脳の発見が依存症に光を当てる

新しい研究は、マウスにおけるさまざまなクラスの報酬の神経処理に光を当て、ヒトの物質使用障害の理解に潜在的な影響を与えます。

モルヒネやコカインのような薬物は、脳の報酬系を根本的に歪め、使用したいという衝動を生み出すと同時に、食べたり飲んだりする自然な衝動を狂わせます。

今回、研究者らは、そのような基本的な優先事項を再配置するためのハブとして機能する可能性のある共通の報酬経路を初めて特定した。

調査結果は次のとおりです。 科学。

ロックフェラー大学のジェフリー・F・フリードマン教授は、「食べ物や薬物などの自然な報酬が脳の同じ領域を活性化させる可能性があることは何十年も前から知られていた」と話す。

「しかし、私たちが今学んだのは、それらが驚くほど異なる方法で神経活動に影響を与えるということです。 ここで重要な点の 1 つは、依存性薬物がこれらの神経経路に病理学的影響を及ぼし、それは、たとえば、お腹が空いているときに食事をしたり、喉が渇いたときにコップ 1 杯の水を飲むことに対する生理学的反応とは異なるということです。」

前脳に位置する側坐核 (NAc) は、食べ物、セックス、社会的交流、依存性物質からの報酬とそれらに対する欲求の処理に関与しています。 NAcは、喜びと気分を調節する神経伝達物質であるドーパミンとセロトニンと密接に連携し、動機、強化、喜びを統合することによって意思決定に影響を与え、基本的に動物が日常的に気分が良い活動を繰り返し追求するように促します。

「NAcは、根底にあるドーパミン受容ニューロンが動物の行動を目標に向けて導き、洗練させる重要なノードです」とフリードマン研究室の大学院生、ボーウェン・タンは言う。 「私たちが理解できなかったことは、薬物への繰り返しの曝露がどのようにしてこれらのニューロンを破壊し、その結果薬物探索行動がエスカレートし、健康的な目標から遠ざかってしまうのかということでした。」

その疑問に答えるために、フリードマン氏とタン氏は、精神科医で薬物中毒とうつ病の分子神経生物学の専門家であるマウント・サイナイのエリック・J・ネスラー氏と協力した。 彼らは協力して、この分野でのこれまでの研究を妨げてきた技術的限界を克服するために、ロックフェラーのアリパシャ・ヴァジリに頼った。 Vaziri の研究室で開発された脳イメージング技術は、マウス皮質の大部分をリアルタイムで高解像度でキャプチャできる唯一のツールの 1 つです。 しかしこの場合、研究者には次の能力も必要でした。 ニューロンを記録する NAc の単一細胞解像度で神経活動を画像化するために、深い組織深度での観察が可能です。

「脳内の複雑に接続されたネットワークの理解を進めるには、離れた脳領域全体の神経活動だけでなく、より深い領域の神経活動も捕捉できる最先端の画像技術の革新が必要です」とヴァジリ氏は言う。

研究チームは最終的に、コカインとモルヒネがそれぞれ、マウス NAc の自然な報酬消費にも反応する特定のニューロンのサブセットを活性化することを発見しました。 コカインとモルヒネは両方とも、NAc の D1 中型有棘ニューロン (ポジティブな強化と動機付けに関与) を活性化しましたが、モルヒネは D2 中型有棘ニューロン (報酬刺激に対する反応の減衰または阻害に関与) も活性化しました。

NAc におけるこの細胞型特異的応答は予想外でした。

「薬物と自然の報酬は両方とも中型棘状ニューロンの重複するセットを活性化しますが、コカインとモルヒネはそれぞれ異なる種類の細胞を活性化します。」 タンは言います。

「NAc内でのそれらの異なる作用は、薬物によって引き起こされる多様な神経力学が、最終的に自然の報酬に関して観察されるさまざまな行動的および生理学的結果をどのように形成するかを強調しています。」

その後、研究者らは、FOS-Seq、CRISPR摂動、snRNAseqなどの最先端の分子技術とゲノム技術を組み合わせて、薬物中毒がどのように自然な衝動を歪めるのかを初めて特定し続けた。神経可塑性は、ニューロンが学習と記憶を強化するプロセスとして重要な役割を果たします。

Rhebとして知られるこの遺伝子を発現するニューロンを薬物が活性化すると、mTORとして知られる経路が刺激され、ニューロンが食物や水からの刺激を伝達、学習、記憶する方法が変化すると考えられます。 これは、マウスと人間がなぜそうなるのかを説明するかもしれません。 依存症 これらの物質は、脳が報酬として強化すべき刺激である飲食の必要性をほとんど忘れているようです。

研究チームは現在、他の脳領域がどのように連携して依存症に影響を与えるかを特定することによって、依存症神経科学の細胞生物学をさらに深く掘り下げることを計画している。

「私たちが進行中の研究の大部分は、情報の複雑な流れが脳細胞の価値計算にどのように組み込まれるのか、そしてその重要なメカニズムがどのようにして薬物が自然な報酬の処理を追い越して依存症につながるのかを定義することに向けられるでしょう」とネスラー氏は言う。

ソース： ロックフェラー大学