1: Wprowadzenie do nagrody i uzależnienia

Ludzie i zwierzęta często angażują się w zachowanie, które jest motywowane nagrodą. Przykładem takiego zachowania jest zwiększone spożycie, które często się powtarza z powodu przyjemnych uczuć wywołanych przez substancję nagradzającą. Istnieją dwa rodzaje nagród: naturalne i sztuczne. Przykładami naturalnych nagród są jedzenie i interakcje społeczne, podczas gdy sztuczne nagrody mogą pochodzić z używania narkotyków lub alkoholu.

Uzależnienie to stan, w którym organizm angażuje się w zachowania kompulsywne pomimo stawiania czoła negatywnym konsekwencjom. Tego typu zachowanie jest neurochemicznie satysfakcjonujące i ostatecznie powoduje utratę kontroli nad ograniczaniem spożycia substancji uzależniającej. Ten film przedstawia neuroanatomię szlaku nagrody, wprowadza kluczowe pytania zadawane przez badaczy nagrody i uzależnień, opisuje niektóre ważne metody i omawia zastosowania w tej dziedzinie.

Zacznijmy od poznania kilku kluczowych struktur anatomicznych, które są ważne dla tego, jak mózg przetwarza nagrodę. To jest twój mózg przecięty na pół. Kolorowe obszary są częścią szlaku nagrody, bardziej znanego jako mezolimbiczny układ dopaminowy, który jest podstawowym obwodem kontrolującym reakcje na nagrody. Kiedy po raz pierwszy doświadczasz przyjemności, twój mózg uwalnia neuroprzekaźnik zwany dopaminą.

Dopamina znajduje się głównie w brzusznym obszarze nakrywki lub VTA w śródmózgowiu. VTA wysyła dopaminę do wielu obszarów mózgu, takich jak: ciało migdałowate, które reguluje emocje; jądro półleżące, które kontroluje funkcje motoryczne; hipokamp, w którym powstają wspomnienia; oraz kora przedczołowa, ważny obszar podejmowania decyzji i uwagi.

W jaki sposób wszystkie te obszary współpracują ze sobą, aby tworzyć satysfakcjonujące uczucia? Pomyśl o zjedzeniu kawałka ciasta. Gdy tylko ugryziesz, VTA uwalnia dopaminę do wszystkich tych regionów. Twoje ciało migdałowate mówi ci: "To jest pyszne... To sprawia, że jestem teraz bardzo szczęśliwy", a twój hipokamp przypomina sobie szczegóły dotyczące tego doświadczenia, takie jak to, na czyim przyjęciu zjadłeś ciasto.

Twoja kora przedczołowa pomaga skupić uwagę na torcie. Kiedy jądro półleżące, znane również jako "centrum przyjemności", jest stymulowane, powoduje to, że podnosisz widelec i bierzesz kolejny kęs. Twój układ nagrody jest reaktywowany z każdym kęsem, powodując te ciągłe przyjemne uczucia, które mogą powodować uzależniające zachowanie, jeśli powtarza się zbyt często.

Teraz, gdy dokonaliśmy przeglądu anatomicznej ścieżki nagrody, przyjrzyjmy się niektórym z podstawowych pytań zadawanych dziś przez badaczy nagrody i uzależnień.

Zacznijmy od tego, że kiedy leki dostają się do organizmu, jakie są zmiany chemiczne i funkcjonalne, które zachodzą w ich wyniku? Narkotyki takie jak kokaina nadmiernie stymulują układ nagrody w mózgu. Pomyśl o swoim mózgu jak o dużym zlewie kuchennym z przepływającą przez niego wodą i cząsteczkami dopaminy. Jeśli zablokujesz odpływ gumowym korkiem, woda przeleje się i wyleje ze zlewu. Kokaina działa jak gumowy korek w twoim mózgu. Dopamina naturalnie krąży w mózgu. Cząsteczki kokainy blokują transporter dopaminy i zatrzymują naturalny wychwyt zwrotny dopaminy do neuronów. Powoduje to duży nadmiar dopaminy w synapsie. Ten "przelanie" dopaminy powoduje uczucie przyjemności i euforii.

Kolejnym pytaniem stawianym przez badaczy w tej dziedzinie jest: co powoduje nawroty? Uzależnienie zostało scharakteryzowane jako przymus poszukiwania substancji w celu odczuwania poczucia nagrody, prowadzący do odurzenia lub objadania się. Gdy dostęp do substancji jest uniemożliwiony, powoduje to nieprzyjemne objawy odstawienia, takie jak bezsenność lub niepokój, a następnie uczucie głodu, które może prowadzić do nawrotu. Nawrót jest bardzo powszechny w nadużywaniu substancji, a naukowcy są zainteresowani badaniem wpływów środowiska, które zazwyczaj skłaniają osobę do ponownego użycia narkotyku.

