كيف يحرك الدوبامين نشاط الدماغ

اكتشف علماء الأعصاب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، باستخدام مستشعر التصوير بالرنين المغناطيسي المتخصص (MRI) ، كيف يؤثر الدوبامين الذي يتم إطلاقه عميقًا داخل الدماغ ، على مناطق الدماغ القريبة والبعيدة.

ويلعب الدوبامين العديد من الأدوار في الدماغ ، وأبرزها يتعلق بالحركة ، والتحفيز ، وتعزيز السلوك ، ومع ذلك حتى الآن كان من الصعب الدراسة بدقة ، كيف يؤثر تدفق الدوبامين على النشاط العصبي في جميع أنحاء الدماغ.

دراسات وأبحاث بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

وباستخدام تقنية جديدة ، وجد فريق MIT ، أن الدوبامين يبدو أنه يمارس تأثيرات كبيرة في منطقتين من قشرة الدماغ ، بما في ذلك القشرة الحركية.[1]

صرح  ألان جاسانوف ، أستاذ علم الأحياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، وهو أيضًا عضو مشارك في معهد ماكغفرن لأبحاث الدماغ بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، وكاتب كبير للدراسة ، قال :  إن هناك الكثير من العمل على العواقب الخلوية الفورية لإطلاق الدوبامين ، ولكن هنا ما ننظر إليه هو عواقب ما يفعله الدوبامين على مستوى أوسع من الدماغ ، كالهندسة والعلوم المعرفية والعلوم والهندسة النووية.

وجد فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أنه بالإضافة إلى القشرة الحركية ، فإن منطقة الدماغ النائية الأكثر تأثرًا بالدوبامين ، هي القشرة المعزولة ، هذه المنطقة حاسمة للعديد من الوظائف المعرفية المتعلقة بإدراك الحالات الداخلية للجسم ، بما في ذلك الحالات الجسدية والعاطفية.

تتبع الدوبامين

مثل النواقل العصبية الأخرى ، يساعد الدوبامين الخلايا العصبية ، على التواصل مع بعضها البعض عبر مسافات قصيرة ، يحظى الدوبامين باهتمام خاص لعلماء الأعصاب ، بسبب دوره في التحفيز والإدمان والعديد من الاضطرابات العصبية التنكسية ، بما في ذلك مرض باركنسون ، ويتم إنتاج معظم الدوبامين في الدماغ ، وفي الدماغ المتوسط عن طريق الخلايا العصبية التي تتصل بالجسم ، حيث يتم إطلاق الدوبامين.

سد الثغرات من خلال الدراسات حول الدوبامين

ولسنوات عديدة ، يعمل مختبر جاسانوف على تطوير أدوات لدراسة كيفية تأثير الظواهر الجزيئية ، مثل إطلاق الناقل العصبي على الوظائف على مستوى الدماغ ، وعلى المستوى الجزيئي ، كما يمكن للتقنيات الموجودة أن تكشف كيف يؤثر الدوبامين على الخلايا الفردية ، وعلى نطاق الدماغ بأكمله ، ويمكن أن يكشف التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) ، مدى نشاط منطقة معينة من الدماغ.

ومع ذلك ، كان من الصعب على علماء الأعصاب ، تحديد كيفية ارتباط نشاط الخلية الواحدة ، والوظيفة على مستوى الدماغ.

يقول جاسانوف: هناك عدد قليل جدًا من الدراسات على مستوى الدماغ ، حول وظيفة الدوبامين ، أو أي وظيفة كيميائية عصبية ، ويرجع ذلك في جزء كبير منه إلى أن الأدوات غير موجودة. “إننا نحاول سد الثغرات”.

منذ حوالي 10 سنوات ، طور مختبره أجهزة استشعار التصوير بالرنين المغناطيسي ، التي تتكون من البروتينات المغناطيسية التي يمكن أن ترتبط بالدوبامين ، عندما يحدث هذا الارتباط ، تضعف التفاعلات المغناطيسية لأجهزة الاستشعار مع الأنسجة المحيطة ، مما يعتم إشارة التصوير بالرنين المغناطيسي للأنسجة ، وهذا يسمح للباحثين بمراقبة مستويات الدوبامين باستمرار في جزء معين من الدماغ.

الدراسات الحديثة حول تأثير الدوبامين على نشاط الدماغ

في دراستهم الجديدة ، شرع لي وجاسانوف في تحليل كيفية تأثير الدوبامين في جسم الفئران على الوظيفة العصبية محليًا ، وفي مناطق أخرى من الدماغ ، أولاً قاموا بحقن أجهزة استشعار الدوبامين في المخطط ، الذي يقع عميقًا داخل الدماغ ، ويلعب دورًا مهمًا في التحكم في الحركة.[2]

ثم حفزوا كهربائيًا جزءًا من الدماغ ، يسمى منطقة ما تحت المهاد ، وهي تقنية تجريبية شائعة لمكافأة السلوك ، وتحفيز الدماغ على إنتاج الدوبامين ،  ثم استخدم الباحثون مستشعر الدوبامين لقياس مستويات الدوبامين في جميع أنحاء المخطط.

كما أجروا التصوير بالرنين المغناطيسي التقليدي ، لقياس النشاط العصبي في كل جزء من المخطط ، واندهشوا عندما وجدوا أن تركيزات الدوبامين العالية ، لم تجعل الخلايا العصبية أكثر نشاطًا ، ومع ذلك  فإن ارتفاع مستويات الدوبامين ، جعلت الخلايا العصبية تبقى نشطة لفترة أطول من الزمن.

