1: Introduzione alla ricompensa e alla dipendenza

Gli esseri umani e gli animali si impegnano spesso in un comportamento, che è motivato dalla ricompensa. Un esempio di tale comportamento è l'aumento dell'assunzione, che viene spesso ripetuto a causa di sensazioni piacevoli indotte dalla sostanza gratificante. Ci sono due tipi di ricompense: naturali e artificiali. Esempi di ricompense naturali sono il cibo e le interazioni sociali, mentre le ricompense artificiali possono derivare dall'uso di droghe o alcol.

La dipendenza è uno stato in cui un organismo si impegna in un comportamento compulsivo nonostante si trovi di fronte a conseguenze negative. Questo tipo di comportamento è neurochimicamente gratificante e, in ultima analisi, provoca una perdita di controllo nel limitare l'assunzione di una sostanza che crea dipendenza. Questo video presenta la neuroanatomia del percorso di ricompensa, introduce le domande chiave poste dai ricercatori sulla ricompensa e la dipendenza, descrive alcuni metodi importanti e discute le applicazioni in questo campo.

Cominciamo imparando alcune strutture anatomiche chiave che sono importanti per il modo in cui il cervello elabora la ricompensa. Questo è il tuo cervello tagliato a metà. Le aree colorate fanno parte del percorso di ricompensa, più specificamente noto come sistema mesolimbico della dopamina, che è il circuito principale che controlla le risposte alle ricompense. Quando provi piacere per la prima volta, il tuo cervello rilascia un neurotrasmettitore chiamato dopamina.

La dopamina si trova principalmente nell'area tegmentale ventrale, o VTA, nel mesencefalo. Il VTA invia dopamina a molte aree del cervello, come ad esempio: l'amigdala, che regola le emozioni; il nucleo accumbens, che controlla le funzioni motorie; l'ippocampo, dove si formano i ricordi; e la corteccia prefrontale, un'area importante per il processo decisionale e l'attenzione.

In che modo tutte queste aree lavorano insieme per creare sentimenti gratificanti? Pensa di mangiare un pezzo di torta. Non appena si dà un morso, il VTA rilascia dopamina in tutte queste regioni. La tua amigdala ti dice "Questo è delizioso... Questo mi rende molto felice in questo momento", e il tuo ippocampo ricorda quindi i dettagli dell'esperienza, come ad esempio a chi è stata la festa dove hai mangiato la torta.

La corteccia prefrontale aiuta a concentrare l'attenzione sulla torta. Quando il nucleo accumbens, noto anche come "centro del piacere", viene stimolato, ti fa prendere la forchetta e dare un altro morso. Il tuo sistema di ricompensa si riattiva ad ogni boccone, causando queste continue sensazioni piacevoli, che possono causare un comportamento di dipendenza se ripetute troppo spesso.

Ora che abbiamo esaminato il percorso anatomico della ricompensa, esaminiamo alcune delle domande fondamentali poste oggi dai ricercatori sulla ricompensa e la dipendenza.

Per cominciare, quando le droghe entrano nel corpo, quali sono i cambiamenti chimici e funzionali che avvengono di conseguenza? Droghe come la cocaina sovrastimolano il sistema di ricompensa del cervello. Pensa al tuo cervello come a un grande lavandino da cucina con l'acqua sotto forma di molecole di dopamina che scorrono attraverso di esso. Se si ostruisce lo scarico con un tappo di gomma, l'acqua traboccherà e fuoriuscirà dal lavandino. La cocaina agisce come un tappo di gomma nel cervello. La dopamina circola naturalmente nel cervello. Le molecole di cocaina bloccano il trasportatore della dopamina e bloccano la ricaptazione naturale della dopamina nei neuroni. Ciò provoca un grande eccesso di dopamina nella sinapsi. Questo "trabocco" di dopamina provoca sensazioni di piacere ed euforia.

Un'altra domanda che si pongono i ricercatori in questo campo è: quali sono le cause della ricaduta? La dipendenza è stata caratterizzata come la compulsione a cercare una sostanza per provare un senso di ricompensa che porta all'intossicazione o all'abbuffata. Quando l'accesso alla sostanza è impedito, provoca spiacevoli sintomi di astinenza, come insonnia o ansia, seguiti da un senso di desiderio che può portare a una ricaduta. La ricaduta è molto comune nell'abuso di sostanze e i ricercatori sono interessati a studiare le influenze ambientali che in genere spingono un individuo a usare nuovamente la droga.

