Elastyczność behawioralna kory przedczołowej grzbietowo-bocznej dopaminy

Elastyczność behawioralna lub poznawcza (BF) jest podstawową zdolnością, która pozwala organizmowi na adaptacyjną zmianę odpowiedzi zgodnie z informacją zwrotną o wynikach. U ludzi zdolność ta jest zaburzona u tych, którzy cierpią z powodu różnych schorzeń neurologicznych i psychiatrycznych, w tym choroby Parkinsona, schizofrenii, uzależnień, zaburzeń obsesyjno-kompulsyjnych i autyzmu. Ponadto istnieją dowody na znaczne indywidualne różnice w BF w zdrowej populacji.

Dwa znane mechanizmy neurobiologiczne, które odnoszą się do wydajności BF, to zmienność funkcji dopaminy (DA) i serotoniny (SE). Jednym szczególnym regionem mózgu, który był silnie zaangażowany w BF, jest kora przedczołowa (PFC), przy czym grzbietowo-boczna PFC otrzymuje w dużej mierze unerwienie DA, a grzbietowo-przyśrodkowa PFC wejście SE. Badania wykazały, że uszkodzenie części PFC, w tym na przykład kory oczodołowo-czołowej (OFC), upośledza odwrócone uczenie się (forma BF), podczas gdy uszkodzenia grzbietowo-bocznej PFC wpływają na przesunięcie uwagi (kolejna miara BF).

Wykazano, że u ludzi domniemane zwiększenie wypływu DA poprzez podawanie DA i tyrozyny będącej prekursorem noradrenaliny poprawia wydajność przełączania zadań i kontrolę hamowania, co sugeruje przyczynową rolę DA w regulacji BF. Podobnie wykazano, że domniemane wyczerpanie neuroprzekaźnictwa serotoniny poprzez procedury wyczerpywania tryptofanu zmniejsza odpowiedź BOLD podczas monitorowania wydajności i zwiększa zachowania perseweracyjne.

Jedną z ważnych strategii (u ludzi) obserwowania, czy PFC jest przyczynowo zaangażowana w wydajność BF, jest odwracalna stymulacja elektryczna PFC, tak aby komórki PFC mogły być hamowane lub wzbudzane, gdy uczestnik wykonuje zadanie BF. W ostatnich latach kilka laboratoriów wykorzystało stosunkowo nową technologię znaną jako przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) do badania związku między funkcją mózgu a zachowaniem. Stosując tę ​​technikę, wzrosty lub spadki pobudliwości korowej są częściowo określone przez polaryzację stymulacji; wzrosty występują pod elektrodą anodową, podczas gdy spadki występują pod ujemnie naładowaną katodą.

Korzystając z tego podejścia, kilka badań wykazało, że stymulacja anodowa i katodowa przez PFC może mieć szereg skutków dla wydajności BF, z ogólną poprawą podczas stymulacji anodowej i upośledzeniem podczas katodowej. Jeśli tak jest, jednym ważnym krokiem, który pozostaje do zrozumienia, jest to, czy dopamina i serotonina są przyczynowo związane z tymi wynikami, gdy neurony dLPFC / dMPFC są albo pobudzane, albo hamowane przez tDCS.

Zatem specyficzna nowość tego badania polega na połączeniu podejścia psychofarmakologicznego (tj. ładowanie tyrozyną/tryptofanem) z selektywnym neuroanatomicznym (tj. grzbietowo-boczna/grzbietowo-przyśrodkowa kora przedczołowa) hamowanie komórek przez tDCS, podczas gdy uczestnicy wykonują zadania BF. W ten sposób będziemy w stanie ustalić, czy zwiększona produkcja dopaminergiczna / serotoninergiczna do PFC jest niezbędnym wymogiem dla wydajności BF.