Πώς ο εγκέφαλος συνδέει τα ερεθίσματα με τις ανταμοιβές;

Μια νέα μελέτη του Ιατρικού Κέντρου του Πανεπιστημίου Georgetown αποκαλύπτει ότι η ικανότητα του εγκεφάλου να συνδέει ενδείξεις με ανταμοιβές –μια βασική διαδικασία μάθησης– επηρεάζεται άμεσα από τα επίπεδα και τη λειτουργικότητα της πρωτεΐνης KCC2. Το εύρημα αυτό έχει σημαντικές προεκτάσεις για την κατανόηση και την αντιμετώπιση διαταραχών όπως ο εθισμός, η κατάθλιψη και η σχιζοφρένεια.

Η σημασία της συσχέτισης ενδείξεων με ανταμοιβές

Η ικανότητα να αναγνωρίζονται ερεθίσματα που οδηγούν σε θετικές εμπειρίες αποτελεί πυρήνα της προσαρμοστικής συμπεριφοράς. Η δυσλειτουργία αυτής της διαδικασίας παρατηρείται σε πολλές νευροψυχιατρικές παθήσεις.
Σύμφωνα με τον επικεφαλής ερευνητή Alexey Ostroumov, ακόμη και κοινές συνήθειες, όπως η σύνδεση του καφέ με το κάπνισμα, αντικατοπτρίζουν την ισχύ των «μαθημένων» συσχετίσεων που μπορεί να παγιωθούν παθολογικά.

Ο ρόλος της πρωτεΐνης KCC2

Η KCC2 είναι κρίσιμη για τη ρύθμιση της διέγερσης και της αναστολής στους νευρώνες.
Η μελέτη διαπίστωσε ότι:

• Η μείωση των επιπέδων της KCC2 οδηγεί σε αυξημένη ενεργοποίηση νευρώνων ντοπαμίνης.

• Η αυξημένη ντοπαμινεργική δραστηριότητα ενισχύει τον σχηματισμό νέων συσχετίσεων ανταμοιβής.

Αυτό σημαίνει ότι ο εγκέφαλος γίνεται πιο «ευαίσθητος» στα σήματα που συνδέονται με ανταμοιβές – μια διαδικασία που μπορεί να υποκρύπτει την επιρρέπεια στον εθισμό.

Πειραματικά ευρήματα σε τρωκτικά

Οι ερευνητές εξέτασαν ιστό εγκεφάλου τρωκτικών και διεξήγαγαν κλασικά πειράματα τύπου Παβλόφ. Στα πειράματα αυτά, ένας ουδέτερος ήχος προαναγγέλλει στους αρουραίους την άφιξη μιας ανταμοιβής (κύβος ζάχαρης).
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι:

• Οι αλλαγές στα επίπεδα KCC2 τροποποιούν τη νευρωνική πυροδότηση.

• Όταν οι νευρώνες δρουν συγχρονισμένα, οι «εκρήξεις» ντοπαμίνης είναι ισχυρότερες και αποτελούν βασικά σήματα εκμάθησης.

Αυτός ο μηχανισμός εξηγεί γιατί ορισμένες συσχετίσεις σχηματίζονται με ιδιαίτερη ευκολία ή παραμένουν παθολογικά ισχυρές.

Επίδραση φαρμάκων στους μηχανισμούς μάθησης

Η ομάδα διερεύνησε επίσης την επίδραση φαρμακευτικών ουσιών όπως οι βενζοδιαζεπίνες.
Προηγούμενες έρευνες είχαν ήδη δείξει ότι οι μεταβολές στην KCC2 μπορούν να τροποποιήσουν την ανταπόκριση του εγκεφάλου στη διαζεπάμη.
Η παρούσα μελέτη επεκτείνει αυτά τα ευρήματα δείχνοντας ότι:

• Το φάρμακο μπορεί να ενισχύσει τον συντονισμό της νευρωνικής δραστηριότητας,

• γεγονός που διευκολύνει την αποτελεσματικότερη μετάδοση πληροφοριών στο δίκτυο των νευρώνων.

Μεθοδολογική προσέγγιση

Η μελέτη ήταν ιδιαίτερα διεπιστημονική, συνδυάζοντας:

• ηλεκτροφυσιολογικές μετρήσεις,

• φαρμακολογικές παρεμβάσεις,

• φωτομετρία ινών,

• παρατήρηση συμπεριφοράς,

• υπολογιστικά μοντέλα,

• μοριακές αναλύσεις.

Οι συμπεριφορικές δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σε αρουραίους, που θεωρούνται πιο αξιόπιστοι από τα ποντίκια σε σύνθετες εργασίες ανταμοιβής.

Επιπτώσεις για τις νευροψυχιατρικές διαταραχές

Τα ευρήματα δίνουν νέα διάσταση στη μελέτη της εγκεφαλικής λειτουργίας:

• Αναδεικνύουν ότι η ποιοτική φύση της νευρωνικής πυροδότησης (π.χ. συγχρονισμός) είναι εξίσου σημαντική με το πόσο συχνά πυροδοτούν οι νευρώνες.

• Επισημαίνουν ότι διαταραχές στη λειτουργία της KCC2 και στον συγχρονισμό της ντοπαμινεργικής δραστηριότητας μπορεί να αποτελούν βασικούς μηχανισμούς που οδηγούν σε εθισμό ή άλλες ψυχολογικές παθήσεις.

Προοπτικές για θεραπευτικές παρεμβάσεις

Η καλύτερη κατανόηση της KCC2 και των σχετικών μηχανισμών μάθησης μπορεί να βοηθήσει στη:

• ανάπτυξη νέων στρατηγικών πρόληψης του εθισμού,

• αποκατάσταση υγιών νευρωνικών μηχανισμών,

• δημιουργία στοχευμένων θεραπειών για ένα ευρύ φάσμα εγκεφαλικών διαταραχών.