oder inaktivieren der behandelten Neuronen, indem Sie Sie ans Licht.
In einem ersten experiment, Dr. Khodakhah team eingefügt die Gene in cerebelläre Neuronen, von denen einige verbunden mit der VTA über lange Fasern, die sogenannten Axone. Wenn die cerebelläre Axone, der sich in der VTA wurden selektiv stimuliert, mit Licht, etwa ein Drittel der VTA Neuronen erhöht deren befeuerung. Da nur die cerebelläre Axone enthalten die lichtempfindlichen Proteine und können aktiviert werden, indem das Licht, dieses experiment erwies sich für das erste mal, dass cerebelläre Neuronen bilden, arbeiten die Synapsen (verbindungen) mit VTA Neuronen.
Die Auslösung der Belohnung Center
Diese verbindungen haben keinen Einfluss auf das Verhalten? Um diese Frage zu beantworten, Dr. Khodakhah durchgeführt, einem sogenannten open-field-Kammer-test, bei dem Mäuse waren frei erkunden Sie jede Ecke von einem quadratischen Gehäuse. Jedes mal, wenn eine Maus erreicht eine bestimmte Ecke (nach dem Zufallsprinzip ausgewählt, für jede Maus), cerebelläre Neuronen verknüpft mit der VTA wurden optogenetically angeregt. Wenn die Mäuse fanden diese stimulation angenehm, Sie würde erwartet werden, vorzugsweise wieder in diese Ecke (um eine lohnende flash of light) anstatt an den anderen Ecken—und Sie hat viel mehr als oft aufgetreten ist, mit Kontroll-Tiere.
Konnte anregende cerebelläre Projektionen der VTA-trigger „sucht“ in Mäusen? Finden Sie heraus, Dr. Khodakhah und Kollegen setzen Mäuse in eine Kammer, war halb dunkel und halb hell erleuchtet. Da Mäuse bevorzugen dunkle Bereiche besser zu vermeiden, immer ein raubtier seine nächste Mahlzeit—Sie verbrachten mehr Zeit mit der Erforschung der dunkle Teil der Kammer. Die Forscher wiederholten das experiment—außer dieser Zeit, die jeden zweiten Tag für sechs Tage, die Mäuse waren auf die helle Seite, für 30 Minuten, während cerebelläre Axone mit verbindungen zum VTA wurden optogenetically angeregt. Nach diesen anfänglichen Klimaanlage Periode, die Mäuse durften sich frei erkunden Sie die gesamte Kammer.
„Obwohl Mäuse, die normalerweise meiden helle Bereiche, jetzt Sie bevorzugt rannte auf das Licht, weil das ist, wo Sie sich erinnern, bekommen eine Belohnung,“ sagte Dr. Khodakhah. „Dies deutet darauf hin, dass das Kleinhirn spielt eine Rolle bei Suchtverhalten.“ Er stellt fest, dass die Ergebnisse seien „sehr ähnlich“ zu Ergebnissen in anderen Studien, in denen Mäuse beschränkt auf den hellen Teil der Kammern erhalten süchtig machende Drogen wie Kokain anstelle von Kleinhirn-stimulation.
Eine Rolle im Sozialen Verhalten
Kleinhirn Fehlbildungen beteiligt gewesen Autismus-Spektrum-Störung (ASD), obwohl, wie das Kleinhirn trägt zur ASD ist nicht klar. Da die VTA ist erforderlich für Soziales Verhalten, Dr. Khodakhah und Kollegen getestet, ob das Kleinhirn-die VTA-pathway beteiligt sein können. Sie setzten Mäuse, die in einem drei-Kammer-box, in der Sie waren frei zu Reisen, um einem unbelebten Objekt, eine andere Maus oder eine leere Kammer. Die Aktivität von Kleinhirn Axone innerhalb Ihrer VTA beobachtet wurde.
Die Mäuse untersucht, in der Regel verbrachte den Großteil Ihrer Zeit Geselligkeit mit anderen Maus—und wenn Sie es Taten, cerebelläre Axone in Ihrer VTA waren die meisten aktiven, im Einklang mit der Idee, dass das Kleinhirn relais relevanten Informationen zum sozialen Verhalten an der VTA. Faszinierend, wenn die Forscher optogenetically zum schweigen gebracht cerebelläre Axone projizieren in der VTA, die die Mäuse nicht mehr bevorzugt die Interaktion mit anderen Mäusen. Dieser Befund deutet darauf hin, dass Soziales Verhalten erfordert ein funktionierendes Kleinhirn-VTA-Weg und Störungen, die mit diesem Weg vielleicht ein glitch, durch die cerebelläre Dysfunktion trägt zur ASD.
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