Dopamin im Rampenlicht zur Untersuchung der Alkoholabhängigkeit
Optogenetik ermöglicht es Forschern, die Aktivität bestimmter Populationen von Gehirnzellen oder Neuronen mithilfe von Licht zu steuern.
Erstaunlicherweise haben wir Teichschaum für die neue Technik zu danken; Die Methode wurde entwickelt, um zu verstehen, wie die winzigen Grünalgen, die dem Teichschaum seine charakteristische Farbe verleihen, Licht erkennen und zum Wachsen verwenden.
Die Technologie ermöglichte es Evgeny A. Budygin, Ph.D., einem Assistenzprofessor für Neurobiologie und Anatomie am Wake Forest Baptist Medical Center, kritische Fragen zur Rolle von Dopamin bei alkoholtrinkenden Verhaltensweisen zu beantworten.
"Mit dieser Technik haben wir im Grunde genommen die Kontrolle über bestimmte Populationen von Dopaminzellen übernommen und Licht verwendet, um sie zum Reagieren zu bringen - fast wie das Umlegen eines Lichtschalters", sagte Budygin.
"Diese Daten geben uns konkrete Hinweise darauf, welche Muster der Dopamin-Zellaktivierung am effektivsten sind, um Alkohol zu trinken."
Die neueste Studie von Budygin und seinem Team wurde online in der Zeitschrift veröffentlicht Grenzen in der Verhaltensneurowissenschaft.
Der Co-Autor Jeffrey L. Weiner, Ph.D., Professor für Physiologie und Pharmakologie am Wake Forest Baptist, sagte, eine der größten Herausforderungen in den Neurowissenschaften bestehe darin, die Aktivität von Gehirnzellen auf die gleiche Weise zu steuern, wie das Gehirn sie tatsächlich kontrolliert .
Mit der Optogenetik können Neurowissenschaftler bestimmte Neuronen nach Belieben ein- oder ausschalten, um zu beweisen, dass diese Neuronen tatsächlich bestimmte Verhaltensweisen steuern.
"Wir wissen seit vielen Jahren, welche Bereiche des Gehirns an der Entwicklung der Sucht beteiligt sind und welche Neurotransmitter für diesen Prozess wesentlich sind", sagte Weiner.
"Wir müssen den kausalen Zusammenhang zwischen neurochemischen Veränderungen im Gehirn und Suchtverhalten kennen, und die Optogenetik macht dies jetzt möglich."
Mithilfe eines Nagetiermodells verwendeten die Forscher modernste molekulare Techniken, um das auf Licht ansprechende Kanal-Rhodopsin-Protein in einer bestimmten Population von Dopamin-Zellen im Gehirn-Belohnungssystem zu exprimieren.
Sie implantierten dann winzige optische Fasern in diese Gehirnregion und konnten die Aktivität dieser Dopaminzellen durch Blinken eines blauen Lasers steuern.
"Sie können eine Elektrode im Gehirn platzieren und einen elektrischen Strom anlegen, um die Art und Weise nachzuahmen, wie Gehirnzellen erregt werden. Wenn Sie dies jedoch tun, aktivieren Sie alle Zellen in diesem Bereich", sagte Weiner.
„Mit der Optogenetik konnten wir eine bestimmte Population von Dopaminzellen in einem Teil des Gehirn-Belohnungssystems selektiv kontrollieren.
Mit dieser Technik haben wir unterschiedliche Muster der Dopamin-Zellaktivierung entdeckt, die das Alkoholtrinkverhalten der Ratten zu stören scheinen. “
Weiner sagte, dass die Studie einen translatorischen Wert hat, weil „sie uns einen besseren Einblick gibt, wie wir so etwas wie eine Tiefenhirnstimulation zur Behandlung von Alkoholismus einsetzen möchten.
Ärzte beginnen, Tiefenhirnstimulation zu verwenden, um alles von Angstzuständen bis zu Depressionen zu behandeln, und während es funktioniert, steckt wenig wissenschaftliches Verständnis dahinter, sagte er.
Budygin stimmte zu. "Jetzt machen wir die ersten Schritte in diese Richtung", sagte er. "Es war unmöglich vor der optogenetischen Ära."
Quelle: Wake Forest University
