ASTRAZIONE E DECISIONE
IMPIEGANO LA DOPAMINA
Oggi si dispone di un quadro morfo-funzionale molto dettagliato dei sistemi neuronici che segnalano mediante dopamina, perché sono fra i più studiati dell’encefalo, soprattutto in relazione alla malattia di Parkinson, ai farmaci antipsicotici e al “circuito a ricompensa”. Mediante istofluorescenza, immunoistochimica e numerose altre tecniche di microscopia ottica ed elettronica, è stato possibile caratterizzare 10 gruppi di cellule dopaminergiche sul totale di 19 sistemi catecolaminergici[1], ed evidenziarli nella loro distribuzione che va dalla retina e dal bulbo olfattivo al mesencefalo ventrale e all’area lemniscale. Fra i più frequentemente indagati vi sono i neuroni tuberoinfundibulari implicati nella regolazione endocrina, le cellule nigro-striate necessarie per i movimenti corporei e degenerate nel Parkinson, e i neuroni mesolimbici e mesocorticali tegmentali ventrali implicati nel meccanismo d’azione dei farmaci contro le psicosi e l’iperattività, oltre che nella mediazione degli effetti delle sostanze psicotrope d’abuso.
Una parte rilevante della sperimentazione animale sui sistemi dopaminergici ha consolidato la conoscenza del loro ruolo fisiologico nella risposta a ricompensa a stimoli di fondamentale importanza per la sopravvivenza dell’individuo, come cibo e bevande, e per la sopravvivenza della specie, come quelli legati all’accoppiamento. Ora due studi, uno condotto sulla scimmia e un altro sull’uomo, hanno dimostrato l’intervento dei neuroni che rilasciano dopamina in processi cognitivi ai quali non erano mai stati associati in precedenza.
L’obiettivo del primo lavoro, come affermano gli stessi autori Bromberg-Martin e Hikosaka, era l’esplorazione della base neurale di una potente spinta motivazionale della vita quotidiana, ossia il desiderio di conoscere ciò che riserva il futuro (Bromberg-Martin E. S. & Hikosaka O. Midbrain dopamine neurons signal preference for advance information about upcoming rewards. Neuron 63, 119-126, 2009).
I due ricercatori del Laboratory of Sensorymotor Research, National Eye Institute, National Institutes of Health (NIH), Bethesda, Maryland (USA), hanno esercitato due macachi a muovere gli occhi verso due elementi che apparivano su uno schermo (targets) per ricevere una piccola o grande ricompensa costituita da acqua da bere. I due targets in quanto tali non preannunciavano le dimensioni della ricompensa, ma seguire l’uno o l’altro non era la stessa cosa. Infatti, seguendo uno di essi con i movimenti saccadici[2] dell’occhio, le scimmie ottenevano una traccia che forniva informazioni sulle dimensioni della ricompensa in arrivo, invece seguendo l’altro i primati vedevano una traccia non informativa.
E’ risultato evidente che i macachi preferivano l’elemento associato ad una traccia informativa e, quando è stata aggiunta una seconda traccia contenente informazioni, hanno continuato a preferire la prima, suggerendo l’importanza del requisito temporale a parità di valore. La registrazione dell’attività elettrica dei singoli neuroni ha rivelato che le cellule dopaminergiche mesencefaliche presentavano un incremento di attività quando la traccia informativa preannunciava una grande ricompensa, mentre risultavano inibite da una traccia che indicava un piccolo premio. Nelle prove che adottavano tracce prive di informazione, i neuroni rispondevano solo alla ricompensa vera e propria.
La prova dall’esito più interessante cui sono stati sottoposti i due primati, ha rivelato che i neuroni mesencefalici erano notevolmente eccitati dalla vista di un target che indicava che una traccia informativa sarebbe apparsa sullo schermo e, al contrario, risultavano inibiti quando l’animale vedeva un target indicante una traccia priva di informazione.
Un tale comportamento consente di ritenere che questi neuroni dopaminergici non segnalano solo la dimensione e l’attesa della ricompensa, ma anche l’attesa di informazioni relative al premio annunciato. In altre parole, gli stessi neuroni elaborano anche dati cognitivi che costituiscono una ricompensa astratta.
Gli autori concludono sostenendo la necessità di rivedere le teorie attuali sui processi cerebrali sottostanti il comportamento di reward-seeking, includendovi anche l’andare in cerca di informazioni.
