Dopamin Dorsolateral Prefrontal Cortex Beteendeflexibilitet

Beteendemässig eller kognitiv flexibilitet (BF) är en väsentlig förmåga som tillåter en organism att adaptivt ändra svar i enlighet med återkoppling av resultat. Hos människor störs denna förmåga bland dem som lider av en mängd olika neurologiska och psykiatriska tillstånd, inklusive Parkinsons sjukdom, schizofreni, missbruk, tvångssyndrom och autism. Dessutom finns det bevis på betydande individuella skillnader i BF inom den friska befolkningen.

Två kända neurobiologiska mekanismer som relaterar till BF-prestanda är variation i dopamin (DA) och serotonin (SE) funktion. En speciell hjärnregion som har varit starkt inblandad i BF är den prefrontala cortex (PFC), där den dorsolaterala PFC får en till stor del DA-innervation och den dorsomediala PFC en SE-ingång. Studier har visat att skador på delar av PFC inklusive orbitofrontal cortex (OFC), till exempel, försämrar reversal inlärning (en form av BF) medan lesioner av den dorsolaterala PFC påverkar uppmärksamhetens set-shifting (ett annat mått på BF).

Hos människor har förmodad ökning av DA-utflöde via administrering av DA och noradrenalin-prekursor tyrosin visat sig förbättra prestanda för uppgiftsbyte och hämmande kontroll, vilket tyder på en orsaksroll för DA vid reglering av BF. På liknande sätt har förmodad utarmning av serotonin-neurotransmission via tryptofanutarmningsprocedurer visats minska BOLD-svaret under prestationsövervakning och öka uthålligt beteende.

En viktig strategi (hos människor) för att observera om PFC är kausalt involverad i BF-prestanda, är genom reversibel elektrisk stimulering av PFC, så att PFC-celler kan hämmas eller exciteras medan en deltagare utför en BF-uppgift. Under de senaste åren har flera laboratorier utnyttjat en relativt ny teknik som kallas transkraniell likströmsstimulering (tDCS) för att studera sambandet mellan hjärnans funktion och beteende. Med denna teknik bestäms ökningar eller minskningar i kortikal excitabilitet delvis av polariteten hos stimuleringen; ökningar sker under anodelektroden medan minskningar sker under den negativt laddade katoden.

Genom att använda detta tillvägagångssätt har flera studier visat att anod- och katodstimulering över PFC kan ha ett antal effekter på BF-prestanda, med allmänna förbättringar under anodalstimulering och försämringar under katod. Om så är fallet är ett viktigt steg som återstår att förstå om dopamin och serotonin är kausalt relaterade till dessa resultat när neuroner av dLPFC/dMPFC antingen exciteras eller hämmas via tDCS.

Således vilar den specifika nyheten i denna studie i att kombinera ett psykofarmakologiskt tillvägagångssätt (dvs. tyrosin/tryptofanladdning) med selektiv neuroanatomisk (dvs. dorsolateral/dorsomedial prefrontal cortex) hämning av celler via tDCS medan deltagare utför BF-uppgifter. Genom att göra det kommer vi att kunna fastställa om ökad dopaminerg/serotonerg produktion till PFC är ett nödvändigt krav för BF-prestanda.