Вездесущий нейротрансмиттер, передающий сигналы между клетками мозга, дофамин, среди множества своих функций, участвует во многих аспектах когнитивной обработки. Химический посланник широко изучался с точки зрения внешних сигналов или «детерминированных» сигналов. Вместо этого исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего недавно решили исследовать менее понятные аспекты, связанные со спонтанными импульсами дофамина. Их результаты, опубликованные 23 июля в журнале Current Biology, показали, что мыши могут преднамеренно манипулировать этими случайными импульсами дофамина.
Аспирант Калифорнийского университета в Сан-Диего Конрад Фу провел исследование, которое обнаружило, что неокортекс у мышей наводнен непредсказуемыми импульсами дофамина, которые происходят примерно раз в минуту.
Работая с коллегами из Калифорнийского университета в Сан-Диего (факультет физики и отделения нейробиологии) и медицинской школы Икана на горе Синай в Нью-Йорке, Фу исследовал, действительно ли мыши осознают, что эти импульсы – задокументированные в лаборатории с помощью молекулярных и оптических методов. методы визуализации – действительно происходят.
Исследователи разработали схему обратной связи, в которой мыши на беговой дорожке получали вознаграждение, если они показывали, что способны контролировать импровизированные сигналы дофамина. Данные показали, что мыши не только были осведомлены об этих дофаминовых импульсах, но и подтвердили, что они научились предвидеть и произвольно воздействовать на часть из них.
«Важно то, что мыши научились надежно вызывать (дофаминовые) импульсы до получения награды», – отмечают исследователи в статье. "Эти эффекты изменились, когда награда была удалена. Мы полагаем, что спонтанные дофаминовые импульсы могут служить важным когнитивным событием в поведенческом планировании."
Исследователи говорят, что исследование открывает новое измерение в изучении дофамина и динамики мозга. Теперь они намерены расширить это исследование, чтобы выяснить, влияют ли и как непредсказуемые дофаминовые события на добычу пищи, что является важным аспектом поиска пропитания, поиска партнера и социального поведения при колонизации новых домашних баз.
«Мы также предполагаем, что ощущение спонтанных дофаминовых импульсов у животного может побудить его искать и собирать корм в отсутствие известных стимулов, предсказывающих вознаграждение», – отметили исследователи.
В своих усилиях по контролю дофамина исследователи пояснили, что дофамин, по-видимому, активизирует, а не инициирует моторное поведение.
«Это началось как случайное открытие, сделанное талантливым и любопытным аспирантом при интеллектуальной поддержке замечательной группы коллег», – сказал старший соавтор исследования Дэвид Кляйнфельд, профессор кафедры физики (Отделение физических наук) и Секция нейробиологии (Отделение биологических наук). "В качестве неожиданного результата мы потратили много долгих дней на расширение исходного исследования и, конечно же, на проведение контрольных экспериментов для проверки утверждений. Это привело к текущим выводам."
В полный список авторов статьи входят: Конрад Фу, Адриан Лозада, Джонатан Альджадефф, Юлонг Ли, Цзин В. Ван, Пол А. Слезингер и Дэвид Кляйнфельд.
Инициатива BRAIN в Национальных институтах здравоохранения (гранты DA050159, DC009597, MH111499, NS107466 и NS097265) поддержала исследование.