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Wissenschaftler legen Gehirnstromkreis für Risikopräferenz in den Ratten fest

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Als Ratten ausgebildet wurden, um zwischen den hoch- und mit geringem Risiko Wahlen zu wählen, während ein Stromkreis in ihren Gehirnen überwacht und manipuliert wurde, bestimmte ein spezifisches Signal in diesem Stromkreis ihre Wahl.

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Forscher bei Stanford University haben eine kleine Gruppe Nervenzellen in einer spezifischen Gehirnregion von Ratten identifiziert, deren, Tätigkeit oder Mangel an ihm signalisierend, die beträchtliche Masse von Unterschieden bezüglich der risikobereiten Präferenzen unter den Tieren erklärt.

Diese Tätigkeit sagt nicht nur voraus, aber bestimmt effektiv, ob ein Tier sich entscheidet, eine Möglichkeit oder einen Stock mit der sicheren Wahl zu nehmen.

Die Ergebnisse erweitern auf die nichtinvasive Forschung, die vorher in Menschen geleitet wird. „Menschen und Ratten lassen ähnliche Gehirnstrukturen betroffen,“ sagte Karl Deisseroth, MD, Doktor, Professor von Biotechnik und der Psychiatrie und der Verhaltensforschungen. „Und wir fanden, dass eine Droge, die bekannt ist, um Risikopräferenz in den Leuten zu erhöhen, den gleichen Effekt auf die Ratten hatte. So jedes Anzeichen ist, dass diese Ergebnisse zu den Menschen relevant sind.

„Riskantes Verhalten hat seine Momente, in denen es wertvoll ist,“ er hinzufügte. „Als Spezies, würden wir nicht gekommen sein, insoweit wir haben ohne es.“

Aber eine Neigung für risikoreiches Verhalten kann beschädigen sagte auch Deisseroth, einen übenden Psychiater. „Ich habe Patienten gesehen, wer anomal hoch-Risiko-suchende Tätigkeit Unfälle, Sucht und die Sozial-, Finanz- oder beruflichen Ausfälle ergab, die aussetzten sie viel Schaden und Schuld.“

Die Forschung wird in einem Papier beschrieben, das online am 23. März in der Natur veröffentlicht wird. Deisseroth ist der ältere Autor. Der führende Autor ist Student im Aufbaustudium Kelly Zalocusky.

Indem sie Licht nicht nur auf warf, wie einzelne Entscheidungen getroffen werden, aber auf, warum Einzelpersonen in ihren globalen risikobereiten Profilen sich unterscheiden, könnte die Studie ein besseres Verständnis einiger psychiatrischer Bedingungen zur Verfügung stellen und führen, um Medikationen zu verbessern, um sie zu behandeln. Und in der Tat könnte sie Forschern helfen, den Effekt von Drogen abzuschwächen, die Risikopräferenzen beeinflussen. Zum Beispiel kann eine Droge, die Pramipexol, vorgeschrieben für Parkinson-Krankheit und andere Gehirnstörungen genannt wird, das spielende Problem verursachen.

Appetit auf Risiko unterscheidet sich

Einzelpersonen schwanken in ihren Appetit auf Risiko, sagten Deisseroth, das AVW. Chen Professor und ein Howard Hughes Medical Institute-Forscher. Die meisten erwachsenen Menschen sind verhältnismäßig risikoscheu. Eine Wahl zwischen einem stabilen Gehalt oder einem schwankenden freiberuflich tätigen Einkommen sagen wir gegeben, das wahrscheinlich ist, ungefähr gleich oder sogar ein wenig größer oben langfristig sein zu wickeln, wählen Einzelpersonen normalerweise die bezahlte Wahl aus.

Riskantes Verhalten hat seine Momente, in denen es wertvoll ist.

Das ist Evolutionssinnvoll, sagte Deisseroth. „Man kann die lange Sicht nicht immer vertreten. In einer immer-ändernden Welt, die mit den Gefahren reichen von Verhungern zu Fleischfresser, selbst wenn eine riskantere Wahl eine höhere erwartete Rückkehr im Laufe der Zeit gefüllt wird hat, kann man nicht immer leben lang genug, um sie zu nutzen,“ er sagte.

