Szlaki dopaminergiczne - Dopaminergic pathways

Ścieżki dopaminergiczne (szlaki dopaminergiczne, projekcje dopaminergiczne) w ludzkim mózgu są zaangażowane zarówno w procesy fizjologiczne, jak i behawioralne, w tym ruch, poznanie, funkcje wykonawcze, nagradzanie, motywację i kontrolę neuroendokrynną. Każda ścieżka to zestaw neuronów projekcyjnych , składający się z pojedynczych neuronów dopaminowych .

Istnieją cztery główne szlaki dopaminergiczne:

Główne szlaki dopaminergiczne ludzkiego mózgu.

· Szlak mezolimbiczny ,

· Szlak mezokortykalny ,

· Szlak nigrostriatalny i

· Szlak tuberoinfundibularny .

Inne szlaki dopaminergiczne obejmują hypothalamospinal oddechowych i ścieżki incertohypothalamic .

Choroba Parkinsona , zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD), zespół nadużywania substancji ( uzależnienie ) i zespół niespokojnych nóg (RLS) można przypisać dysfunkcji określonych szlaków dopaminergicznych.

Neurony dopaminergiczne szlaków dopaminergicznych syntetyzują i uwalniają neuroprzekaźnik dopaminy . Enzymy hydroksylaza tyrozynowa i dekarboksylaza dopa są wymagane do syntezy dopaminy. Oba te enzymy są wytwarzane w ciałach komórkowych neuronów dopaminowych. Dopamina jest magazynowana w cytoplazmie i pęcherzykach w zakończeniach aksonów. Uwalnianie dopaminy z pęcherzyków jest wyzwalane przez depolaryzację błony wywołaną propagacją potencjału czynnościowego. W aksonów neuronów dopaminowych rozciągać się na całej długości do wyznaczonego szlaku.

Ścieżki

Sześć szlaków dopaminergicznych wymieniono poniżej.

Nazwa ścieżki Opis Powiązane procesy Zaburzenia towarzyszące

Projekcja mezokortykolimbiczna

Szlak mezolimbiczny
Szlak mezolimbiczny przenosi dopaminę z brzusznego obszaru nakrywki (VTA), który znajduje się w śródmózgowiu , do prążkowia brzusznego , który obejmuje zarówno jądro półleżące, jak i guzek węchowy . Przedrostek „meso” w słowie „mezolimbiczny” odnosi się do śródmózgowia lub „środkowego mózgu”, ponieważ „meso” oznacza po grecku „środek” .

Szlak mezokortykalny
Szlak mezokortykalny przenosi dopaminę z VTA do kory przedczołowej . Przedrostek „mezo” w „mezokortykalnym” odnosi się do VTA, który znajduje się w śródmózgowiu, a „korowy” odnosi się do kory.
Szlak nigrostriatalny Szlak nigrostriatalny przenosi dopaminę z istoty czarnej pars compacta (SNc) do jądra ogoniastego i skorupy . Substantia nigra znajduje śródmózgowia, a obydwa jądra ogoniastego i skorupy jest usytuowany w prążkowia grzbietowego .
Szlak tuberoinfundibularny Szlak tuberoinfundibular przenosi dopaminę z jądra łukowatego (zwanego „jądrem lejkowatym”) podwzgórza do przysadki mózgowej poprzez uwalnianie dopaminy do wzniesienia pośrodkowego i następnie krążenie przez system wrotny przysadki . Szlak ten wpływa na wydzielanie z przysadki mózgowej niektórych hormonów , w tym prolaktyny . „Infundibular” w słowie „tuberoinfundibular” odnosi się do miseczki lub lejka , z którego rozwija się przysadka mózgowa.
  • aktywność tego szlaku hamuje uwalnianie prolaktyny.
Droga podwzgórzowo-rdzeniowa Ta ścieżka wpływa na sieci lokomotoryczne w pniu mózgu i rdzeniu kręgowym.
  • Funkcje motorowe.
Ścieżka podwzgórza Ta ścieżka ze strefy incerta wpływa na podwzgórze i ośrodki ruchowe w pniu mózgu.
  • czynności trzewne i sensomotoryczne.

