أفاد باحثون في مركز جورج تاون الطبي الجامعي أن التغييرات في بروتين الدماغ KCC2 يمكن أن تغير قوة ربط الإشارات اليومية بالمكافآت. في دراسة نُشرت في 9 ديسمبر في Nature Communications، أظهروا أن انخفاض نشاط KCC2 في الفئران يرتبط بزيادة إطلاق الخلايا العصبية الدوبامينية وتعلم أقوى للإشارة-المكافأة، مما يقدم أدلة على آليات قد تكون متورطة أيضًا في الإدمان وغيرها من الاضطرابات النفسية.
قاد الفريق أليكسي أوستروموف، دكتوراه، أستاذ مساعد في قسم علم الصيدلة والفسيولوجيا في كلية الطب بجامعة جورج تاون، دراسة حول كيفية ربط الدماغ للإشارات بالنتائج المجزية.
يركز العمل على KCC2، وهو ناقل مشترك للبوتاسيوم-الكلوريد الذي يساعد في تنظيم مستويات الكلوريد داخل الخلايا العصبية وبالتالي يؤثر على كيفية تشكيل الإشارات المثبطة لنشاط الدائرة العصبية.
وفقًا لمواد من مركز جورج تاون الطبي الجامعي وورقة Nature Communications، وجد المحققون أن التغييرات في عملية التعلم يمكن أن تحدث عندما تتغير مستويات KCC2. في علاقة عكسية، انخفض وظيفة KCC2 في الخلايا العصبية المثبطة في المنتصف الدماغي ارتبط بزيادة الإطلاق والتزامن في الدوائر التي تؤثر على الخلايا العصبية الدوبامينية، مما يؤدي إلى استجابات متعلقة بالمكافآت أقوى وتشكيل ارتباطات جديدة إشارة-مكافأة في الفئران.
لاستكشاف هذه الآليات، جمع الباحثون دراسات على أنسجة الدماغ للقوارض مع تجارب كلاسيكية بافلوفية إشارة-مكافأة في الفئران. في هذه الاختبارات السلوكية، أشار صوت قصير إلى أن مكعب سكر على وشك التسليم، مما سمح للفريق بمراقبة كيفية تغير النشاط العصبي بينما تعلمت الحيوانات ربط الإشارة بالمكافأة.
بالإضافة إلى سرعة إطلاق الخلايا العصبية العامة، وجدت الدراسة أنه عندما تعمل الخلايا العصبية في نمط منسق، يمكنها تضخيم نشاط الدوبامين. انفجارات قصيرة ومتزامنة من هذه الدوائر ارتبطت باستجابات دوبامين أقوى للمكافآت والإشارات التنبؤية بالمكافآت، والتي يفسرها المؤلفون كإشارات تعلم قوية تساعد الدماغ على تخصيص قيمة لتجارب معينة.
"قدرتنا على ربط إشارات أو محفزات معينة بتجارب إيجابية أو مجزية هي عملية أساسية في الدماغ، وتتعطل في العديد من الحالات مثل الإدمان والاكتئاب والفصام"، قال أوستروموف، وفقًا لبيان صحفي من جورج تاون. لاحظ أن أعمال سابقة تشير إلى أن إساءة استخدام المخدرات يمكن أن تغير KCC2، مما يسمح ربما للمواد المسببة للإدمان بالتدخل في عمليات التعلم الطبيعية.
كما استكشف الباحثون كيف تؤثر الأدوية التي تعمل على مستقبلات محددة، بما في ذلك البنزوديازيبين ديازيبام، على تنسيق إطلاق الخلايا العصبية. أشارت تجارب سابقة من المجموعة إلى أن التغييرات في إنتاج KCC2، والتغييرات الناتجة في النشاط العصبي، يمكن أن تغير كيفية إنتاج ديازيبام لتأثيراته المهدئة. يبني الدراسة الجديدة على ذلك العمل من خلال إظهار أن، أثناء التعلم، التغييرات في توازن الكلوريد التابع لـKCC2 في شبكات مثبطة المنتصف الدماغي يمكن أن تعيد تشكيل كيفية استجابة دوائر الدوبامين للإشارات والمكافآت.
للوصول إلى استنتاجاتهم، استخدم الفريق مزيجًا من الإلكتروفيزيولوجيا، والصيدلانيات، وفتومترية الألياف، واختبارات سلوكية، ونمذجة حاسوبية، وتحاليل جزيئية. المؤلفة الأولى جويس وو، مرشحة دكتوراه في مختبر أوستروموف، لاحظت في تغطية جورج تاون للبحث أنه بينما تستخدم العديد من تجارب علم الأعصاب الفئران، اعتمد المجموعة على الفئران للمكونات السلوكية لأن الفئران تميل إلى الأداء بشكل أكثر موثوقية في مهام تعلم المكافآت الأطول أو الأكثر تعقيدًا، مما ينتج بيانات أكثر استقرارًا.
"مساعدتنا في تفسير لماذا تتشكل الارتباطات القوية والغير مرغوبة بسهولة، مثل عندما يجد مدخن يقرن دائمًا القهوة الصباحية بسجائر أن شرب القهوة فقط يثير رغبة قوية في التدخين"، قال أوستروموف في بيان صحفي. أضاف أن منع الارتباطات غير التكيفية إشارة-مخدر أو استعادة أنماط أصح من التواصل العصبي يمكن أن يساعد في تطوير علاجات أفضل للإدمان والاضطرابات ذات الصلة.
دُعمت الدراسة بمنح من المعاهد الوطنية للصحة، بما في ذلك MH125996 وDA048134، بالإضافة إلى NS139517 وDA061493، ومن قبل مؤسسة بحوث الدماغ والسلوك، ومؤسسة وايتهول، ومؤسسة بحوث الدماغ. بالإضافة إلى وو وأوستروموف، شمل المساهمون أجاي أوبريتي، دانيال ج. رييد، إيرين تشانغ، أيلون كيتيما صموئيل، هيلينا دي كارفالو شوخ، وكارولين سي. سوين. أفاد المؤلفون بعدم وجود مصالح مالية شخصية متعلقة بالدراسة.
