Zdá se, že dopamin na okamžik žije ve vzduchu. Možná jste o tom slyšeli ve zprávách, viděli virální příspěvky na sociálních sítích o „hackování dopaminu“ nebo poslouchali podcasty o tom, jak využít to, co tato molekula dělá ve vašem mozku, ke zlepšení nálady a produktivity. Nedávný neurovědecký výzkum však naznačuje, že populární strategie pro kontrolu dopaminu spoléhají na příliš úzký pohled na to, jak funguje.
Dopamin je jedním z mozkových neurotransmiterů: drobné molekuly, které fungují jako poslové mezi neurony. Je známá svou rolí při sledování vaší reakce na odměny, jako je jídlo, sex, peníze nebo správné zodpovězení otázky. Existuje mnoho typů dopaminových neuronů umístěných v nejvyšší oblasti mozkového kmene, které vytvářejí a uvolňují dopamin v celém mozku. Otevřenou otázkou zůstává, zda typ neuronu ovlivňuje funkci dopaminu, který produkuje.
Nově publikovaný výzkum uvádí vztah mezi typem neuronu a funkcí dopaminu a jeden typ dopaminového neuronu má neočekávanou funkci, která pravděpodobně změní způsob, jakým vědci, lékaři a veřejnost chápou tento neurotransmiter.
Spouštění dopaminových neuronů
Dopamin je známý svou rolí, kterou hraje při zpracování odměn, což je myšlenka, která se datuje nejméně 50 let zpět. Dopaminové neurony monitorují rozdíl mezi odměnami, které jste si mysleli, že získáte za chování, a těmi, které skutečně dostanete. Neurovědci tomu říkají chyba předpovědi odměny.
Stravování v restauraci, která právě otevřela a pravděpodobně nevypadá jako nic zvláštního, ukazuje, že chyby v předpovědi jsou odměněny v akci. Pokud je vaše jídlo velmi dobré, výsledkem je pozitivní chyba předpovědi odměny a pravděpodobně se vrátíte a objednáte si stejné jídlo v budoucnu. Pokaždé, když se vrátíte, chyba předpovědi odměny se sníží, dokud nedosáhne nuly, když plně očekáváte lahodnou večeři. Ale pokud bylo vaše první jídlo hrozné, vede to k chybě předpovědi negativní odměny a pravděpodobně se do restaurace nevrátíte.
Dopaminové neurony sdělují mozku chyby v předpovědi odměny prostřednictvím svých rychlostí a vzorců uvolňování dopaminu, které mozek používá k učení. Střílí se dvěma způsoby.
Fázová střelba se týká rychlých výbuchů, které způsobují krátkodobý nárůst dopaminu. To se stane, když obdržíte neočekávanou odměnu nebo více odměn, než jste očekávali, například když vám váš server dá dezert zdarma nebo na váš šek zahrne roztomilou poznámku a smajlíka. Fázové spouštění zakóduje chyby predikce odměny.
Na druhé straně tonický výboj popisuje pomalou a pravidelnou aktivitu těchto neuronů, když nedochází k žádným překvapením; je to aktivita na pozadí proložená fázovými výboji. Fázická střelba je jako vrcholky hor a tonická střelba je dno údolí mezi vrcholy.
Dopaminergní funkce
Sledování informací používaných ke generování chyb v predikci odměny není omezeno na dopamin. Se zájmem jsem sledoval všechny další práce související s dopaminem prostřednictvím mého vlastního výzkumu měření oblastí mozku, kde se dopaminové neurony nacházejí u lidí.
Asi před 15 lety se začaly objevovat zprávy, že dopaminové neurony reagují na averzivní události – představte si krátké nepohodlí, jako je proud vzduchu do oka, mírný elektrický šok nebo ztráta peněz – což podle vědců dopamin nedělá. Tyto studie ukázaly, že některé dopaminové neurony reagují pouze na odměny, zatímco jiné reagují na odměny i negativní zkušenosti, což vede k hypotéze, že v mozku může být více než jeden dopaminový systém.
