Menjelajahi peran dopamin dalam gerakan

ringkasan: Sebuah studi baru menjelaskan bagaimana dopamin mempengaruhi urutan gerakan, menawarkan harapan untuk pengobatan penyakit Parkinson (PD). Para peneliti mencatat bahwa dopamin tidak hanya menstimulasi gerakan, tetapi juga mengontrol panjang dan aspek tindakan, mengaktifkan neuron yang berbeda untuk memulai gerakan dan menerima imbalan.

Melalui eksperimen inovatif yang melibatkan tikus hasil rekayasa genetika, tim menemukan bahwa efek dopamin pada gerakan bersifat spesifik sisi, meningkatkan tindakan di sisi lain tubuh tempat neuron aktif.

Temuan ini menggarisbawahi peran kompleks dopamin dalam pergerakan dan potensinya untuk mengembangkan terapi yang ditargetkan untuk penyakit Parkinson, dengan fokus pada pemulihan fungsi motorik tertentu.

Fakta-fakta kunci:

1. Dopamin dan urutan gerakan: Sinyal dopamin secara langsung mempengaruhi panjang dan permulaan rangkaian gerakan, menunjukkan peran yang tepat di luar motivasi umum.
2. Efek samping dopamin: Penelitian ini mengungkapkan bahwa efek dopamin pada gerakan adalah kebalikannya, yang berarti bahwa dopamin secara khusus meningkatkan gerakan pada sisi tubuh yang berlawanan dimana neuron dopamin aktif.
3. Potensi untuk terapi PD yang ditargetkan: Memahami peran berbeda dari neuron dopamin yang berhubungan dengan gerakan dan yang berhubungan dengan penghargaan membuka jalan baru untuk menciptakan terapi PD yang mengatasi gangguan motorik tertentu.

sumber: Pusat Champalimaud untuk Yang Tidak Diketahui

Bayangkan tindakan berjalan. Ini adalah sesuatu yang kebanyakan orang sehat lakukan tanpa berpikir dua kali. Namun, ini sebenarnya adalah proses kompleks yang melibatkan sistem saraf dan fisiologis berbeda. Penyakit Parkinson adalah suatu kondisi di mana otak secara perlahan kehilangan sel-sel tertentu yang disebut neuron dopamin, sehingga mengakibatkan penurunan kekuatan dan kecepatan gerakan.

Namun, ada aspek penting lain yang terpengaruh: lamanya prosedur. Seseorang dengan penyakit Parkinson mungkin tidak hanya bergerak lebih lambat, tetapi mungkin juga mengambil lebih sedikit langkah dalam rangkaian berjalan atau kejang sebelum berhenti.

Studi ini menunjukkan bahwa sinyal dopamin secara langsung mempengaruhi panjang rangkaian gerakan, membawa kita selangkah lebih dekat untuk membuka target terapi baru untuk meningkatkan fungsi motorik pada penyakit Parkinson.

“Dopamin terkait erat dengan penghargaan dan kesenangan, dan sering disebut sebagai neurotransmitter 'perasaan baik',” kata Marcelo Mendonça, penulis pertama studi tersebut. “Tetapi bagi individu yang kekurangan dopamin dan menderita penyakit Parkinson, gangguan motorik adalah yang paling berpengaruh. .” Kualitas hidup mereka. Salah satu aspek yang selalu menarik minat kami adalah konsep berpihak.

“Pada penyakit Parkinson, gejala muncul secara asimetris, seringkali dimulai pada satu sisi tubuh sebelum sisi tubuh lainnya. Dengan penelitian ini, kami ingin mengeksplorasi teori bahwa sel dopamin tidak hanya memotivasi kita untuk bergerak, sel-sel tersebut secara khusus mendorong gerakan pada sisi lain. sisi tubuh.

Sorot otak

Untuk mencapai tujuan ini, para peneliti mengembangkan tugas perilaku baru, yang mengharuskan tikus yang bergerak bebas menggunakan satu kaki pada satu waktu untuk menekan tuas guna memperoleh hadiah (setetes air gula). Untuk memahami apa yang terjadi di otak selama tugas ini, para peneliti menggunakan pencitraan foton tunggal, mirip dengan memberikan mikroskop kecil yang dapat dipakai pada tikus.

Mikroskop ini diarahkan ke substantia nigra pars compacta (SNc), area kaya dopamin yang terletak jauh di dalam otak yang secara signifikan terkena penyakit Parkinson, memungkinkan para ilmuwan melihat aktivitas sel otak secara real time.

Mereka merekayasa genetika pada tikus-tikus ini sehingga neuron dopamin mereka menyala ketika mereka aktif, menggunakan protein khusus yang bersinar di bawah mikroskop. Artinya, setiap kali tikus hendak menggerakkan kakinya atau berhasil memperoleh hadiah, para ilmuwan dapat melihat neuron mana yang menyala dan bersemangat terhadap tindakan atau hadiah tersebut.

Mengamati neuron-neuron yang bersinar ini, penemuan-penemuan ini benar-benar memberikan pencerahan. “Ada dua jenis neuron dopamin yang bercampur di area otak yang sama,” kata Mendonça. “Beberapa neuron menjadi aktif ketika tikus hendak bergerak, sementara yang lain menyala ketika tikus menerima hadiahnya. Namun yang benar-benar menarik perhatian kami adalah bagaimana neuron-neuron ini bereaksi tergantung pada kaki mana yang digunakan tikus tersebut.”

