Kleinhirn kann über Dopamin-Freisetzung zu einem Suchtverhalten führen

Bahnbrechende Forschung entdeckt bisher verborgene Funktionen des Kleinhirns.

Kleinhirn (lateinisch für „kleines Gehirn“) in Rot. Kleinhirn bedeutet “sich auf das Kleinhirn beziehen oder sich dort befinden”.

Quelle: Wikipedia / Datenbank für Lebenswissenschaften

Vor 1998, als Jeremy Schmahmann von der Harvard Medical School ein wegweisendes Papier veröffentlichte, das „The Cerebellar Cognitive Affective Syndrome“, das zum ersten Mal spezifische nichtmotorische Funktionen des menschlichen Kleinhirns identifizierte, glaubten die meisten Neurowissenschaftler, dass little brain “befasste sich nur mit motorischen Funktionen wie der Feinabstimmung der Muskelkoordination.

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Im Jahr 2007 veröffentlichte ich ein Buch, The Athlete’s Way (St. Martin’s Press), das praktische Hinweise auf spekulative Wege bot, um sowohl die motorischen als auch die nichtmotorischen Funktionen des Kleinhirns im Sport und im täglichen Leben zu optimieren. Leider waren die nichtmotorischen Funktionen des Kleinhirns vor einem Jahrzehnt noch ein völlig neues Konzept. Was ich für visionäre Ideen hielt, wurde von der medizinischen Einrichtung rundheraus abgelehnt und von den meisten Lesern als “unzusammenhängbar” eingestuft. Das Buch war ein totaler Flop, was enttäuschend war.

In den letzten zehn Jahren bin ich jeden Morgen aufgewacht, in der Hoffnung, weitere empirische Beweise zu finden, die die Hypothese stützen, dass unser „kleines Gehirn“ sowohl in motorische als auch in nicht-motorische Funktionen involviert ist. Als Blogger habe ich mein Bestes getan, um über alle wichtigen Erkenntnisse über das geheimnisvolle Kleinhirn zu berichten und eine chronologische Zeitleiste der Kleinhirnforschung des frühen 21. Jahrhunderts für die Nachwelt zu erhalten. (Sehen Sie hier, hier, hier und hier.)

Ich muss sagen, ich wäre heute morgen fast vom Stuhl gefallen, als ich die Pressemitteilung des Embargos “Die versteckten Rollen des Kleinhirns im sozialen und belohnungsorientierten Verhalten” las, die von der amerikanischen Vereinigung für die Förderung der Wissenschaft (Carta et al.) Angekündigt wurde al., 2019) online veröffentlicht am 17. Januar in der Zeitschrift Science.

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Diese einzigartige Studie an Mäusen berichtet, dass das Kleinhirn belohnungsgesteuertes Verhalten (wie Sucht) und die Geselligkeit durch Kontrolle der Dopaminfreisetzung regulieren kann.

Für ihre kürzlich erschienene Arbeit über die zuvor verborgenen Rollen des Kleinhirns „Cerebellar Modulation of Reward Circuitry and Social Behavior“ schreiben die beiden Erstautoren Ilaria Carta und Christopher Chen (derzeit Postdoktorandin an der Harvard Medical School-Abteilung für Neurobiologie) mit Kollegen am Albert-Einstein-College of Medicine untersuchten einen möglichen Zusammenhang zwischen Kleinhirn und belohnungsverarbeitendem Verhalten im Gehirn von Mäusen mithilfe von Optogenetik.

Carta und Chens Forscherteam bei Einstein wurde von dem leitenden Autor Kamran Khodakhah, dem Gründer und Direktor des Kam Lab, geleitet, das sich auf die Rolle des Kleinhirns in der motorischen Koordination sowie auf nichtmotorische Kleinhirnfunktionen in Bezug auf soziales Verhalten und Sucht konzentriert .

Bevor Sie weiter lesen, nehmen Sie sich bitte ein paar Minuten Zeit, um dieses sehr informative (und visuell atemberaubende) Video von Kamran Khodakhah anzusehen, in dem er beschreibt, wie sein Kleinlabor erforscht, wie das Kleinhirn mit sozialem und belohnungsorientiertem Verhalten auf dem neuesten Stand der Technik spielt Techniken:

In der Zusammenfassung der Studie erläutern Ilaria Carta, Chris Chen und ihre Co-Autoren einige wichtige wissenschaftliche Details, um herauszufinden, dass das Kleinhirn belohnungsorientiertes Verhalten und die Geselligkeit durch Steuerung der Dopaminfreisetzung regulieren kann:

„Das Kleinhirn ist an einer Reihe nichtmotorischer psychischer Störungen wie Autismus-Spektrum-Störung, Schizophrenie und Sucht beteiligt. Ihr Beitrag zu diesen Erkrankungen ist jedoch nicht gut verstanden. Bei Mäusen fanden wir heraus, dass das Kleinhirn direkt exzitatorische Projektionen in den ventralen Tegmentbereich (VTA) sendet, eine der Gehirnregionen, die Belohnung verarbeitet und kodiert. Die optogenetische Aktivierung der Cerebello-VTA-Projektionen war lohnend, und in einer dreikammerigen sozialen Aufgabe waren diese Projektionen aktiver, als das Tier die soziale Kammer erkundete. Interessanterweise war eine Aktivität im Cerebello-VTA-Weg erforderlich, damit die Mäuse bei dieser Aufgabe soziale Präferenz zeigten. Unsere Daten beschreiben eine wichtige, bisher nicht anerkannte Rolle des Kleinhirns bei der Steuerung der Belohnungsschaltung und des sozialen Verhaltens. “