Tyto studie byly brzy následovány experimenty, které ukázaly, že existuje více než jeden typ dopaminového neuronu. Vědci dosud identifikovali sedm různých typů dopaminových neuronů zkoumáním jejich genetických profilů.
Studie publikovaná v srpnu 2023 byla první, která analyzovala funkci dopaminu na základě podtypu neuronů. Vědci z Laboratoře Dombeck na Northwestern University se podívali na tři typy dopaminových neuronů a zjistili, že dva z nich sledovaly odměny a averzivní události, zatímco třetí sledoval pohyby, například když myši, které byly jejich studenty, začaly běhat rychleji.
Uvolňování dopaminu
Nedávné mediální pokrytí o tom, jak kontrolovat účinky dopaminu, je založeno výhradně na typu uvolňování, který připomíná vrcholy a údolí. Když dopaminové neurony vystřelí ve fázových vzplanutích, jako to dělají, aby signalizovaly chyby v předpovědi odměny, dopamin se uvolňuje v celém mozku. Tyto dopaminové špičky nastávají velmi rychle, protože dopaminové neurony mohou vystřelit několikrát za méně než sekundu.
Existuje další způsob, jak dochází k uvolňování dopaminu: někdy se pomalu zvyšuje, dokud není dosaženo požadované odměny. Vědci objevili tento vzor rampy před 10 lety v části mozku zvané striatum. Sklon dopaminové rampy udává hodnotu odměny a úsilí potřebné k jejímu získání. Jinými slovy, zakóduje motivaci.
Příklad restaurace může také ilustrovat, co se stane, když dojde k uvolňování dopaminu v postupném vzoru. Když si objednáte jídlo, o kterém víte, že bude chutné, a čekáte, až dorazí, vaše hladina dopaminu neustále stoupá. Dosáhnou crescenda, když vám číšník položí jídlo na stůl a vy zaboříte zuby do prvního soustu.
Jak dochází k nárůstu dopaminu, není dosud pochopeno, ale předpokládá se, že tento typ uvolňování je základem sledování cíle a učení. Budoucí výzkum zvyšování dopaminu ovlivní, jak vědci chápou motivaci, a nakonec zlepší rady, jak optimálně hackovat dopamin.
Dopamin(y) při onemocnění a neurodiverzitě
Ačkoli je dopamin známý svou účastí na drogové závislosti, neurodegenerativních onemocněních a neurovývojových poruchách, jako je porucha pozornosti/hyperaktivita, nedávný výzkum naznačuje, že způsob, jakým vědci chápou jeho zapojení, bude možná brzy potřeba aktualizovat. Ze sedmi dosud známých podtypů dopaminových neuronů vědci charakterizovali pouze tři.
Již existují důkazy, že objev diverzity dopaminu aktualizuje vědecké poznatky o nemocech. Výzkumníci v nedávném článku identifikující vztah mezi typem a funkcí dopaminových neuronů poukazují na to, že pohybem řízené dopaminové neurony jsou známy jako jedny z nejhůře postižených Parkinsonovou chorobou, zatímco dva další typy nejsou tak postiženy. Tento rozdíl by mohl vést k cílenějším možnostem léčby.
Probíhající výzkum zaměřený na odhalení diverzity dopaminu bude pravděpodobně i nadále měnit a zlepšovat naše chápání nemocí a neurodiverzity.
Tento článek je znovu publikován z The Conversation, nezávislého neziskového zpravodajského webu věnovaného sdílení nápadů od akademických odborníků. The Conversation je důvěryhodná zpráva od odborníků a nezávislé neziskové organizace. Vyzkoušejte naše bezplatné zpravodaje.
Napsala: Kimberlee D’Ardenne, Arizona State University.
Další informace:
Kimberlee D’Ardenne v současnosti dostává finanční prostředky od National Institutes of Health (R21-MH130924-01) a v minulosti obdržela další finanční prostředky od National Institutes of Health a National Science Foundation. Je také členkou Národní asociace vědeckých spisovatelů a redakční rady Life Sciences.