Bagaimana dopamin memilih sisi

Tim mengamati bahwa neuron yang tereksitasi oleh gerakan menjadi lebih terang ketika tikus menggunakan kaki yang berlawanan dengan sisi otak yang dipantau. Misalnya, jika mereka melihat otak bagian kanan, neuron akan lebih aktif saat tikus menggunakan kaki kirinya, dan sebaliknya. Menggali lebih dalam, para ilmuwan menemukan bahwa aktivitas neuron yang berhubungan dengan gerakan ini tidak hanya menandakan permulaan gerakan, tetapi juga tampaknya menyandikan atau mewakili panjang urutan gerakan (jumlah tuas yang ditekan).

“Setiap kali tikus hendak menekan tuas dengan kakinya yang berlawanan dengan sisi otak yang kami amati, neuron menjadi lebih aktif,” jelas Mendonça. “Misalnya, neuron di sisi kanan otak menjadi lebih bersemangat ketika tikus tikus menggunakan kaki kirinya untuk menekan tuas.” Seringkali.

“Tetapi ketika tikus lebih banyak menekan tuas dengan kaki kanannya, neuron-neuron ini tidak menunjukkan peningkatan eksitasi yang sama. Dengan kata lain, neuron-neuron ini tidak hanya peduli pada apakah tikus itu bergerak, tetapi juga seberapa banyak ia bergerak dan terus bergerak.” sisi tubuh mana.”

Untuk mempelajari bagaimana hilangnya dopamin mempengaruhi pergerakan, para peneliti menggunakan racun saraf untuk secara selektif mengurangi sel-sel penghasil dopamin di satu sisi otak tikus. Metode ini meniru kondisi seperti penyakit Parkinson, di mana kadar dopamin menurun dan pergerakan menjadi sulit. Dengan melakukan hal tersebut, mereka dapat melihat betapa rendahnya dopamin mengubah cara tikus menekan tuas dengan kedua kakinya.

Mereka menemukan bahwa pengurangan dopamin di satu sisi menyebabkan lebih sedikit tekanan tuas dengan kaki di sisi lain, sementara kaki di sisi yang sama tetap tidak terpengaruh. Hal ini memberikan bukti lebih lanjut tentang efek samping dopamin pada penggerak.

Implikasi dan arah masa depan

Rui Costa, penulis senior studi tersebut, melanjutkan ceritanya: “Temuan kami menunjukkan bahwa neuron dopamin yang berhubungan dengan gerakan melakukan lebih dari sekedar memberikan motivasi umum untuk bergerak—mereka dapat memodulasi panjang rangkaian gerakan pada anggota tubuh kontralateral, misalnya. . . . . “Aktivitas neuron dopamin yang terkait dengan imbalan lebih global, dan tidak memihak satu pihak dibandingkan yang lain. Hal ini mengungkapkan peran neuron dopamin dalam pergerakan yang lebih kompleks daripada yang diperkirakan sebelumnya.”

“Berbagai gejala yang diamati pada pasien Parkinson mungkin terkait dengan hilangnya neuron dopaminergik, misalnya, yang lebih terkait dengan gerakan atau penghargaan,” kata Costa. Hal ini dapat mendorong strategi penanganan penyakit yang lebih sesuai dengan jenis neuron dopamin yang hilang, terutama sekarang kita mengetahui bahwa terdapat berbagai jenis neuron dopamin yang ditentukan secara genetis di otak.

Tentang penelitian dopamin dan berita ilmu saraf

pengarang: Heidi Muda
sumber: Pusat Champalimaud untuk Yang Tidak Diketahui
komunikasi: Heidi Young – Pusat Champalimaud yang Tidak Diketahui
gambar: Gambar dikreditkan ke Berita Neuroscience

Pencarian asli: Akses terbuka.
“Aktivitas neuron dopamin mengkodekan panjang rangkaian gerakan yang akan datang“Oleh Marcelo Mendonça dkk. Biologi saat ini

ringkasan

Aktivitas neuron dopamin mengkodekan panjang rangkaian gerakan yang akan datang

Highlight

• Sebuah tugas bergerak bebas dikembangkan di mana tikus mempelajari urutan kaki depan individu
• DAN yang termodulasi gerak mengkodekan panjang rangkaian gerakan yang sesuai
• Aktivitas DAN yang dimodulasi penghargaan tidak bersifat individual
• Penipisan dopamin melemahkan panjang urutan kontralateral, tetapi tidak ipsilateral

ringkasan

Neuron dopaminergik (DAN) di substansia nigra Par kompak (SNc) dikaitkan dengan kecepatan gerakan, dan hilangnya neuron ini menyebabkan lambatnya gerakan pada penyakit Parkinson (PD). Namun, aspek lain dari kekuatan gerakan juga terpengaruh pada penyakit Parkinson; Misalnya, rangkaian tindakan biasanya lebih pendek.

Namun, hubungan antara aktivitas DAN dan panjang rangkaian pergerakan tidak diketahui. Kami membayangkan aktivitas SNc DAN pada tikus yang dilatih dalam tugas operan yang bergerak bebas, yang bergantung pada urutan kaki depan individu.

Kami mendeteksi proporsi serupa dari SNC DAN yang meningkatkan aktivitasnya sebelum urutan ipsilateral atau kontralateral. Namun, besarnya aktivitas ini lebih tinggi untuk tindakan kontralateral dan terkait dengan panjang rangkaian kontralateral tetapi tidak dengan panjang rangkaian ipsilateral.

Sebaliknya, aktivitas DAN yang dimodulasi oleh imbalan, yang sangat berbeda dengan aktivitas yang dimodulasi oleh gerakan, tidak dilateralisasikan. Akhirnya, penipisan dopamin unilateral melemahkan panjang urutan kontralateral, tetapi tidak ipsilateral.

Hasil ini menunjukkan bahwa DAN inisiasi gerakan mengkodekan lebih dari sekedar sinyal stimulus umum dan mengaktifkan aspek gerakan yang sesuai.