Il secondo studio, condotto mediante risonanza magnetica funzionale (fMRI) sull’uomo, ha preso le mosse dal ben definito ruolo nell’apprendimento e nel comportamento dei sistemi dopaminergici associati a ricompensa, e dalla scarsa conoscenza della loro partecipazione ai processi decisionali legati all’interpretazione della percezione (Pleger B., et al. Influence of dopaminergically mediated reward on somatosensory decision-making. PloS Biol. 7 (7): e1000164, 2009)[3].
Pleger e colleghi del Wellcome Trust Centre for Neuroimaging at UCL (London), hanno indagato il ruolo dei sistemi dopaminergici nelle decisioni sensoriali umane, confrontando le prestazioni dei volontari quando era stato somministrato loro un placebo salino con quelle seguenti a un trattamento con un antagonista della dopamina (aloperidolo)[4] e alla somministrazione del precursore dopaminico levodopa, in grado di attraversare la barriera emato-encefalica ed innalzare la quota di dopamina intracellulare esercitando in tal modo un effetto agonistico.
I partecipanti dovevano determinare quale di due stimoli erogati al loro dito indice avesse la frequenza più alta. Prima dell’inizio di una sessione di prove, appariva un annuncio che indicava l’ammontare del premio finanziario per la risposta esatta (erano previsti quattro livelli) e, dopo ogni prova, un feedback visivo forniva il responso sull’esito.
Nei volontari che avevano assunto il placebo vi era corrispondenza fra l’entità del premio e il grado di accuratezza delle risposte. La fMRI ha rivelato che il feedback visivo circa la ricompensa induceva un’attivazione della corteccia somatosensoriale primaria (CSP) proporzionata all’entità del premio. Ovviamente la CSP era notevolmente attiva durante la fase della prova in cui avveniva la discriminazione sensoriale.
E’ poi emerso che l’aver ricevuto un premio in una precedente prova, si rifletteva positivamente sulla decisione seguente, accrescendo l’accuratezza della prestazione e l’attività nella CSP durante la prova successiva, secondo un andamento proporzionato al livello della ricompensa. E’ importante rilevare che questo effetto si aveva solo nella CSP corrispondente al dito implicato nella prova precedente[5].
Tutti questi effetti erano notevolmente accentuati dall’assunzione della levodopa ed attenuati dall’aloperidolo, confermando il ruolo della neurotrasmissione dopaminergica nel mediare gli effetti della ricompensa nella decisione somatosensoriale.
Questi due studi propongono due ruoli mai dimostrati in precedenza per i sistemi dopaminergici associati a ricompensa, ossia l’intervento nell’elaborazione della risposta a ricompense astratte e nel decision-making sensoriale.
L’autrice
della nota ringrazia la dottoressa Floriani per la correzione della bozza.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
[1] Di questi sistemi 16 contengono dopamina-noradrenalina e 3
la sola adrenalina. Una descrizione vicina a quella cui si è giunti attualmente
si trova già in Bjorklund & Hokfelt, Handbook
of Chemical Anatomy. Elsevier, New York 1984. Per maggiori dettagli si può
consultare la bibliografia del capitolo 12 di Siegel, Albers, Brady, Price (eds), Basic Neurochemistry. Elsevier (International edition printed in
Canada), 2006. Le recensioni di numerosi lavori sui sistemi dopaminergici
incluse nelle nostre “Note e Notizie”, possono aggiornare su vari aspetti
indagati negli ultimi sei anni.
[2] La saccade o movimento saccadico è un
impercettibile spostamento coniugato degli occhi che consente all’uomo e a
primati subumani di far corrispondere il fuoco dell’oggetto osservato alla fovea retinica, ossia l’area di massima
discriminazione della retina. La frequenza saccadica media è di 3-4/sec., con
una latenza di 225 millisecondi.
[3] Il testo completo è disponibile gratuitamente su PubMedCentral (PMC) oltre che sul sito web di PLoS.
[4] L’aloperidolo, capostipite dei neurolettici
butirrofenonici, è un antagonista non selettivo dei recettori della dopamina che
esercita, in via secondaria, un’azione di tipo antagonistico anche sui
recettori α-adrenergici.
[5] Naturalmente si tratta dell’area somatosensoriale della
corteccia dell’emisfero controlaterale al dito stimolato.