وهنا صرح جاسانوف وقال : عندما تم إطلاق الدوبامين ، كانت هناك مدة أطول للنشاط ، مما يشير إلى استجابة أطول للمكافأة ، وقد يكون لذلك علاقة بكيفية ترويج الدوبامين للتعلم ، وهي إحدى وظائفه الرئيسية.

تأثيرات بعيدة المدى

بعد تحليل إطلاق الدوبامين في المخطط ، بدأ الباحثون لتحديد هذا الدوبامين قد يؤثر على أماكن أبعد في الدماغ ، وللقيام بذلك قاموا بإجراء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي على الدماغ ، أثناء رسم خرائط إطلاق الدوبامين في المخطط.

ويقول جاسانوف : من خلال الجمع بين هذه التقنيات ، يمكننا استكشاف هذه الظواهر بطريقة لم يتم القيام بها من قبل.

والمناطق التي أظهرت أكبر زيادة في النشاط استجابة للدوبامين ، كانت القشرة الحركية ، والقشرة الجزرية ، إذا تم التأكيد في دراسات إضافية ، يمكن أن تساعد النتائج الباحثين على فهم آثار الدوبامين في الدماغ البشري ، بما في ذلك أدواره في الإدمان والتعلم.

يقول جاسانوف : يمكن أن تؤدي نتائجنا إلى مؤشرات حيوية ، ويمكن رؤيتها في بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي ، ويمكن أن تكون هذه الارتباطات لوظائف الدوبامين مفيدة ، لتحليل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لدى الحيوانات والبشر.

وظائف الدوبامين

كما ذكرنا سابقًا أن الدوبامين ، هو ناقل عصبي يطلقه الدماغ ، ويلعب عددًا من الأدوار في البشر والحيوانات الأخرى ، ومن  بعض وظائفه البارزة في :
الحركة ، ذاكرة ، مكافأة ممتعة ، السلوك والإدراك ، انتباه ، تثبيط إنتاج البرولاكتين ، ينام ، مزاج ، تعلم ، وزيادة ونقص هذه المادة الكيميائية الحيوية ، هو سبب للعديد من حالات المرض ، كما يعد مرض باركنسون ، وإدمان المخدرات ، بعض الأمثلة على المشكلات المرتبطة بمستويات الدوبامين غير الطبيعية. [3]

إنتاج الدوبامين

ويتم إنتاج الدوبامين في الخلايا العصبية الدوبامينية ، في المنطقة القطنية البطنية (VTA) ، من الدماغ المتوسط ، المادة السوداء للجزر النواة ، والنواة المقوسة ، في منطقة ما تحت المهاد.

الدوبامين والإدمان

يمنع الكوكايين والأمفيتامينات إعادة امتصاص الدوبامين ، فالكوكايين هو مانع نقل الدوبامين ، الذي يمنع امتصاص الدوبامين بشكل تنافسي لزيادة وجود الدوبامين.

كما يزيد الأمفيتامين من تركيز الدوبامين في الفجوة المشبكية ، ولكن بآلية مختلفة ، تتشابه الأمفيتامينات في بنية الدوبامين ، وبالتالي يمكن أن تدخل العصبون قبل المشبكي عبر ناقلات الدوبامين ، عن طريق الدخول ، تجبر الأمفيتامينات جزيئات الدوبامين على الخروج من حويصلات التخزين ، من خلال زيادة وجود الدوبامين كلاهما يؤدي إلى زيادة المشاعر والإدمان.

الدوبامين والذاكرة

تساعد مستويات الدوبامين في الدماغ ، وخاصة قشرة الفص الجبهي ، في تحسين الذاكرة العاملة ، ومع ذلك هذا توازن دقيق ومع زيادة المستويات أو انخفاضها ، إلى مستويات غير طبيعية ، تعاني الذاكرة.

الدوبامين والانتباه

يساعد الدوبامين في التركيز والانتباه ، وتساعد الرؤية على استجابة الدوبامين في الدماغ ، وهذا بدوره يساعد المرء على التركيز وتوجيه انتباهه ، وقد يكون الدوبامين مسؤولًا عن تحديد ما يبقى في الذاكرة قصيرة المدى ، بناءً على استجابة متخيلة لمعلومات معينة ، ويُعتقد أن تركيزات الدوبامين المنخفضة في قشرة الفص الجبهي تساهم في اضطراب نقص الانتباه.

الدوبامين والإدراك

يتحكم الدوبامين في الفصوص الأمامية للدماغ في تدفق المعلومات من مناطق أخرى من الدماغ ، وتؤدي اضطرابات الدوبامين في هذه المنطقة إلى انخفاض الوظائف العصبية المعرفية ، خاصة الذاكرة والانتباه وحل المشكلات.

ومستقبلات D1 ومستقبلات D4 هي المسؤولة عن التأثيرات الإدراكية للدوبامين ، كما تعمل بعض الأدوية المضادة للذهان المستخدمة في حالات مثل الفصام كمضادات الدوبامين ، وتعمل مضادات الذهان القديمة المعروفة باسم مضادات الذهان النموذجية في الغالب على مستقبلات D2 ، بينما تعمل الأدوية غير النمطية أيضًا على مستقبلات D1 و D3 و D4.