Egidio D’Angelo von der Abteilung für Gehirn- und Verhaltenswissenschaften der Universität Pavia in Italien (der nicht an der aktuellen Studie von Carta et al. Beteiligt war) fasst dies in einem begleitenden Perspektivstück zusammen: “Das Cerebellum wird sozial”, fasst Egidio D’Angelo die Ergebnisse zusammen Es ist wichtig zu entdecken, dass das Kleinhirn durch die Freisetzung von Dopamin in die Regulierung sozialer und belohnungsorientierter Verhaltensweisen einbezogen werden kann. D’Angelo schreibt:

„Auf Seite 248 dieses Artikels [ Science Vol. 363, Ausgabe 6424], Carta et al. (2019) zeigen, dass das Kleinhirn den ventralen Tegmentalbereich (VTA) aktivieren kann. Die VTA ist ein mesencephaler Kern, der zu den mesokortikalen und mesolimbischen Faserbündeln führt, die Dopamin an den präfrontalen Kortex und das ventrale Striatum freisetzen. Dopamin wiederum spielt eine grundlegende Rolle bei der kognitiven und emotionalen Funktion, indem es Motivation und Belohnung reguliert. Dadurch wird das Kleinhirn in die Hauptkreisläufe eingeordnet, die den Gehirnzustand und das Sozialverhalten regulieren.

Carta et al. legen nahe, dass eine Dysfunktion der Kleinhirn-VTA-Verbindung zur Pathogenese von Krankheiten beitragen kann, bei denen das dopaminerge System einschließlich ASD und Schizophrenie (15) dysreguliert ist, und zu Erkrankungen wie der Drogensucht. Diese Vorschläge erfordern eine kritische Validierung beim Menschen. Diese Studie eröffnet einen neuen Weg zur Interpretation der Funktion des Kleinhirns sowie zum Verständnis des sozialen Verhaltens und verwandter Pathologien mit dem Potenzial, neuartige Therapien zur Behandlung dieser Krankheiten zu entdecken. “

Unmittelbar nach dem Lesen der neuen Studie von Carta et al. heute morgen war ich neugierig, mehr direkt vom leitenden Autor zu erfahren. In einer E-Mail-Korrespondenz schrieb ich: „ Kamran Khodakhah, könnten Sie die Bedeutung der neuesten Arbeit Ihres Teams,„ Kleinhirnmodulation der Belohnungsschaltung und des sozialen Verhaltens “, zusammenfassen, die bisher nicht anerkannte Funktionen des Kleinhirns für die allgemeine Psychologie ausgemacht hat Heute Leser “Khodakhah antwortete:

„Mit mehr als der Hälfte der Neuronen in unserem Gehirn war das Cerebellum historisch eine der am meisten unterschätzten Regionen. In der Vergangenheit haben wir die Annahme dogmatisch ignoriert, dass Kleinhirn nicht nur zur motorischen Koordination beiträgt, sondern auch über ein reichhaltiges Repertoire an kognitiven, affektiven und sozialen Funktionen verfügt. Ein Grund für diese Haltung war das Fehlen bekannter direkter Verbindungen zwischen dem Kleinhirn und den Gehirnregionen, die unser nichtmotorisches Verhalten steuern. Die Feststellung, dass Kleinhirn mächtige Projektionen in den ventralen Tegmentbereich sendet, ein dopaminerge Gehirnzentrum, das für die Verarbeitung von Belohnungen verantwortlich ist und für eine Vielzahl von Verhaltensweisen unerlässlich ist, bietet einen Rahmen für das Nachdenken über nichtmotorische Kleinhirnfunktionen. Ich habe keinen Zweifel, dass in den nächsten Jahren weitere Verbindungen zwischen dem Kleinhirn und anderen nichtmotorischen Gehirnregionen aufgedeckt werden. “

Wir leben in einer aufregenden Ära einer beispiellosen Entdeckung von Kleinhirn. Fast einmal im Monat scheint eine weitere bahnbrechende Studie veröffentlicht worden zu sein, die Aspekte des Kleinhirns beleuchtet, die bisher verborgen und völlig unergründlich waren.

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Verweise

Ilaria Carta, Christopher H. Chen, Amanda L. Schott, Schnaude Dorizan und Kamran Khodakhah. “Kleinhirnmodulation der Belohnungsschaltung und des sozialen Verhaltens.” Wissenschaft (Erstveröffentlichung: 17. Januar 2019) DOI: 10.1126 / science.aav0581

“Das Kleinhirn wird sozial” Perspektivisches Stück von Egidio D’Angelo. Wissenschaft (Erstveröffentlichung: 17. Januar 2019) DOI: 10.1126 / science.aaw2571

Jeremy D. Schmahmann und Janet C. Sherman. “Das zerebelläre kognitive affektive Syndrom.” Brain: A Journal of Neurology (Erstveröffentlichung: 1. April 1998) DOI: 10.1093 / brain / 121.4.561