Un'ultima domanda frequentemente proposta in questo campo è: quali tipi di comportamenti sono associati alla dipendenza? Quando un ratto deve decidere quale apertura contiene il pellet di cibo, diventa più difficile prendere decisioni accurate quando è sotto l'effetto di un farmaco. Inoltre, durante la dipendenza si osservano comunemente mancanza di attenzione e scarso controllo degli impulsi e i ricercatori sono interessati a studiare i meccanismi alla base di questi effetti comportamentali delle sostanze che creano dipendenza.

Ora che hai un'idea di alcune delle domande chiave poste dai ricercatori sulla ricompensa e sulla dipendenza, diamo un'occhiata ad alcuni dei principali metodi utilizzati per rispondere. Gli studi di autosomministrazione sono molto comuni in questo campo, in cui una droga, come la cocaina, viene somministrata dall'animale attraverso una cannula attaccata al suo cervello. L'uso di segnali luminosi e leve segnalano la disponibilità del farmaco e consentono all'animale di controllare l'assunzione di farmaco a seconda della frequenza con cui preme la leva.

Un altro metodo frequentemente utilizzato per studiare la ricompensa e il comportamento motivazionale è chiamato "preferenza di luogo condizionata". Questo metodo ha in genere tre fasi, che iniziano con l'assuefazione, in cui il ratto viene posto in una gabbia a due camere per circa 20 minuti. Il ratto impara ad associare la luce e la leva alla somministrazione di farmaci o ricompense. Nella fase di condizionamento, il pannello centrale è bloccato in modo che il ratto sia confinato su un lato della gabbia in cui può premere ripetutamente la leva per ricevere un farmaco o una soluzione salina. Infine, durante la fase di preferenza del luogo, il ratto può ora muoversi liberamente in entrambi i compartimenti. Lo scienziato deve ora confrontare la quantità di tempo che l'animale trascorre in ogni compartimento. In genere l'animale trascorrerà più tempo nel compartimento con il farmaco.

Infine, un metodo ampiamente utilizzato per studiare il comportamento di ricompensa è attraverso il condizionamento operante. Questo tipo di condizionamento tenta di associare un comportamento a una conseguenza positiva o negativa. Ad esempio, quando un topo preme un pulsante blu riceve una pallina di cibo come ricompensa, ma quando preme il pulsante rosso riceve una leggera scossa elettrica come punizione.

Ora che hai familiarità con alcuni approcci di ricerca comuni, diamo un'occhiata ad alcune applicazioni della ricerca sulla ricompensa e sulla dipendenza.

L'autosomministrazione di etanolo in un animale tramite microdialisi è un approccio preciso per comprendere meglio gli effetti farmacologici di farmaci e alcol. Si inizia impiantando una cannula nel cervello di un topo e si attacca un laccio. Poiché il ratto si autosomministra la soluzione di etanolo, la configurazione di microdialisi consente facili estrazioni del liquido cerebrospinale per misurazioni precise delle concentrazioni di farmaci nel cervello in diversi punti temporali.

Sfortunatamente, è molto comune per un tossicodipendente ricadere nell'uso di droghe. I ricercatori possono studiare la neurobiologia della recidiva attraverso un modello di laboratorio chiamato reintegrazione da shock del piede. Questo tipo di studio prevede l'addestramento di un animale a eseguire una risposta operante, o pressione a leva, per ottenere una droga come la cocaina. Successivamente, questo comportamento si estingue non rinforzando più le presse a leva con il farmaco. Infine, il comportamento di ricerca della droga viene ripristinato esponendo l'animale a un segnale stressante, come una scossa elettrica del piede.

Un'altra applicazione della ricerca sulla ricompensa e sulla dipendenza è il test comportamentale operante che utilizza un compito di discriminazione del tono a due scelte alternative. Questo compito può esaminare molteplici funzioni cognitive del cervello, come la motivazione, l'attenzione e il processo decisionale, addestrando un animale ad associare una pressione a leva con un segnale uditivo. Ad ogni pressione della leva, l'animale riceverà come ricompensa una pallina di zucchero. Questo tipo di studio può essere utilizzato per indagare su un'ampia varietà di dipendenze e abuso di sostanze.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE alla ricompensa e alla dipendenza. In questo video, abbiamo esaminato il percorso di ricompensa, alcune delle domande chiave poste dai ricercatori di ricompensa e dipendenza e i metodi comuni utilizzati sul campo. Grazie per l'attenzione!