Nuove informazioni sulla funzione della dopamina nei pazienti con Parkinson

Gli scienziati del Virginia Tech Carilion Research Institute hanno misurato il rilascio del neurotrasmettitore chiave con una precisione temporale senza precedenti nel cervello delle persone con malattia di Parkinson.

Le misurazioni, raccolte durante la chirurgia cerebrale mentre i pazienti coscienti giocavano a un gioco di investimento, dimostrano come il rapido rilascio di dopamina codifichi informazioni cruciali per la scelta umana.

I risultati potrebbero avere implicazioni diffuse non solo per il morbo di Parkinson, ma anche per altri disturbi neurologici e psichiatrici, tra cui depressione e dipendenza.

I ricercatori hanno rilevato cambiamenti nei livelli di dopamina mille volte più velocemente di quanto precedentemente registrato negli esseri umani. Queste misurazioni rapide, combinate con una maggiore specificità chimica, hanno permesso agli scienziati di scoprire che la dopamina ha un ruolo molto più complesso di quanto si pensasse in precedenza.

Lo studio è stato pubblicato oggi suAtti della National Academy of Sciences.

"Più di 20 anni di ricerca su organismi modello non umani hanno dipinto un quadro molto specifico del sospetto ruolo della dopamina nel guidare il comportamento umano", ha detto Read Montague, direttore del Laboratorio di neuroimaging umano presso il Virginia Tech Carilion Research Institute e autore senior di la carta.

"E ora, con queste misurazioni prime nel loro genere, effettuate direttamente sugli esseri umani, abbiamo scoperto che questa immagine era tristemente incompleta."

Montague e il suo team hanno lavorato con i neurochirurghi della Wake Forest University Health Sciences - Stephen Tatter, Adrian Laxton e il compianto Thomas Ellis - per misurare i segnali della dopamina nei pazienti con malattia di Parkinson sottoposti a intervento chirurgico per impiantare elettrodi di stimolazione cerebrale profonda. È stato dimostrato che la stimolazione cerebrale profonda allevia i sintomi della malattia di Parkinson.

Diciassette pazienti si sono offerti volontari per consentire al team di Montague di registrare i loro segnali di dopamina durante l'intervento di impianto.

"Stiamo studiando un sistema che sta cadendo a pezzi nel loro cervello", ha detto il dottor Ken Kishida, primo autore dell'articolo e ricercatore presso il Virginia Tech Carilion Research Institute. "La malattia di Parkinson è caratterizzata dalla morte dei neuroni che rilasciano la dopamina e stiamo cercando di capire i meccanismi alla base del processo della malattia".

Kishida e Montague hanno entrambi notato la generosità dei pazienti che si sono offerti volontari per lo studio.

"Questo tipo di accesso per misurare i segnali della dopamina è inestimabile", ha detto Kishida. "E abbiamo effettuato queste misurazioni su 17 persone, ovvero 17 in più che mai."

Per catturare i segnali della dopamina, specialmente nelle persone con una minore attività della dopamina, i ricercatori hanno dovuto sviluppare metodi estremamente sensibili.

I ricercatori hanno effettuato letture degli impulsi di dopamina ultraveloci mentre i pazienti coscienti giocavano a un gioco di investimento. Si aspettavano di vedere le risposte della dopamina in relazione diretta alle ricompense attese e ai risultati effettivi. Non l'hanno fatto.

"Abbiamo analizzato il set di dati di circa un migliaio di impulsi di dopamina ed era piatto", ha detto Montague, che è anche professore di fisica al College of Science del Virginia Tech e direttore della Computational Psychiatry Unit del Virginia Tech Carilion Research Institute. "I segnali non facevano distinzione tra una reazione positiva e una negativa."

Una volta che i ricercatori hanno avuto le misurazioni, hanno iniziato ad analizzare ciò che la dopamina stava effettivamente segnalando.

"Abbiamo scoperto che la dopamina tiene traccia di due fattori: cosa è successo e cosa sarebbe potuto accadere", ha detto Montague. "I nostri neuroni della dopamina sembrano tracciare se qualcosa avrebbe potuto essere migliore o peggiore, e questa informazione è codificata dai rapidi cambiamenti nel rilascio di dopamina. Questi risultati potrebbero iniziare a rivelare, in termini computazionali, cosa manca nel sistema dopaminergico dei malati di Parkinson ".

I risultati sono stati realizzati da più di 20 anni, dai primi studi computazionali di Montague che hanno esaminato i meccanismi di segnalazione della dopamina.

L'idea che "ciò che avrebbe potuto essere" fa parte del modo in cui le persone valutano i risultati effettivi non è nuova. Ma nessuno si aspettava che la dopamina avrebbe fatto il lavoro di combinare queste informazioni nel cervello umano.

Ora che i ricercatori hanno misurato molteplici contributi ai segnali individuali della dopamina, hanno ancora più percorsi per esplorare i sistemi di apprendimento del cervello umano nella salute e nella malattia.

Fonte: Virginia Tech