Οθόνες Aφής και Mιλκσέικ: Χρησιμοποιώντας μιλκσέικ φράουλας, μοντέλα ασθενειών σε ποντίκια, τεχνολογία οπτικών ινών αιχμής και οθόνες αφής, ερευνητές της Ιατρικής και Οδοντιατρικής Σχολής Schulich απέκτησαν καλύτερη κατανόηση των δικτύων ανταμοιβής του εγκεφάλου μας. Και με αυτόν τον τρόπο, ανοίγουν τον δρόμο για νέες θεραπείες για τον εθισμό και τις νευροψυχιατρικές ασθένειες, όπως η σχιζοφρένεια, η κατάθλιψη και η νόσος του Πάρκινσον.
“Ο εγκέφαλός μας διαθέτει συστήματα ανταμοιβής: διασυνδεδεμένα δίκτυα εγκεφαλικών κυττάρων που μας παρακινούν να αναζητήσουμε τις ανταμοιβές που είναι βασικές για την επιβίωσή μας, όπως το σεξ, το φαγητό, το ποτό και οι κοινωνικές αλληλεπιδράσεις”, δήλωσε ο Miguel Skirzewski, επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Nature Communications.
Μεγάλο μέρος της συμπεριφοράς μας μπορεί να αποδοθεί σε δραστηριότητες σε αυτά τα δίκτυα, δήλωσε ο Skirzewski, επιστημονικός συνεργάτης στο Ερευνητικό Ινστιτούτο Robarts. “Αυτά τα δίκτυα μας επιτρέπουν να προβλέψουμε πότε θα συμβούν οι ανταμοιβές, ώστε να μπορούμε να σχεδιάζουμε στρατηγικές και να λαμβάνουμε αποφάσεις”, δήλωσε ο Skirzewski. “Η κατανόηση αυτών των δικτύων είναι απαραίτητη για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο λειτουργούμε στον κόσμο”. Σε μια σειρά από διαταραχές, αυτά τα δίκτυα ανταμοιβής καπηλεύονται από τον εθισμό στα ναρκωτικά ή το αλκοόλ ή διακυβεύονται, όπως συμβαίνει στη σχιζοφρένεια, την κατάθλιψη και τη νόσο του Πάρκινσον.
Μιλκσέικ φράουλα
Ο Skirzewski και οι συνεργάτες του από την Πλατφόρμα Επιταχυντή Μεταφραστικής Έρευνας για Ποντίκια (MouseTRAP) της Western χρησιμοποίησαν για τη συλλογή των δεδομένων ένα σύστημα δοκιμών ποντικιών με οθόνη αφής που αναπτύχθηκε από τους επιστήμονες του Robarts Tim Bussey και Lisa Saksida. Τα ποντίκια εκπαιδεύτηκαν να χρησιμοποιούν εικόνες που παρουσιάστηκαν σε μια οθόνη αφής για να προβλέπουν πότε θα παρασχεθεί μια ανταμοιβή γαλακτομπούρεκο φράουλα. Κατά τη διάρκεια της άσκησης, οι ερευνητές, χρησιμοποιώντας μεθοδολογίες οπτικών ινών, κατέγραψαν ταχείες μεταβολές σε συγκεκριμένες νευροχημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία μεταξύ των εγκεφαλικών κυττάρων. Ορισμένα από τα μοντέλα ποντικών είχαν ελλείμματα στην έκκριση ακετυλοχολίνης -ενός τύπου χημικού αγγελιοφόρου που παίζει σημαντικό ρόλο στη μάθηση και τη μνήμη- και απέτυχαν να αποδώσουν σε αυτή την άσκηση. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι νευροχημικές ουσίες ντοπαμίνη και ακετυλοχολίνη -και οι δύο εμπλέκονται σε νευροψυχιατρικές ασθένειες- επηρεάζουν ταχύτατα η μία την άλλη για να υποστηρίξουν την πρόβλεψη μιας ανταμοιβής.
“Στη μελέτη μας, τα ποντίκια έμαθαν αν ορισμένα στοιχεία, όπως μια εικόνα στην οθόνη, τα βοηθούσαν να προβλέψουν τις ανταμοιβές”, δήλωσε ο Skirzewski. “Αυτό είναι ένα βασικό φαινόμενο γνωστό ως παβλοφική προετοιμασία, το οποίο διαταράσσεται σε πολλές ψυχιατρικές διαταραχές, στις οποίες τα κυκλώματα που διέπουν την πρόβλεψη της ανταμοιβής θεωρείται ότι είναι σε κίνδυνο”.
Ο Skirzewski δήλωσε ότι αυτές οι δοκιμές μπορούν εύκολα να προσαρμοστούν στους ανθρώπους και να παρέχουν τις γνώσεις που απαιτούνται για να βοηθήσουν στην κατανόηση πολλών νευροψυχιατρικών καταστάσεων. “Ο εγκέφαλος επεξεργάζεται τις πληροφορίες μέσω αυτών των δικτύων”, δήλωσε. “Υπάρχει αλληλεπίδραση μεταξύ αυτών των διαφορετικών δικτύων, τα οποία συνομιλούν συνεχώς μεταξύ τους και επηρεάζουν τις συμπεριφορές. Ένα δίκτυο του εγκεφάλου δεν ελέγχει μόνο έναν τύπο συμπεριφοράς. Με αυτή τη μεθοδολογία, μπορούμε να ανιχνεύσουμε πώς αλληλεπιδρούν τα διαφορετικά δίκτυα του εγκεφάλου”. Η έρευνα έχει επιπτώσεις στον τρόπο με τον οποίο αναπτύσσονται φάρμακα για τις νευροψυχιατρικές νόσους, ένα εγχείρημα που έχει συναντήσει περιορισμένη επιτυχία. Ο Skirzewski αναφέρει θεραπείες για πολλαπλές εγκεφαλικές ασθένειες.
“Στο παρελθόν, οι επιστήμονες δοκίμαζαν θεραπείες σε ζώα και είχαν θετικό αποτέλεσμα, αλλά όχι απαραίτητα επειδή κατανοούσαν πώς λειτουργούν αυτές οι θεραπείες. Τα περισσότερα φάρμακα που χρησιμοποιούνται δημιουργήθηκαν με δοκιμές και λάθη. Με αυτή την προσέγγιση, μπορούμε πλέον να κατανοήσουμε τους μηχανισμούς των ασθενειών σε μοριακό επίπεδο και σε επίπεδο κυκλωμάτων”, δήλωσε. “Με την κατανόηση του τι συμβαίνει στον εγκέφαλο από τη σκοπιά του δικτύου, προσεγγίζουμε τώρα την ανάπτυξη φαρμάκων με διαφορετικό τρόπο. Αυτό θα βοηθήσει να γίνει η ανάπτυξη νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων πολύ πιο αποτελεσματική”.