Nyckelhjärnområdet spelar en avgörande roll i missbruk
Ny forskning visar att cerebellum, en stor del av den mänskliga hjärnan som forskare trodde främst var inblandad i motorisk kontroll, kan spela en nyckelroll i belöningssökande och socialt beteende. Resultaten kan hjälpa till att informera framtida terapier för behandling av missbruk.
Ny forskning har antytt att det, förutom rörelse, hjärnans cerebellum också kan hjälpa till att kontrollera kognitiva funktioner, såsom språk, inlärning och uppmärksamhet.
Nu föreslår forskare vid Albert Einstein College of Medicine i Bronx, NY att detta område också kan reglera belöningsprocesser och missbruk.
Kamran Khodakhah, Ph.D., som är professor och ordförande för Dominick P. Purpura Institutionen för neurovetenskap vid Einstein, ledde den nya studien. Forskarna genomförde studien på möss.
Prof. Khodakhah och hans team publicerade sina resultat i tidskriften Vetenskap. Ilaria Carta, doktorandforskare vid Einstein, och Christopher Chen, Ph.D., är båda de första författarna till uppsatsen.
Varför studera lillhjärnan?
Prof. Khodakhah och hans kollegor uppmanades i sin forskningsinsats av nyare studier som antydde cerebellums roll i missbruk och social interaktion.
Till exempel har vissa studier visat att cerebellum inte fungerar korrekt hos personer med beroendeframkallande beteende, autismspektrumstörning (ASD), kognitivt affektivt syndrom och schizofreni.
Andra MR-studier har visat att cerebellum hos människor som lever med missbruk är hyperaktivt som svar på stimuli som deras beroende beror på, till exempel en bild av en spruta.
"Uppfattningen att cerebellum gjorde mycket längre än att kontrollera rörelse möttes med mycket skepsis", förklarar studiens seniorförfattare, "och ingen hade några riktiga ledtrådar om hur cerebellum kan påverka dopaminfrisättningen."
Forskare har kallat dopamin neurotransmittorn ”sex, droger och rock’n’roll” på grund av dess nyckelroll i belöningssökande beteende. När människor - eller primater - får en angenäm belöning, vare sig det är i slutet av en inlärningsprocess eller för fritidsändamål, frigör deras kropp hormonet.
Ett annat hjärnområde som forskare har inblandat i belöningsbehandling är det så kallade ventrala tegmentala området (VTA). Så i den aktuella studien antog forskarna att neuronerna i hjärnan på något sätt skulle kommunicera med VTA-neuronerna, som är ansvariga för att frigöra dopamin.
Använda ljus för att studera nervceller hos möss
Forskarna använde optogenetik för att testa sin hypotes. Optogenetik är en teknik där forskare genetiskt modifierar nervceller så att de svarar på ljus.
Genom att genetiskt framkalla ljuskänslighet kunde forskarna selektivt aktivera nervcellerna i hjärnan. Genom att göra det ville de se hur neuronerna i VTA skulle påverkas.
En tredjedel av VTA-neuronerna avfyrade som svar på stimuleringen av axonerna, vilket bevisade att neuronerna i lillhjärnan kommunicerar med dem i VTA.
Därefter ville forskarna se hur, om överhuvudtaget, denna internuronala kommunikation påverkade belöningssökande beteende. För att undersöka denna aspekt genomförde forskarna en serie experiment på möss.
Hur lillhjärnan påverkar belöningssökningen
I det första experimentet var gnagare fria att utforska alla fyra hörn i ett rum, men när de nådde ett specifikt hörn stimulerade forskarna gnagarnas cerebellära nervceller med hjälp av optogenetik.
Forskarna antog att om stimuleringen var behaglig skulle gnagarna fortsätta att söka det givande beteendet - det vill säga de skulle upprepade gånger gå tillbaka till hörnet där de fick den behagliga stimuleringen.
Som laget förväntade sig valde de stimulerade gnagarna att återvända till samma hörn oftare än kontrollmössen.
För att bekräfta att stimulering av axonerna hos cerebellära nervceller spelade en roll i missbruk, konditionerade forskarna mössen för att få behaglig stimulering av dessa axoner i ett starkt upplyst område.
Vanligtvis undviker möss starkt ljus och tenderar att känna sig mer bekväma i mörkret, där de kan undvika rovdjur. Men i det sista experimentet valde de att gå emot sin vanliga preferens, för den behagliga stimuleringen.
"Även om möss normalt undviker ljusa områden, nu sprang de företrädesvis mot ljuset, för det var där de kom ihåg att de fick en belöning [...] Detta tyder på att lillhjärnan spelar en roll i beroendeframkallande beteende."
Prof. Kamran Khodakhah
Hjärnhjärnan är också nyckeln till socialt beteende
Ett annat experiment avslöjade att vägen mellan cerebellära axoner och VTA-neuroner också spelar en roll i socialt beteende.
Forskarna lade möss i en låda med tre kamrar. Gnagarna hade möjlighet att interagera med ett föremål, en annan mus eller vara ensamma i ett tomt område.
När de valde att interagera socialt var cerebellära axoner – VTA-neuroner vägen mest aktiva. Men när forskarna använde optogenetik för att tysta denna neuronala väg, valde gnagare antingen att vara ensamma eller att interagera med det livlösa föremålet.
Resultaten föreslog forskarna att cerebellära axoner – VTA-neuroner kan vara dysfunktionella hos personer med ASD.
"Våra data stöder en roll för lillhjärnan vid belöningsprocesser och kontroll av socialt beteende", avslutar författarna.
"Vi föreslår att denna [...] väg kan förklara, åtminstone delvis, sambandet mellan lillhjärnan och beroendeframkallande beteenden, och ger en grund för en roll för lillhjärnan i andra motiverade och sociala beteenden."