Ostatnim pytaniem często zadawanym w tej dziedzinie jest: jakie rodzaje zachowań są związane z uzależnieniem? Kiedy szczur musi zdecydować, w którym otworze znajduje się granulka pokarmu, trudniej jest podejmować trafne decyzje, gdy jest pod wpływem leku. Ponadto brak uwagi i słaba kontrola impulsów są często obserwowane podczas uzależnienia, a naukowcy są zainteresowani badaniem mechanizmów stojących za tymi behawioralnymi skutkami substancji uzależniających.

Teraz, gdy znasz już niektóre z kluczowych pytań zadawanych przez badaczy nagrody i uzależnień, przyjrzyjmy się niektórym z głównych metod stosowanych do udzielenia na nie odpowiedzi. Badania nad samodzielnym podawaniem są bardzo powszechne w tej dziedzinie, gdzie narkotyk, taki jak kokaina, jest podawany przez zwierzę przez kaniulę przymocowaną do mózgu. Użycie wskazówek świetlnych i dźwigni sygnalizuje dostępność leku i pozwala zwierzęciu kontrolować przyjmowanie leku w zależności od tego, jak często naciska dźwignię.

Inną metodą często stosowaną do badania zachowań związanych z nagrodą i motywacją jest "uwarunkowana preferencja miejsca". Ta metoda zazwyczaj składa się z trzech etapów, które rozpoczynają się od przyzwyczajenia, w którym szczura umieszcza się w dwukomorowej klatce na około 20 minut. Szczur uczy się, jak kojarzyć światło i dźwignię z dostarczaniem leku lub nagrody. Na etapie kondycjonowania panel środkowy jest zablokowany, więc szczur jest ograniczony do jednej strony klatki, w której może wielokrotnie naciskać dźwignię, aby otrzymać lek lub sól fizjologiczną. Wreszcie, na etapie wyboru miejsca, szczur może teraz swobodnie poruszać się w obu przedziałach. Naukowiec musi teraz porównać, ile czasu zwierzę spędza w każdym przedziale. Zazwyczaj zwierzę spędza więcej czasu w komorze z lekiem.

Wreszcie, szeroko stosowaną metodą badania zachowań związanych z nagrodą jest warunkowanie instrumentalne. Ten rodzaj warunkowania próbuje skojarzyć zachowanie z pozytywnymi lub negatywnymi konsekwencjami. Na przykład, gdy szczur naciśnie niebieski przycisk, otrzymuje w nagrodę granulkę jedzenia, ale kiedy naciśnie czerwony przycisk, jako karę otrzymuje łagodny wstrząs elektryczny.

Teraz, gdy znasz już niektóre typowe podejścia badawcze, przyjrzyjmy się niektórym zastosowaniom badań nad nagrodą i uzależnieniem.

Samodzielne podawanie etanolu zwierzęciu za pomocą mikrodializy jest precyzyjnym podejściem do lepszego zrozumienia farmakologicznych skutków leków i alkoholu. Zaczynasz od wszczepienia kaniuli do mózgu szczura i przymocujesz do niego linkę. Ponieważ szczur sam podaje roztwór etanolu, zestaw do mikrodializy pozwala na łatwe ekstrakcje płynu mózgowo-rdzeniowego w celu precyzyjnych pomiarów stężeń leku w mózgu w różnych punktach czasowych.

Niestety, bardzo często zdarza się, że osoba uzależniona wraca do zażywania narkotyków. Naukowcy mogą badać neurobiologię nawrotu za pomocą modelu laboratoryjnego zwanego przywróceniem wstrząsu stopowego. Ten rodzaj badania polega na szkoleniu zwierzęcia do wykonywania reakcji instrumentalnej lub naciśnięcia dźwigni w celu uzyskania narkotyku, takiego jak kokaina. Następnie zachowanie to jest wygaszane przez zaprzestanie wzmacniania dźwigni lekiem. Wreszcie, zachowanie związane z poszukiwaniem narkotyków jest przywracane poprzez wystawienie zwierzęcia na stresujące sygnały, takie jak wstrząs elektryczny stopy.

Innym zastosowaniem badań nad nagrodą i uzależnieniem są instrumentalne testy behawioralne z wykorzystaniem zadania dyskryminacji z dwoma alternatywnymi tonami. To zadanie może badać wiele funkcji poznawczych mózgu, takich jak motywacja, uwaga i podejmowanie decyzji, poprzez szkolenie zwierzęcia w zakresie kojarzenia naciśnięcia dźwigni ze wskazówką słuchową. Za każde naciśnięcie dźwigni zwierzę otrzyma w nagrodę granulkę cukru. Ten rodzaj badania może być wykorzystany do zbadania szerokiej gamy uzależnień i nadużywania substancji.

Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do nagrody i uzależnienia. W tym filmie dokonaliśmy przeglądu ścieżki nagrody, niektórych z kluczowych pytań zadawanych przez badaczy nagrody i uzależnień oraz typowych metod stosowanych w tej dziedzinie. Dzięki za oglądanie!