Nøkkelhjerneområdet spiller en avgjørende rolle i avhengighet
Ny forskning viser at lillehjernen, en stor del av den menneskelige hjerne som forskere trodde primært var involvert i motorisk kontroll, kan spille en nøkkelrolle i belønningssøkende og sosial atferd. Funnene kan bidra til å informere fremtidige terapier for behandling av avhengighet.
Nyere forskning har antydet det faktum at hjernens lillehjernen i tillegg til bevegelse også kan bidra til å kontrollere kognitive funksjoner, som språk, læring og oppmerksomhet.
Nå foreslår forskere ved Albert Einstein College of Medicine i Bronx, NY at dette området også kan regulere belønning og avhengighet.
Kamran Khodakhah, Ph.D., som er professor og leder av Dominick P. Purpura Institutt for nevrovitenskap ved Einstein, ledet den nye studien. Forskerne gjennomførte studien på mus.
Prof. Khodakhah og teamet hans publiserte resultatene i tidsskriftet Vitenskap. Ilaria Carta, doktorgradsforsker ved Einstein, og Christopher Chen, Ph.D., er begge de første forfatterne av papiret.
Hvorfor studere lillehjernen?
Prof. Khodakhah og hans kolleger ble bedt om i deres forskningsarbeid av nyere studier som har antydet cerebellums rolle i avhengighet og sosial interaksjon.
For eksempel har noen studier funnet at lillehjernen ikke fungerer som den skal hos personer med vanedannende atferd, autismespektrumforstyrrelse (ASD), kognitivt affektivt syndrom og schizofreni.
Andre MR-studier har vist at lillehjernen til mennesker som lever med avhengighet er hyperaktiv som respons på stimuli som deres avhengighet forholder seg til, for eksempel et bilde av en sprøyte.
"Forestillingen om at lillehjernen gjorde mye utover å kontrollere bevegelse ble møtt med mye skepsis," forklarer studiens seniorforfatter, "og ingen hadde noen reelle ledetråder til hvordan hjernen kunne påvirke frigjøring av dopamin."
Forskere har kalt dopamin nevrotransmitteren “sex, drugs, and rock’n’roll” på grunn av dens nøkkelrolle i belønningssøkende oppførsel. Når mennesker - eller primater - får en behagelig belønning, det være seg på slutten av en læringsprosess eller for rekreasjonsformål, frigjør kroppen deres hormonet.
Et annet hjerneområde som forskere har implisert i belønningsbehandling, er det såkalte ventrale tegmentale området (VTA). Så, i den nåværende studien, antok forskerne at nevronene i lillehjernen på en eller annen måte ville kommunisere med VTA-nevronene, som er ansvarlige for å frigjøre dopamin.
Bruke lys for å studere nevroner hos mus
Forskerne brukte optogenetikk for å teste hypotesen. Optogenetikk er en teknikk der forskere genetisk modifiserer nevroner slik at de reagerer på lys.
Ved genetisk å indusere lysfølsomhet, kunne forskerne selektivt aktivere aksonene til nevronene i lillehjernen. Ved å gjøre det ønsket de å se hvordan nevronene i VTA ville bli påvirket.
En tredjedel av VTA-nevronene avfyrte som svar på stimuleringen av aksonene, og beviste at nevronene i lillehjernen kommuniserer med de i VTA.
Deretter ønsket forskerne å se hvordan denne interneuronale kommunikasjonen, hvis i det hele tatt, påvirket belønningssøkende oppførsel. For å undersøke dette aspektet gjennomførte forskerne en serie eksperimenter på mus.
Hvordan lillehjernen påvirker belønningssøk
I det første eksperimentet var gnagere fri til å utforske alle fire hjørner av et rom, men da de nådde et bestemt hjørne, stimulerte forskerne gnagernes hjernehygiene ved hjelp av optogenetikk.
Forskerne antydet at hvis stimuleringen var behagelig, ville gnagere fortsette å søke den givende oppførselen - det vil si at de flere ganger ville gå tilbake til hjørnet der de mottok den behagelige stimuleringen.
Som teamet forventet, valgte de stimulerte gnagere å komme tilbake til det samme hjørnet oftere enn kontrollmusene.
For å bekrefte at stimulering av axonene til cerebellare nevroner spilte en rolle i avhengighet, betinget forskerne musene for å motta behagelig stimulering av disse axonene i et sterkt opplyst område.
Vanligvis unngår mus sterke lys og har en tendens til å føle seg mer komfortable i mørket, der de kan unngå rovdyr. Men i dette siste eksperimentet valgte de å gå imot deres vanlige preferanse, av hensyn til den behagelige stimuleringen.
"Selv om mus normalt skyr fra lyse områder, løp de nå fortrinnsvis mot lyset, fordi det var der de husket å få en belønning [...] Dette antyder at lillehjernen spiller en rolle i vanedannende oppførsel."
Prof. Kamran Khodakhah
Lillehjernen er også nøkkelen til sosial atferd
Et annet eksperiment avslørte at veien mellom cerebellar axons og VTA neurons også spiller en rolle i sosial atferd.
Forskerne satte mus i en boks med tre kamre. Gnagere hadde muligheten til å samhandle med et objekt, en annen mus eller være alene i et tomt område.
Når de valgte å samhandle sosialt, var cerebellar axons – VTA neurons pathway mest aktiv. Imidlertid, når forskerne brukte optogenetikk for å dempe denne neuronveien, valgte gnagere å være alene eller å samhandle med det livløse objektet.
Resultatene antydet forskerne at cerebellar axons – VTA neurons pathway kan være dysfunksjonell hos personer med ASD.
"Våre data støtter en rolle for lillehjernen i belønningsbehandling og i kontroll av sosial atferd," konkluderer forfatterne.
"Vi foreslår at denne [...] banen kan forklare, i det minste delvis, sammenhengen mellom lillehjernen og vanedannende atferd, og gir grunnlag for en rolle for lillehjernen i annen motivert og sosial atferd."
