Но это еще не все, что делает дофамин. Этот химический нейротрансмиттер также играет фундаментальную роль в префронтальной коре головного мозга, которая контролирует высшие функции, такие как сосредоточение внимания, сохранение мотивации и принятие решений.
Теперь исследования на грызунах впервые показывают, как дофамин изменяет функцию префронтальной коры.
В исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports, исследователи обнаружили, что дофамин мало влияет на отдельные клетки. Вместо этого он генерирует устойчивую активность в ансамбле клеток префронтальной коры, которая длится до 20 минут.
«Активность ансамбля мозговых клеток, как и группы музыкантов, которые выступают вместе, может иметь другой и больший эффект, чем активность отдельных нейронов», – сказала старший автор Бита Могхаддам, доктор философии.D., профессор и заведующий кафедрой поведенческой нейробиологии Медицинской школы OHSU.
Скоординированная активность ансамбля, инициированная дофамином, продолжалась в течение многих минут после его высвобождения.
«Это может обеспечить механизм, с помощью которого дофамин поддерживает сложные функции, которые необходимо поддерживать, такие как мотивация и внимание для выполнения задачи», – сказал Могхаддам.
Используя оптогенетические методы в мозге грызунов во время активного поведения, исследователи стимулировали дофаминовые нейроны в головном мозге светом, а затем регистрировали реакцию в префронтальной коре.
Они обнаружили относительно слабый сигнал среди отдельных клеток. Однако вычислительный метод анализа выявил несколько форм скоординированной активности клеток префронтальной коры, которая длилась несколько минут после первоначальной вспышки света.
В дополнение к влиянию дофамина на активность ансамбля, исследование показало, что дофаминовые клетки увеличивают колебательную активность или мозговые волны в гамма-диапазоне.
Нарушения в колебаниях мозга на этой высокой частоте ранее были связаны с вниманием, а также с такими расстройствами, как шизофрения и СДВГ, но причина этого нарушения не совсем понятна.
Открытие роли дофамина позволяет по-новому взглянуть на ключевой механизм работы мозга.
Дофамин в префронтальной коре головного мозга играет роль почти во всех аспектах познания высокого порядка, включая внимание и поведенческую гибкость. Это также связано с мотивационным и когнитивным дефицитом при заболеваниях мозга, таких как шизофрения, зависимость и синдром дефицита внимания / гиперактивности.
«Это может объяснить, почему вам нужен дофамин для устойчивого внимания», – сказал Могхаддам. "Это может помочь нам понять, как при таких расстройствах, как СДВГ, когда может быть дефицит дофамина, воздействие может быть не на отдельный нейрон, а на уровне совокупности."
Исследование поддержано Национальным институтом психического здоровья, грант MH48404.