Шаростержневая модель молекулы серотонина. Кредит: Public Domain
Серотонин часто называют «молекулой счастья». Он играет важную роль в воздействии на уровень настроения, а также является нейромедиатором, который посылает сигналы в мозг и тело.
Исследователи в целом считали, что это химическое вещество играет глобальную роль в модуляции состояний мозга, действуя в течение более длительного периода времени, чем дофамин, который сигнализирует о вознаграждении, но действует в течение гораздо более короткого периода времени.
Теперь исследование Дартмута, опубликованное в The Journal of Neuroscienceсообщается, что уровень серотонина повышается в ожидании вознаграждения и масштабируется в зависимости от ценности этого вознаграждения.
В течение десятилетий предыдущие исследования изучали высвобождение уровней дофамина при кодировании ценности вознаграждения в субсекундном масштабе времени с использованием метода, который позволял ученым отслеживать его в различных областях мозга мышей.
Методы мониторинга серотонина в этом временном масштабе ранее не существовали, что оставляло много неизвестных о том, когда серотонин высвобождается в мозге из-за его широко распространенных проекций. Серотонин — это необычайно сложная система с клетками, расположенными в одной небольшой области мозга, которые затем отправляют свои сообщения практически во все остальные области мозга.
Существует 14 серотониновых рецепторов, которые подобны 14 различным замкам, и ключ, серотонин, может подойти к любому из этих замков, отпирая разные сообщения в зависимости от двери. Это объясняет, почему прошлые исследования были сосредоточены на нацеливании на эти рецепторы, прежде чем стало возможным изучить сам серотонин.
«В этом исследовании мы использовали новый биосенсор, который называется GRAB-серотонин, если коротко, который впервые смог измерить молекулу, «захватывая» серотонин, высвобождаемый в мозге, пока мышь бегала и получала вкусное угощение», — говорит старший автор Кейт Наутиял, доцент кафедры психологических и мозговых наук в Дартмутском университете.
Используя технику, называемую волоконной фотометрией, свет может быть использован для запуска и последующего измерения флуоресцентных колебаний от биосенсора, такого как GRAB, всякий раз, когда обнаруживается серотонин. Команда смогла изучить высвобождение серотонина у мышей, когда они получали награды, которыми в данном случае были различные концентрации сгущенного молока, которое любят мыши. Затем исследователи смогли посмотреть, как уровень серотонина менялся в зависимости от того, насколько хорошей была награда.
«У нас было довольно хорошее понимание того, что если вы изменяете передачу серотониновых сигналов, воздействуя на рецепторы или манипулируя обратным захватом, например, с помощью селективных ингибиторов обратного захвата серотонина, которые используются в антидепрессантах, вы получаете эти обширные воздействия на настроение и можете изменить способ, которым животные или отдельные люди, по-видимому, регулируют поведение», — говорит соавтор Митчелл Спринг, научный сотрудник с докторской степенью, работавший над этим проектом в Nautiyal Lab, лаборатории поведенческой нейробиологии на кафедре психологических и мозговых наук в Дартмуте.
Результаты показали, что потребление более высоких концентраций вознаграждения было связано с большим высвобождением серотонина. Когда мыши испытывали жажду и им давали воду, наблюдался большой сигнал серотонина, а когда они были насыщены хорошим вознаграждением и были сыты, сигнал серотонина был не таким сильным.
Результаты также показали, что если вы даете мышам сигнал, который предсказывает вознаграждение, уровень серотонина повышается во время сигнала или ожидания вознаграждения.
«Мы обнаружили, что вы можете модулировать сигнал серотонина с помощью субъективной ценности вознаграждения», — говорит Наутиял. «Наши результаты говорят нам, что серотонин на самом деле является сигналом в мозге, отслеживающим, насколько хороша награда».
При измерении высвобождения серотонина команда сосредоточилась на одной области мозга, дорсомедиальном полосатом теле, которое ранее было очень тесно связано с дофамином, принятием решений и импульсивностью.
Исследователи говорят, что селективные ингибиторы обратного захвата серотонина широко назначаются и в целом эффективны, но мы не до конца понимаем, как они работают или что серотонин делает для решения проблем поведения, которые лечат эти антидепрессанты.
«Лучшее понимание того, как серотонин действует на исходном уровне или у здоровых людей во время позитивного опыта, может быть использовано для разработки более целенаправленных методов лечения психических расстройств, таких как депрессия и зависимость», — говорит Наутиял.
Дополнительная информация: Митчелл Г. Спринг и др., Сигналы высвобождения серотонина в полосатом теле означают ценность вознаграждения, Журнал нейронауки (2024). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0602-24.2024
Информация о журнале: Журнал нейронауки Предоставлено Дартмутским колледжем
