1: 報酬と中毒の概要

人間や動物は頻繁に行動をとりますが、これは報酬によって動機付けられます。そのような行動の例は摂取量の増加であり、これは報酬物質によって誘発される快感のためにしばしば繰り返されます。報酬には、自然報酬と人工報酬の2種類があります。自然な報酬の例としては、食べ物や社会的交流がありますが、人工的な報酬は薬物やアルコールの使用から得られることがあります。

依存症とは、生物が否定的な結果に直面しているにもかかわらず、強迫的な行動をとる状態です。このタイプの行動は神経化学的に報われ、最終的には中毒性物質の摂取を制限する際の制御の喪失を引き起こします。このビデオでは、報酬経路の神経解剖学を紹介し、報酬と依存症の研究者が尋ねる主要な質問を紹介し、いくつかの著名な方法を説明し、この分野での応用について説明します。

まず、脳が報酬を処理する方法に重要ないくつかの重要な解剖学的構造を学びましょう。これはあなたの脳を半分にスライスしたものです。色付きの領域は報酬経路の一部であり、より具体的には中脳辺縁系ドーパミン系として知られており、報酬に対する反応を制御する主要な回路です。初めて快感を味わったとき、脳はドーパミンと呼ばれる神経伝達物質を放出します。

ドーパミンは主に中脳の腹側被蓋野(VTA)に存在します。VTAは、次のような脳の多くの領域にドーパミンを送ります:感情を調節する扁桃体。側坐核は、運動機能を制御します。記憶が形成される海馬。そして、意思決定と注意のための重要な領域である前頭前野。

これらすべての領域がどのように連携して、やりがいのある感情を作り出すのでしょうか?ケーキを食べることを考えてみてください。一口食べるとすぐに、VTAはこれらすべての領域にドーパミンを放出します。あなたの扁桃体はあなたに「これはおいしい...これは今、とても幸せです」と言い、あなたの海馬は、ケーキを食べたのが誰のパーティーだったかなど、経験の詳細を思い出します。

前頭前野は、ケーキに注意を集中させるのに役立ちます。「快楽中枢」とも呼ばれる側坐核が刺激されると、フォークを手に取り、もう一度一口食べるようになります。あなたの報酬システムは噛むたびに再活性化され、これらの継続的な快感を引き起こし、頻繁に繰り返されると中毒性のある行動を引き起こす可能性があります。

さて、報酬の解剖学的経路をレビューしたところで、今日、報酬と依存症の研究者が問う基本的な疑問のいくつかを検証してみましょう。

まず、薬物が体内に入ると、その結果としてどのような化学的および機能的変化が起こりますか?コカインのような薬物は、脳の報酬系を過剰に刺激します。あなたの脳は、ドーパミン分子として水が流れる大きな台所の流し台と考えてください。ゴム栓で排水口を塞いでしまうと、水があふれて流し台からこぼれ落ちてしまいます。コカインは、脳内でゴム栓のような働きをします。ドーパミンは脳内を自然に循環します。コカイン分子はドーパミントランスポーターをブロックし、ニューロンへのドーパミンの自然な再取り込みを止めます。これにより、シナプスに大量のドーパミンが過剰に分泌されます。このドーパミンの「オーバーフロー」は、喜びと多幸感を引き起こします。

この分野の研究者が提起するもう一つの疑問は、再発の原因は何かということです。依存症は、酩酊や過食につながる報酬を感じるために物質を探すという強迫観念として特徴付けられてきました。物質へのアクセスが妨げられると、不眠症や不安などの不快な離脱症状を引き起こし、その後、渇望感が続き、再発につながる可能性があります。薬物乱用では再発が非常に一般的であり、研究者は、通常、個人が薬物を再び使用するように駆り立てる環境の影響を研究することに関心を持っています。

この分野でよく提案される最後の質問は、依存症に関連する行動の種類は何ですか?ラットがどの開口部に餌餌が含まれているかを決定しなければならないとき、薬物の影響下にあると正確な決定を下すのが難しくなります。さらに、依存症では注意力の欠如や衝動制御の悪さがよく観察され、研究者はこれらの中毒性物質の行動影響の背後にあるメカニズムの研究に関心を持っています。

報酬と依存症の研究者が尋ねるいくつかの重要な質問の感触がわかったところで、それらに答えるために使用されるいくつかの著名な方法を見てみましょう。自己投与研究は、コカインなどの薬物が脳に取り付けられたカニューレを介して動物によって投与されるこの分野では非常に一般的です。軽い手がかりとレバーの使用は、薬物の利用可能性を知らせ、動物がレバーを押す頻度に応じて薬物摂取を制御することを可能にします。

報酬と動機付けの行動を研究するために頻繁に使用される別の方法は、「条件付けられた場所の好み」と呼ばれます。この方法には通常、3つの段階があり、ラットを2チャンバーケージに約20分間入れる慣れから始まります。ラットは、ライトとレバーを薬物または報酬の送達に関連付ける方法を学びます。コンディショニング段階では、センターパネルがブロックされるため、ラットはケージの片側に閉じ込められ、レバーを繰り返し押して薬または生理食塩水を受け取ることができます。最後に、場所の好みの段階で、ラットは両方のコンパートメントに自由に移動できるようになりました。科学者は、動物が各コンパートメントで過ごす時間を比較する必要があります。通常、動物は薬と一緒にコンパートメントでより多くの時間を過ごします。

最後に、報酬行動を研究するために広く使用されている方法は、オペラント条件付けによるものです。このタイプの条件付けは、行動を肯定的または否定的な結果と関連付けようとします。例えば、ネズミが青いボタンを押すと報酬として餌のペレットを受け取りますが、赤いボタンを押すと罰として軽い電気ショックを受けます。

一般的な研究アプローチについてご理解いただけたところで、報酬と依存症の研究の応用例を見てみましょう。

マイクロダイアリシスによる動物へのエタノールの自己投与は、薬物とアルコールの薬理学的効果をよりよく理解するための正確なアプローチです。まず、ラットの脳にカニューレを埋め込み、テザーを取り付けます。ラットがエタノール溶液を自己投与すると、マイクロダイアリシスのセットアップにより、脳脊髄液の抽出が容易になり、さまざまな時点での脳内の薬物濃度を正確に測定できます。

残念ながら、中毒者が再び薬物使用に逆戻りすることは非常に一般的です。研究者は、フットショック復職と呼ばれる実験室モデルを通じて、再発の神経生物学を研究することができます。このタイプの研究では、コカインのような薬物を得るために、オペラント反応、またはレバープレスを実行するように動物を訓練します。その後、この動作は、薬物でレバーを押すのを補強しないことによって消滅します。最後に、薬物を求める行動は、動物を電気フットショックなどのストレスの多い合図にさらすことによって復活します。

報酬と依存症の研究の別のアプリケーションは、2つの選択肢のピッチ識別タスクを使用したオペラント行動テストです。この課題では、レバーを押すことを聴覚の合図に関連付けるように動物を訓練することにより、動機付け、注意力、意思決定などの複数の認知脳機能を調べることができます。レバーを押すたびに、動物は報酬として砂糖ペレットを受け取ります。このタイプの研究は、さまざまな依存症や薬物乱用を調査するために使用できます。

JoVEの報酬と依存症の紹介をご覧になりました。このビデオでは、報酬の経路、報酬と依存症の研究者が尋ねる主要な質問のいくつか、およびこの分野で使用される一般的な方法を確認しました。ご覧いただきありがとうございます!