Мотивация и подкрепление регулируются разными дофаминовыми рецепторами

Ученые отключали разные типы рецепторов дофамина в прилежащем ядре, чтобы узнать как это скажется на мотивации и подкреплении.

Дофамин — ключевой нейротрансмиттер, который, как известно, регулирует мотивацию и обучение на основе подкрепления. Хотя его роль в этих процессах, связанных с вознаграждением, хорошо изучена, клеточные и нейронные механизмы, лежащие в основе его участия, до конца не понятны. Поэтому ученые провели исследование клеточных процессов, с помощью которых дофамин поддерживает мотивацию и подкрепление определённых видов поведения.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, показывают, что разные аспекты поведения, связанного с вознаграждением, поддерживаются двумя различными дофаминовыми рецепторами — D3 и D1.

«Ранее было ясно, что дофамин играет важную роль в мотивации и подкреплении», — рассказал старший автор исследования Хьюго Техеда. «Это важная тема, поскольку дефицит мотивации или чрезмерная мотивация являются основными симптомами многих психических расстройств».

Прилежащее ядро — область мозга, участвующая в системе вознаграждения, где дофамин оказывает своё действие, особенно молекулой, распознающей дофамин, рецептором D3. До сих пор роль рецептора D3 в регуляции мотивации и подкрепления, а также его связь с другими рецепторами оставались неясными. Основной целью исследования, проведённого Техедой и его коллегами, было пролить свет на вклад рецептора D3, а также изучить его взаимодействие с другими дофаминовыми рецепторами.

На первом этапе изучения роли рецептора D3 соавтор исследования Закари Фрейберг и его лаборатория в Университете Питтсбурга разработали новый штамм мышей, который позволяет селективно удалять рецепторы D3, в том числе в прилежащем ядре.

«Используя вирусные методы, мы смогли генетически удалить у мышей рецепторы D3 из прилежащего ядра», — объяснил Техеда. «Важно, что при этом другие дофаминовые рецепторы в этой области остались нетронутыми, как и рецепторы D3 в других частях мозга».

После удаления рецепторов D3 в прилежащем ядре у мышей исследователи проверили, как это вмешательство повлияло на мотивацию животных и их поведение, связанное с подкреплением. Для оценки мотивации учёные, в частности, наблюдали за готовностью мышей к физическим усилиям или труду ради получения пищевого вознаграждения.

«Чтобы определить, как удаление рецепторов D3 влияет на подкрепление, мы изучали, насколько хорошо мыши понимают, что действие приводит к результату», — добавил Техеда.

На клеточном уровне команда использовала электрофизиологию для изучения влияния рецепторов D3 на физиологию нейронов прилежащем в ядре, а также отличий от рецептора D1, который совместно экспрессируется с D3.

Техеда и его коллеги также разработали новые процедуры «отключения», которые позволили им оценить вклад рецепторов D3 и D1 по отдельности. Они обнаружили, что рецепторы D3 и D1 регулируют разные аспекты обучения, основанного на вознаграждении, посредством физиологических процессов, происходящих в нейронах прилежащего ядра. В частности, рецепторы D3 регулируют мотивацию, а рецепторы D1, по-видимому, ответственны за подкрепление.

«Наши результаты впервые показывают, что дофамин влияет на мотивацию и подкрепление через отдельные клеточные процессы в нейронах, которые входят в схему вознаграждения мозга», — отметил Техеда. «Это важно, поскольку препараты, действующие на рецепторы D3, уже используются для лечения расстройств настроения. Например, карипразин, частичный активатор рецепторов D3, одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США для лечения таких расстройств».

Недавняя работа этой исследовательской группы представила новые экспериментальные подходы, которые можно использовать для детального изучения клеточного вклада специфических рецепторов в мозге мышей. Первые результаты способствуют пониманию того, как дофамин поддерживает различные аспекты обучения, основанного на вознаграждении, что может помочь в разработке новых методов лечения психических расстройств, характеризующихся дефицитом мотивации.

«Мы хотим изучить, как дисфункция рецепторов D3 способствует потере мотивации при некоторых психических расстройствах», — заключил Техеда. «Также мы планируем изучить, как рецепторы D3 в сочетании с другими дофаминовыми рецепторами влияют на работу нейронных цепей, связанных с вознаграждением».

Исследования:

• Juan Enriquez-Traba et al, Dissociable control of motivation and reinforcement by distinct ventral striatal dopamine receptors, Nature Neuroscience (2024). DOI: 10.1038/s41593-024-01819-9
• Nicolas X. Tritsch, Motivating interest in D3 dopamine receptors, Nature Neuroscience (2024). DOI: 10.1038/s41593-024-01820-2

Вас также может заинтересовать: Новое исследование проливает свет на то, как мозг учится искать вознаграждение