Jedoch neigt eine Minderheit innerhalb jedes die studierten Spezies, Risiko zu bevorzugen. Und sogar wählen in großem Maße risikoscheue Einzelpersonen manchmal riskantere Wahlen.

Die Forscher konzentrierten sich auf einen Komplex des Gehirnschaltkreises bekannt als das Belohnungssystem, das von jedem lebenden Geschöpf von Fliegen zu Menschen geteilt wird. Die Evolutionserhaltung dieses Schaltkreises liegt an seiner wesentlichen Rolle im Verhalten der leitenden Einzelpersonen und in der Gewährleistung des Überlebens der Spezies, indem sie angenehme Empfindungen verursacht und Motivation in Erwiderung auf die Erwartung oder die Realisierung des Verhaltens wie Essen und Anschluss auflädt.

Vergüten Sie Schlüsselnervenfläche des Systems

Eine Kerneigenschaft des Belohnungssystems ist eine Nervenfläche, die von einer Tiefgehirnstruktur projektiert, die den ventralen tegmental Bereich zu einer anderen Struktur im Forebrain, das Nucleus accumbens genannt wird. Nervenzellen in dieser Fläche können ein chemisches genanntes Dopamin absondern, das an die Oberflächenrezeptoren bindet, die auf einigen Nervenzellen im Nucleus accumbens liegen. Dieses zündet der Reihe nach Tätigkeit innerhalb der Zellen an, die Dopaminempfänger beherbergten. Die Empfänger fallen hauptsächlich in zwei Kategorien, DR1 und DR2, die größtenteils auf verschiedenen Zellen gefunden werden.

Zeichnen auf Andeutungen von der medizinischen Literatur — einschließlich vorhergehende menschliche Gehirnbildgebungsforschung durch Studienmitverfasser und außerordentlichen Professor von Psychologie Brian Knutson, Doktor, erhöhte Tätigkeit im Nucleus accumbens anzeigend, als Leute erwogen, Risiken einzugehen — die Forscher stellten herein auf Tätigkeit in den DR2-containing Nervenzellen im Nucleus accumbens während des Entscheidungsprozesses auf Null ein. Sie benutzten eine einzelne, Haar-dünne Glasfaser, die dort im Nucleus accumbens der Ratten zu beiden elektrochemischen Signalen des Monitors eingepflanzt wurde — eine Technik nannte Faserphotometrie — und kopieren Sie genau das TIMING und die Größe dieser natürlich vorkommenden Signale durch anregende Zellen mit leicht- eine Technik, die optogenetics genannt wird. Mit beide Techniken wurden in Deisseroths Labor vorangegangen.

Die Wissenschaftler visierten Zellen DR2 in den Ratten, die für Faser Photometrie und optogenetics mit einer dünnen ausgebildet worden und gepasst worden waren, eingepflanzten Glasfaser an, die die Ratten sich frei bewegen ließ. Die Experimente, die folgten, wurden von Zalocusky und von ihren Kollegen einschließlich Knutson und Deisseroth entworfen.

Mmmmm, Zuckerwasser

Die Ratten konnten eine Sitzung einleiten, indem sie ihre Nase in ein Loch stießen, an dem Hebel des Punktes zwei heraus knallen würden. Einen Hebel ziehend, lernten die Ratten bald, ergaben eine zuverlässige Dosis des Zuckerwassers, immer die selbe Größe. Das Ziehen des anderen Hebels würde eine viel kleinere Zuckerwasserdosis meistens, aber ein viel größeres von Zeit zu Zeit erbringen. Das System wurde, damit jeder Hebel einer Ratte den gleichen Gesamtprofit erwerben würde, schließlich gegründet.

Sobald ausgebildet, ungefähr prüften zwei drittel der Ratten risikoscheues und durchweg wählten das stabil-zahlende „Gehalt.“ Das restliche ein Drittel war Risiko-suchende „freiberuflich tätige“ Arten. Wenn die Forscher die Ratten betrogen, indem sie die Profite der Hebel aufhoben, reagierten die Ratten, indem sie Hebel, jeden schalteten, der seinen eigenen bevorzugten Belohnungszeitplan befolgt.

