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脑生物标志物预测强迫性饮酒

由索尔克研究所和麻省理工学院的研究小组领导的研究人员发现了一种控制老鼠饮酒行为的大脑回路。他们的研究确定了一种生物标志物,该标志物可预测动物强迫性饮酒的发展,并且如果这些发现可转化为人类,则可能成为酒精使用障碍(AUDs)的治疗靶标。Salk的Kay Tye博士说:“我希望这将是一项具有里程碑意义的研究,因为我们已经(首次)发现了可以准确预测哪些小鼠会在行为开始前几周发展出强迫性饮酒的大脑回路。”系统神经生物学实验室的研究所教授,Wylie Vale主席。“这项研究弥合了电路分析与酒精/成瘾研究之间的鸿沟,

Tye及其同事在《科学》杂志上发表了他们的发现,其论文标题为“ 大脑皮层回路预测和控制强迫性饮酒。”

作者写道,超过80%的成年人一生中都接触过酒精。虽然只有不到30%的人会发展为饮酒障碍,但酒精是最常见的滥用物质。过量饮酒与200多种疾病有关,是可预防死亡的主要原因。

美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)将酒精使用障碍定义为一种慢性脑部疾病,其中个体强迫性饮酒,常常伴有负面情绪。作者解释说:“强迫性饮酒,被定义为面对负面后果而继续饮酒,是澳元的一个明显特征。”但人们无法理解的是,为什么有些饮酒过量的人会失去控制酒精的能力尽管会对健康和个人造成重大负面影响,但其他药物仍可以保持一定的控制水平。先前的研究集中在饮酒障碍发展后检查大脑,但是Tye的团队旨在确定可能支持强迫性饮酒的大脑回路,而此前尚未对此进行研究。

先前的研究表明,前额叶皮层(PFC)的变化可能有助于强迫性物质的使用。这组作者说:“既存的和酒精引起的PFC功能的变化都可能导致适应不良行为,包括强迫性饮酒。” 然而,迄今为止的研究未能说明在喝酒的人中强迫性饮酒行为发展中显而易见的各种结果。

Tye及其同事开发了暴饮暴食任务(BICT),以评估易感性与经验的相互作用如何在小鼠中产生强迫性饮酒。BICT允许研究人员检查酒精的消费量以及是否有负面影响(或惩罚)的消费,例如酒精中添加了苦味。研究人员说:“ BICT允许纵向评估与澳元诊断标准相关的两种行为结果:饮酒和尽管结果阴性但持续饮酒。” 通过这一系列的测试,他们观察到小鼠可以分为三类:低饮酒者(有或没有负面后果),高饮酒者(这些动物表现出高水平的饮酒,但对惩罚敏感),

然后,研究人员使用一种称为微内窥镜单细胞分辨率钙成像的成像技术,可以在饮酒之前,饮酒期间和饮酒后绘制感兴趣的细胞和大脑区域的图表。他们专注于涉及行为控制和对不良事件做出反应的两个区域的神经元活动:分别是内侧前额叶皮层和导水管周围的灰色(PAG)物质。他们的影像学研究表明,强迫性饮酒的发展与两个大脑区域之间的神经沟通模式有关,并且这是预测未来强迫性饮酒的生物标记。

科学家指出:“尽管在初次饮酒期间,行为表现在各组之间没有可检测的差异,但初次饮酒期间的神经反应预测了强迫性饮酒的未来发展。” “每只动物的单个mPFC-dPAG神经元的兴奋性至抑制性反应的比例与暴饮前或暴饮暴饮期间的行为无关,但与暴饮暴食后初次采集神经记录后两周后的行为相关。通过使用光遗传学来打开和关闭此大脑回路,研究人员能够增加或减少强迫性饮酒。

他们总结说:“我们确定了皮质脑干回路​​,既可作为生物标志物,又可作为电路特定的细胞底物,用于发展强迫性饮酒。” 范德比尔特大学药理学系助理教授,《科学》杂志的第一作者,同时是该书的第一作者,同时也是该书的第一作者,Cody Siciliano博士说:“我们最初是想了解暴饮暴食如何改变大脑,从而推动强迫性饮酒。” “在此过程中,我们偶然发现了一个令人惊讶的发现,在该发现中,我们实际上能够根据首次喝酒后的神经活动来预测哪些动物会变得强迫。”

泰伊说:“这是“我们第一次能够从最初的酒精接触开始,一直到发展强制性暴饮模式,对神经元进行纵向成像。” “现在,我们可以深入研究大脑并找到活动模式,这些模式可以预测在强迫症发生之前,小鼠将来是否会成为强迫性饮酒者。我们不知道这个大脑回路是否特定于酒精,或者同一回路是否参与多种不同的强迫行为,例如与其他滥用物质或自然报酬有关的行为,因此我们需要对此进行调查。”

科学家计划对这些皮质脑干神经元进行测序,目的是确定可用于治疗的靶标。

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