Główne ścieżki (takie same jak powyżej)

Mezokortykolimbiczny
Nigrostriatalne
Tuberoinfundibular
Podwzgórze i kręgosłup
Incertopodwzgórze

Inne ścieżki

Funkcjonować

Projekcja mezokortykolimbiczna

Szlak mezokortykalny ( układ mezokortykolimbiczny, szlak mezokortykolimbiczny) odnosi się zarówno do szlaku mezokortykalnego, jak i mezolimbicznego . Oba szlaki wychodzą z brzusznego obszaru nakrywki (VTA). Poprzez oddzielne połączenia z korą przedczołową (mezokortyka) i prążkowiem brzusznym (mezolimbiczna), projekcja mezokortykolimbiczna odgrywa znaczącą rolę w uczeniu się, motywacji, nagradzaniu, pamięci i ruchu. Wykazano, że podtypy receptora dopaminowego D1 i D2 pełnią komplementarne funkcje w projekcji mezokortykolimbicznej, ułatwiając uczenie się w odpowiedzi zarówno na pozytywne, jak i negatywne sprzężenie zwrotne. Oba szlaki projekcji mezokortykolimbicznej są związane z ADHD , schizofrenią i uzależnieniem .

Szlak mezokortykalny

Szlak mezokortyczny wystaje z brzusznego obszaru nakrywkowego do kory przedczołowej ( VTAKora przedczołowa ). Szlak ten jest zaangażowany w procesy poznawcze i regulację funkcji wykonawczych (np. uwagi, pamięci roboczej, kontroli hamowania , planowania itp.). Rozregulowanie neuronów w tym szlaku powiązano z ADHD.

Szlak mezolimbiczny

Określany jako ścieżka nagrody, szlak mezolimbiczny przechodzi z brzusznego obszaru nakrywki do prążkowia brzusznego ( VTA → Prążkowie brzuszne ( jądro półleżące i guzek węchowy ). Gdy przewiduje się nagrodę, zwiększa się szybkość wypalania neuronów dopaminowych w szlaku mezolimbicznym. Szlak mezolimbiczny jest związany z bodźcem , motywacją , uczeniem się wzmacniającym, strachem i innymi procesami poznawczymi.W badaniach na zwierzętach, wyczerpanie dopaminy w tym szlaku lub zmiany w miejscu pochodzenia zmniejszają stopień, w jakim zwierzę jest skłonne iść w celu uzyskania nagrody (np. liczby naciśnięć dźwigni dla nikotyny lub czasu na poszukiwanie pożywienia) Trwają badania mające na celu określenie roli szlaku mezolimbicznego w odczuwaniu przyjemności.

Pętla korowo-podstawna-wzgórzowo-korowa

Szlaki dopaminergiczne, które wystają z istoty czarnej pars compacta (SNc) i brzusznego obszaru nakrywki (VTA) do prążkowia (tj. odpowiednio szlak nigrostriatalny i mezolimbiczny) tworzą jeden składnik sekwencji szlaków znanych jako zwoje korowo-podstawne -pętla wzgórzowo-korowa . Nigrostriatalnego elementem obwodu polega na SNC, powodujące zarówno hamujących i pobudzających ścieżek biegnących z prążkowia w gałce bladej , przed przystąpieniem do wzgórza lub do podwzgórza jądra przed pozycją do wzgórza . Neurony dopaminergiczne w tym obwodzie zwiększają wielkość odpalania fazowego w odpowiedzi na błąd pozytywnej nagrody, to znaczy, gdy nagroda przekracza oczekiwaną nagrodę. Te neurony nie zmniejszają wyładowań fazowych podczas przewidywania negatywnej nagrody (mniejsza nagroda niż oczekiwano), co prowadzi do hipotezy, że neurony serotoninergiczne, a nie dopaminergiczne kodują utratę nagrody (źródło?). Aktywność fazy dopaminy wzrasta również podczas sygnałów sygnalizujących negatywne zdarzenia, jednak stymulacja neuronów dopaminergicznych nadal wywołuje preferencję miejsca, co wskazuje na jej główną rolę w ocenie pozytywnego bodźca. Na podstawie tych odkryć powstały dwie hipotezy dotyczące roli jąder podstawnych i nigrostiatalnych obwodów dopaminy w doborze działania. Pierwszy model sugeruje „krytyka”, który koduje wartość, oraz aktora, który koduje reakcje na bodźce w oparciu o postrzeganą wartość. Jednak drugi model sugeruje, że działania nie mają swojego źródła w jądrach podstawnych, lecz mają swój początek w korze i są wybierane przez jądra podstawne. Model ten sugeruje, że droga bezpośrednia kontroluje odpowiednie zachowanie, a pośrednia tłumi działania nieodpowiednie do sytuacji. Model ten sugeruje, że toniczne wypalanie dopaminergiczne zwiększa aktywność szlaku bezpośredniego, powodując tendencję do szybszego wykonywania czynności.