Gelegentlich obwohl, eine Ratte jeder Art heraus die vernachlässigte Wahl überprüfen würde. Wenn eine risikoscheue Ratte, die auf diese Weise experimentiert, geschah, glücklich zu erhalten und einen Windschlag zu ernten, würde er diesen Hebel noch einmal versuchen; wenn er einen Hungerlohn empfing, ging er schnell zum „Gehalts“ Hebel zurück. Einfach-gekommen, einfach-gehen Risikosucher waren verhältnismäßig unbeeindruckt durch klein-als-vorweggenommene Belohnungen. Wie einige Leute gibt eine Risiko-suchende Ratte auf einer Pechsträhne nicht so leicht auf.

Änderung von Risikopräferenzen der Ratten

Faser-photometrische Beobachtung zeigte an, dass — während des ungefähr 1 zweiter Teil nachdem eine Ratte den Versuch einleitete, aber bevor er ein wurde ziehen gelassen oder eines anderen Hebels — Tätigkeit in den DR-2-containing Nervenzellen des Nucleus accumbens wurde erheblich in risikoscheuem, aber in nicht Risiko-suchendem, Ratten erhöht. Dieses Raster, indem sie optogenetically Zellen DR-2 mit Laserlichtimpulsen nachahmend anregten, veranlaßten die Forscher Risiko-suchende Ratten, risikoscheu zu werden. Ihr spielender Hang ging zurück, sobald die Laser-Impulse eingestellt wurden. Stimulierung die gleichen Zellen in den Ratten, die bereits im Wesentlichen produziert keiner Änderung in ihrem Verhalten risikoscheues waren.

Es schaut, als wenn wir ein Gehirnsignal gefunden haben, dass, in den meisten Einzelpersonen, einem Gedächtnis einer ausfallen riskanten Wahl entspricht.

Demgegenüber wandelte das Liefern von Pramipexol (eine DR2-stimulating Droge, die riskantes Verhalten in den Leuten fördert), direkt an das Nucleus accumbens der Ratten vorübergehend Risiko-avoiderratten in Risikosucher um und verringerte auch die Größe des Signals in ihrem Nucleus accumbens. Ein DR1-stimulating Mittel hatte keinen solchen Effekt.

„Es schaut, als wenn wir ein Gehirnsignal, dass, in den meisten Einzelpersonen, einem Gedächtnis einer ausfallen riskanten Wahl entspricht,“ sagten Deisseroth gefunden haben. „Es scheint, das Gedächtnis dieses neuen ungünstigen Ergebnisses darzustellen, später verkündet gerade am richtigen Zeitpunkt, wenn es kann und tut, ändert eine bevorstehende Entscheidung.“

Das Signal war in den risikoscheuen Ratten am höchsten, denen ein enttäuschendes Ergebnis auf dem vorhergehenden Versuch behandelt worden waren, und war in den Risiko-suchenden Ratten schwach, es sei denn, dass gezwungen in Bestehen durch optogenetic Anregung. Dieses Signal konnte als Führer für das Verständnis der interpersonellen Variabilität in Risiko-suchendem dienen. „Es auch wäre möglicherweise möglich, diese Tierprobe zu verwenden, um, wie verschiedene Drogen menschliches risikobereites beeinflussen können,“ Zalocusky vorauszusagen sagte.

Andere Stanford-Mitverfasser der Studie sind Labormanager Charu Ramakrishnan und Habilitationsgelehrte Talia Lerner, Doktor und Thomas Davidson, Doktor.

Die Studie wurde von den nationalen Instituten der Gesundheit (Bewilligungen 2R01MH086373, 1F31MH105151 und 5R37DA035377), die National Science Foundation, die Verteidigungs-moderne Forschungsprojekt-Agentur, das Stanford Neuroscience Institute Big Ideas-Kapital, Stanford Neuroscience Program, das Wiegers-Familien-Kapital, das Nancy und James Grosfeld Foundation und H.L. Snyder Medical Foundation finanziert.

Stanfords Abteilungen von Biotechnik und der Psychiatrie und der Verhaltensforschungen und der Universität, die das neurale Code-Programm stützten knackt auch, die Arbeit. Die Abteilung von Biotechnik wird gemeinsam durch die medizinische Fakultät und die Ingenieurschule bearbeitet