Dopamina e ricompense
In un nuovo studio condotto dalla Northwestern University, i ricercatori hanno identificato e registrato tre sottotipi genetici di neuroni della dopamina nella regione del mesencefalo di un topo.
Sebbene esista un presupposto comune di lunga data secondo cui la maggior parte, se non tutti, i neuroni della dopamina rispondono esclusivamente a ricompense o segnali di previsione della ricompensa, i ricercatori hanno invece scoperto che un sottotipo genetico si attiva quando il corpo si muove. E, cosa ancora più sorprendente, questi neuroni curiosamente non rispondono affatto alle ricompense.
Questa scoperta non solo getta nuova luce sulla misteriosa natura del cervello, ma apre anche nuove direzioni di ricerca per un’ulteriore comprensione e potenzialmente anche per il trattamento del morbo di Parkinson, che è caratterizzato dalla perdita dei neuroni della dopamina ma colpisce il sistema motorio.
Lo studio sulla dopamina è stato pubblicato il 3 agosto sulla rivista Nature Neuroscience
“Quando le persone pensano alla dopamina, probabilmente pensano ai segnali di ricompensa”, ha detto Daniel Dombeck della Northwestern , che ha co-condotto lo studio. “Ma quando i neuroni della dopamina muoiono, le persone hanno problemi di movimento. Questo è ciò che accade con il morbo di Parkinson, ed è stato una fonte di confusione. Abbiamo trovato un sottotipo che è la segnalazione motoria senza alcuna risposta di ricompensa, e si trova proprio dove i neuroni della dopamina muoiono per la prima volta nel morbo di Parkinson. Questo è solo un altro suggerimento e indizio che sembra suggerire che esiste un sottotipo genetico che è più suscettibile al degrado nel tempo con l’invecchiamento delle persone”.
“Questo sottotipo genetico è correlato all’accelerazione”, ha aggiunto Rajeshwar Awatramani della Northwestern , che ha co-condotto lo studio con Dombeck. “Ogni volta che il topo accelerava, vedevamo attività, ma al contrario non vedevamo attività in risposta a uno stimolo gratificante. Questo va contro il dogma di ciò che la maggior parte delle persone pensa che questi neuroni dovrebbero fare. Non tutti i neuroni della dopamina rispondono alle ricompense. Questo è un grande cambiamento per il campo. E ora abbiamo trovato una firma per quel neurone della dopamina che non mostra una risposta di ricompensa”.
Dombeck è professore di neurobiologia al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern . Awatramani è il John Eccles Professor di Neurologia presso la Northwestern University Feinberg School of Medicine . I primi autori dell’articolo sono Maite Azcorra e Zachary Gaertner, entrambi dottorandi nei laboratori di Dombeck e Awatramani.
Segnali motori
Questa nuova scoperta si basa su uno studio precedente del laboratorio di Dombeck , che ha trovato una popolazione di neuroni della dopamina associati al movimento nei topi.
“A quel tempo, pensavamo che fosse solo una piccola frazione di neuroni”, ha detto Dombeck. “E altri hanno continuato a presumere che tutti i neuroni della dopamina fossero ancora neuroni della ricompensa. Forse alcuni di loro avevano anche dei segnali motori.
Per sondare ulteriormente questa domanda, Dombeck ha collaborato con Awatramani, che ha utilizzato strumenti genetici per isolare ed etichettare popolazioni di neuroni in base alla loro espressione genica. Usando queste informazioni, il team di Dombeck ha poi etichettato i neuroni nel cervello di un modello murino geneticamente modificato, che è stato generato presso il Northwestern Transgenic and Targeted Mutagenesis Lab , con sensori fluorescenti. Ciò ha permesso ai ricercatori di vedere quali neuroni brillavano durante il comportamento, rivelando infine quali neuroni controllano diverse funzioni specifiche.
Negli esperimenti, circa il 30% dei neuroni della dopamina brillava solo quando i topi si muovevano. Questi neuroni erano uno dei sottotipi genetici identificati dal team di Awatramani. Le altre popolazioni di neuroni della dopamina hanno risposto a stimoli avversivi (causando una risposta di evitamento) oa ricompense.
Il legame con il Parkinson
Per decenni, i ricercatori sono stati confusi dal motivo per cui i pazienti con malattia di Parkinson perdono i neuroni della dopamina ma hanno difficoltà a muoversi.
“Non è che le persone con il morbo di Parkinson perdano la voglia di essere felici solo perché la loro risposta alla dopamina è danneggiata”, ha detto Dombeck. “Sta succedendo qualcos’altro che influisce sulle capacità motorie.”
Il nuovo studio di Dombeck e Awatramani potrebbe fornire il pezzo mancante del puzzle.
Nel loro lavoro, i ricercatori hanno notato che i neuroni della dopamina correlati all’accelerazione nei topi sembrano trovarsi nella stessa posizione del mesencefalo di quelli che tendono a morire nei pazienti con malattia di Parkinson. Ma i neuroni della dopamina che sopravvivono sono correlati alla decelerazione. La scoperta porta a una nuova ipotesi che Dombeck e Awatramani intendono esplorare in futuro.
“Ci stiamo chiedendo se non sia solo la perdita del segnale di guida del motore che sta portando alla malattia, ma la conservazione del segnale anti-movimento che è attivo quando gli animali decelerano”, ha detto Dombeck. “Potrebbe essere questo squilibrio del segnale a rafforzare il segnale di smettere di muoversi. Questo potrebbe spiegare alcuni dei sintomi. Non è solo che i pazienti con Parkinson non possono muoversi. Potrebbe anche essere che vengano spinti a smettere di muoversi”.
“Stiamo ancora cercando di capire cosa significhi tutto questo”, ha detto Awatramani. “Direi che questo è un punto di partenza. È un nuovo modo di pensare al cervello nel Parkinson”.
