Scoprire il sistema di ricompensa del cervello

La scoperta della neuroscienza della Colombia rompe la saggezza convenzionale.

Fonte: geralt / pixabay

Capire come funziona il sistema di ricompensa del cervello aiuta a far avanzare la ricerca scientifica nelle malattie neurodegenerative come il Parkinson e i campi della medicina, delle biotecnologie, dei prodotti farmaceutici e della psichiatria in generale. Oggi, i neuroscienziati hanno annunciato una nuova scoperta che altera viste comunemente condivise sul sistema di apprendimento della ricompensa del cervello. L’apprendimento delle ricompense non è limitato alle regioni del cervello selezionate. Invece, il cervello inizia ad imparare associazioni complesse nella corteccia somatosensoriale, l’area che gestisce il senso del tatto. Il gruppo di ricerca sulla neuroscienza della Mortimer B. Zuckerman, l’istituto di Mind Brain Behaviour della Columbia University composto da Randy Bruno, Clay Lacefield, Eftychios Pnevmatikakis e Liam Paninski, ha pubblicato i loro risultati su Cell Reports .

Quando senti le sensazioni del tatto, è dovuto alla corteccia somatosensoriale, un insieme di moduli della neocorteccia cerebrale. Le vedute neuroscientifiche convenzionali sono che la corteccia sensoriale gioca un ruolo relativamente semplice nel cervello, che serve principalmente a trasmettere informazioni sensoriali alla corteccia associativa, che quindi va alla corteccia frontale per l’elaborazione avanzata. La corteccia sensoriale, fino ad ora, non è stata associata al sistema di apprendimento della ricompensa del cervello.

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I ricercatori hanno studiato i topi con DNA introdotto artificialmente che consente di utilizzare indicatori fluorescenti per l’immagine dell’attività neuronale. Date le barriere e le sfide per condurre ricerche neuroscientifiche sull’uomo, i roditori sono spesso usati negli studi come proxy per i mammiferi. Nello studio sono stati monitorati i dendriti (estensioni branch-like dei neuroni) nella corteccia cerebrale somatosensoriale dei topi.

I neuroscienziati hanno prima addestrato i topi a localizzare un palo in una stanza buia (compito sensoriale), quindi muovono una leva per rilasciare l’acqua (la ricompensa). Come previsto, i dendriti nella corteccia somatosensoriale erano eccitati quando i baffi dei topi venivano a contatto con il palo. Ciò che era sorprendente e inaspettato era che gli stessi dendriti sparavano di nuovo quando i topi ricevevano la ricompensa di una goccia d’acqua.

La squadra ha quindi rimosso il palo e ha dato ai topi addestrati i premi dell’acqua. Ancor più imprevedibile era il fatto che i dendriti somatosensoriali dei topi addestrati si accendessero quando veniva data la ricompensa dell’acqua anche in assenza di un palo. Nei topi che non erano stati addestrati nel compito del whisker, la ricompensa dell’acqua non ha sparato i dendriti somatosensoriali. Queste osservazioni scientifiche hanno portato il team a concludere che l’associazione è stata acquisita o appresa.

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È interessante notare che questa svolta potrebbe portare alla scoperta di un nuovo neurotrasmettitore un giorno. I prodotti chimici che influenzano il percorso di ricompensa del cervello svolgono un ruolo importante nella motivazione e nella guida in risposta agli stimoli gratificanti. I neurotrasmettitori sono messaggeri chimici sintetizzati e rilasciati dai neuroni per inviare segnali ad altri neuroni, ghiandole o muscoli. Esempi di neurotrasmettitori includono serotonina, istamina, ossitocina, endorfine, epinefrina (adrenalina) e dopamina.

Secondo l’autore senior del giornale Randy Bruno, Ph.D., non c’è molta dopamina nella corteccia somatosensoriale. Il dott. Bruno spiega che un neuromodulatore ancora da scoprire nella corteccia somatosensoriale funziona in modo simile alla dopamina in altre aree del sistema di apprendimento della ricompensa del cervello. Ha in programma di concentrare la sua ricerca in questo settore.

Alcune delle sostanze più avvincenti, come nicotina, alcol, eroina, cocaina e barbiturici, attivano il sistema dopaminergico del cervello. La scoperta di un nuovo neuromodulatore che funzioni come la dopamina nel sistema di apprendimento della ricompensa cerebrale può aiutare a trovare nuovi modi per affrontare l’abuso di sostanze e la dipendenza in futuro.

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Riferimenti

Lacefield, Clay O., Pnevmatikakis, Eftychios A., Paninski, Liam, Bruno, Randy M .. “Recupero di apprendimento di rinforzo Somata e dendriti apicali attraverso strati di corteccia sensoriale primaria.” Rapporti sulle cellule. 19 febbraio 2019.

Zuckerman Institute della Columbia University (20 febbraio 2019). “Il nuovo studio sui topi rivela un posto inaspettato per l’apprendimento, la memoria nel cervello.” Recuperato dal 2 al 20-2019 da https://www.prnewswire.com/news-releases/new-study-in-mice-reveals-unexpected- luogo-per-learning-memory-in-the-brain-300798932.html

Bowman, Eric. “Le cinque sostanze più avvincenti al mondo.” CNN . 6 febbraio 2019.