Uważa się, że te modele jąder podstawy są przydatne w badaniach ADHD , zespołu Tourette'a , choroby Parkinsona , schizofrenii , OCD i uzależnień . Na przykład, przypuszcza się , że choroba Parkinsona jest wynikiem nadmiernej aktywności szlaku hamującego, co tłumaczy spowolnienie ruchowe i deficyty poznawcze, podczas gdy Tourettes jest wynikiem nadmiernej aktywności pobudzającej, co prowadzi do charakterystycznych dla Tourette'a tików.

Rozporządzenie

Obszar brzusznej nakrywki i istota czarna pars compacta otrzymują sygnały z innych układów neuroprzekaźników, w tym sygnały glutaminergiczne, sygnały GABAergiczne, sygnały cholinergiczne i sygnały z innych jąder monoaminergicznych. VTA zawiera 5-HT 1A, receptory , które wywierają wpływ na dwufazową wypalania przy niskich dawkach 5-HT 1A agonistów receptora wywoływania zwiększenia szybkości wypalania i wyższych dawkach supresji. Do 5-HT 2A receptorów wyrażane w neuronach dopaminergicznych zwiększenia aktywności, natomiast 5-HT 2C receptorów wywołują spadek aktywności. Szlak mezolimbiczny, który wystaje z VTA do jądra półleżącego, jest również regulowany przez muskarynowe receptory acetylocholiny . W szczególności aktywacja muskarynowego receptora acetylocholiny M2 i muskarynowego receptora acetylocholiny M4 hamuje uwalnianie dopaminy, podczas gdy aktywacja muskarynowego receptora acetylocholiny M1 zwiększa uwalnianie dopaminy. Wejścia GABAergiczne z prążkowia zmniejszają aktywność neuronów dopaminergicznych, a napływy glutaminergiczne z wielu obszarów korowych i podkorowych zwiększają szybkość odpalania neuronów dopaminergicznych. Wydaje się, że endokannabinoidy mają również wpływ modulujący na uwalnianie dopaminy z neuronów wystających z VTA i SNc. Wejścia noradrenergiczne pochodzące z miejsca sinawego mają pobudzający i hamujący wpływ na neurony dopaminergiczne, które wystają z VTA i SNc. Pobudzające orexinergic wejściami VTA pochodzą z bocznego podwzgórza i może regulować wyjściową wypalania o VTA neuronów dopaminergicznych.

Wejście do brzusznej nakrywki (VTA) i istoty czarnej pars compacta (SNc)
Neuroprzekaźnik Początek Rodzaj połączenia Źródła
Glutaminian Projekcje pobudzające na VTA i SNc
GABA Projekcje hamujące na VTA i SNc
Serotonina Efekt modulacyjny w zależności od podtypu receptora
Dwufazowy wpływ na neurony VTA
Noradrenalina
Działanie modulujące w zależności od podtypu receptora Działanie pobudzające i hamujące LC na VTA i SNc jest zależne od czasu
Endokannabinoidy
  • Neurony dopaminergiczne VTA
  • Neurony dopaminergiczne SNc
Pobudzający wpływ na neurony dopaminergiczne poprzez hamowanie bodźców GABAergicznych
Wpływ hamujący na neurony dopaminergiczne poprzez hamowanie bodźców glutaminergicznych
Może wchodzić w interakcje z oreksynami poprzez heterodimery receptora CB1OX1 w celu regulacji odpalania neuronów
Acetylocholina Efekt modulacyjny w zależności od podtypu receptora
Oreksin Pobudzający wpływ na neurony dopaminergiczne poprzez sygnalizację przez receptory oreksyny ( OX1 i OX2 )
Zwiększa zarówno toniczne, jak i fazowe odpalanie neuronów dopaminergicznych w VTA
Może wchodzić w interakcje z endokannabinoidami poprzez heterodimery receptora CB1OX1 w celu regulacji odpalania neuronów

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia