大腦獎賞及厭惡系統新發現!新精神治療藥物開發現曙光

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大腦中「獎勵」和「厭惡」系統能否正確反應相當重要,神經活動異常可能導致錯估外界刺激的重要度。除了血清素(serotonin)在相關處理過程中的重要性已被確認,科學家也已發現找到響應獎勵/厭惡刺激的通路起源來自腦幹的背側縫核(Dorsal raphe nucleus, DRN),然而仍有些問題未獲得解答。

在日本北海道大學及京都大學團隊的最新研究中,研究人員發現了一條新通路,其作用與背側縫核迴路相反,但同樣與響應獎勵/厭惡刺激有關,除了能協助解答與大腦獎勵/厭惡系統有關的疑問,對於成癮、重度憂鬱症在內各種精神障礙的治療藥物開發也具有重要意義。

內中縫核也具有與獎勵/厭惡系統相關的血清素神經纖維

過去發現刺激小鼠腦幹 DRN 中產生血清素的神經纖維,會產生與獎賞相關的愉悅感,然而用於抗憂鬱治療的選擇性血清素再回收抑制劑(Selective serotonin reuptake inhibitors, SSRIs)藥物卻無法發揮明確的獎勵感受,也無法治療與憂鬱症相關的愉悅感喪失能力,顯示大腦中還存在著其他與獎勵/厭惡系統相關的血清素神經通路。

為了進一步探索大腦獎勵/厭惡系統的機制,在《Nature Communications》新研究中,研究人員將注意力移轉到了同樣位於腦幹的內中縫核(Median raphe nucleus, MRN)上。儘管該區域也是血清素神經纖維的來源,但並未像鄰居 DRN 那樣受到研究關注。

透過螢光蛋白(Fluorescent protein)檢測,團隊發現像是捏尾巴這種令人小鼠不快的刺激,會增加 MRN 中血清素神經元的活動,而給老鼠吃糖等食物作為獎賞活動則會降低,利用光遺傳技術刺激或抑制 MRN 則會導致厭惡或尋求獎勵的行為。研究人員認為這些與 DRN 研究中相互矛盾的發現,顯示 MRN 中的血清素神經元在獎勵和厭惡刺激處理中,可能與 DRN 正好發揮相反的作用。

發現內中縫核血清素神經元與腳間核間的聯繫

團隊隨後還發現 MRN 中血清素神經元與腦幹腳間核(Interpenduncular nucleus)的重要聯繫,也進一步闡明了血清素途徑和相關的 5-HT 受體亞型,但還需要進一步研究才能充分闡明 MRN 途徑以及其他與獎勵/厭惡系統相關的途徑。

考量到在毒癮、重度憂鬱症等精神障礙中,獎勵和厭惡系統會出現異常反應的情況,研究人員認為,這些新見解有助更深入理解精神障礙的生物學基礎,對於相關治療藥物開發也具有重要意義。

延伸閱讀:「石墨烯」結合「雙光子」成像技術,深入觀測人類類大腦運作功能!

參考資料:
1. Nature Communications, 2022,https://doi.org/10.1038/s41467-022-35346-7
2. https://www.global.hokudai.ac.jp/blog/good-and-bad-feelings-for-brain-stem-serotonin/
3. https://www.hokudai.ac.jp/news/pdf/221223_pr2.pdf

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