Nowe spostrzeżenia na temat choroby Parkinsona i autyzmu dzięki dopaminie
Chociaż coraz więcej dowodów wskazuje na to, że współczynnik zachorowalności na chorobę Parkinsona jest niezwykle wysoki w populacji osób z autyzmem, przyczyna pozostaje nieznana. Ponieważ objawy obu schorzeń obejmują zmiany w ruchach ciała i zachowaniach społecznych, jedną z hipotez jest to, że mają one wspólne podłoże biologiczne. Projekt Brain2Bee(odnośnik otworzy się w nowym oknie) finansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) wykorzystał interdyscyplinarną współpracę, obejmująca neuronaukę, sztuczną inteligencję i genetykę, aby zbadać, czy częścią rozwiązania tej zagadki może być dopamina. „Chociaż niektóre badania wiążą dopaminę z autyzmem, jej rola w zachowaniach społecznych nie była dobrze zrozumiana, co zainspirowało nas do odkrywania jej potencjalnie szerszej roli w funkcjach społecznych i motorycznych w autyzmie i chorobie Parkinsona” — mówi Jennifer Cook, koordynatorka projektu z Uniwersytetu w Birmingham(odnośnik otworzy się w nowym oknie), który jest gospodarzem projektu. Kluczowym rezultatem projektu było opracowanie lepszych narzędzi diagnostycznych. „Jesteśmy bardzo podekscytowani, że nasze narzędzia potrafią odróżnić autyzm od choroby Parkinsona na podstawie ruchu. Obawialiśmy się, że dla algorytmów ruchy mogą być zbyt podobne” — wyjaśnia Cook. „Daje to realną nadzieję na szybszą i dokładniejszą diagnozę każdego schorzenia”.
Dopamina wpływa na zachowanie, a także na funkcje motoryczne
Dopamina jest neuroprzekaźnikiem wytwarzanym z aminokwasu występującego w żywności, takiej jak nabiał, orzechy i nasiona. Wiemy też, że wpływa na sposób, w jaki mózg przetwarza szereg funkcji poznawczych i somatycznych, takich jak uczenie się i ruch. W chorobie Parkinsona określony region mózgu traci komórki produkujące dopaminę, dlatego często stosuje się leki w celu zwiększenia jej poziomu. Projekt Brain2Bee zrekrutował ochotników spośród ogółu społeczeństwa do badań nad lekiem. Niektórym uczestnikom podawano lek o nazwie haloperidol, który blokuje receptor dopaminowy D2(odnośnik otworzy się w nowym oknie), tymczasowo wprowadzając mózg w stan „niskiego poziomu dopaminy”, podczas gdy inni otrzymywali placebo. Aby zaobserwować, w jaki sposób dopamina wpływa na ruch fizyczny i interakcje społeczne, uczestnicy wykonywali zadania motoryczne i społeczne, a wyniki porównywano między dniami, w których przyjmowali haloperidol i placebo. Stwierdzono, że dopamina odgrywa kluczową rolę w dostosowywaniu prędkości ruchów w zależności od sytuacji(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Co kluczowe, stwierdzono również, że jest to ważne dla rozwoju wrażliwości społecznej, takiej jak rozumienie emocji(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i intencji innych osób(odnośnik otworzy się w nowym oknie) oraz uczenie się na podstawie sygnałów społecznych(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Co ciekawe, odkryliśmy również, że dopamina wpływa niezależnie na funkcje społeczne i motoryczne, co sugeruje, że różne części układu dopaminowego mogą być zaangażowane w każdą z nich. Jeśli to potwierdzimy, może to oznaczać, że wpływ dopaminy na ruch i zachowania społeczne nie są ze sobą powiązane w taki sposób, jak sądzono” — dodaje Cook. Opracowano model komputerowy w celu zbadania, czy autyzm i choroba Parkinsona mają wspólne cechy biologiczne lub behawioralne związane z dopaminą. Wykorzystano szkolenie maszynowe do uczenia algorytmów modelu w zakresie rozróżniania autyzmu i choroby Parkinsona na podstawie danych dotyczących ruchu. „Nie znaleźliśmy wspólnej przyczyny genetycznej. Co więcej, nasz algorytm znalazł kluczowe różnice we wzorcach ruchu, sugerując, że pomimo podobieństw, schorzenia te są dość odmienne — toruje to drogę dla przyszłych narzędzi, które ograniczą błędną diagnozę” — zauważa Cook.
Jak zachowania społeczne mogą być zachowywane w toku ewolucji
Aby zbadać, czy zachowania społeczne są wspierane przez podobne geny u innych gatunków, zespół projekt Brain2Bee przyjrzał się również pszczołom miodnym, jako wysoce społecznym stworzeniom o chemii mózgu porównywalnej do ludzkiej (łącznie z dopaminą). „Analizując dane genetyczne obu gatunków, odkryliśmy nakładanie się niektórych genów związanych ze zdolnościami społecznymi(odnośnik otworzy się w nowym oknie), co sugeruje, że niektóre biologiczne ścieżki zachowań społecznych mogą być zachowane w toku ewolucji” — wyjaśnia Cook. Chociaż poza zakresem projektu Brain2Bee, obszarem przyszłego zainteresowania będzie testowanie leków zwiększających dopaminę w celu wspierania funkcji społecznych lub motorycznych.
