Molekylär kartläggning av hjärnans beslutsfattande del
Forskare vid Karolinska Institutet har kommit ett steg närmare i att förstå hur den del av vår hjärna som är central för beslutsfattande och beroendeutveckling är uppbyggt. Med hjälp av metoder för att kartlägga celltyper och hjärnvävnad kunde forskarna visualisera i musmodeller hur olika opioid-öar i hjärnområdet striatum är arrangerade. Kartläggningen, som publiceras i tidskriften Cell Reports, bidrar till ny kunskap om hur hjärnans belöningssystem är uppbyggt.
Striatum är en inre del av hjärnan som bland annat reglerar belöningar, motivation, impulser och motorik. Den anses vara central för beslutsfattande och har även länge ansetts vara central i utvecklandet av olika beroenden.
I den här studien har forskarna lyckats skapa en molekylär 3D-karta av de nervceller som är måltavlor för opiater (morfin, heroin) och visa hur de är organiserade inom striatum. Det är ett viktigt steg för att förstå hur hjärnans nätverk som styr motivation och drogberoende är uppbyggda. I denna studie har forskarna upptäckt att det finns en spatiomolekylär kod som kan användas för att dela upp striatum i olika subregioner.
Ny förståelse av hjärnnätverk
- Vår kartläggning öppnar upp för en ny förståelse av hjärnans antagligen viktigaste nätverk inom beslutsfattande. Det kan bidra till ökad förståelse av både normala belöningsprocesser och effekter av olika beroendeframkallande substanser på detta nätverk, säger Konstantinos Meletis, docent vid institutionen för neurovetenskap vid Karolinska Institutet och studiens huvudförfattare.
För att hitta denna cellulära kod använde sig forskarna bland annat av singel-cell RNA sekvensering, en metod för att studera små skillnader i individuella celler, och kartläggning av genuttryck i hjärnvävnaden. Resultatet gjorde det möjligt att för första gången dela upp striatum i olika områden, enligt forskarna.
- Med denna nya kunskap kan vi nu börja analysera funktionen hos olika typer av nervceller i olika molekylärt definierade områden. Detta är första steget för att direkt visa på nätverkens roll i att kontrollera beslutsfattande och beroende med hjälp av optogenetik, säger Konstantinos Meletis.
De nyvunna kunskaperna kan även ligga till grund för att i framtiden utveckla nya behandlingar baserat på en mekanistisk förståelse av hjärnans nätverk, enligt forskarna.
Studien har finansierats med hjälp av Hjärnfonden, Vetenskapsrådet och William K. Bowes, Jr. Foundation.
Publikation
”A spatiomolecular map of the striatum,” Antje Märtin, Daniela Calvigioni, Ourania Tzortzi, Janos Fuzik, Emil Wärnberg, Konstantinos Meletis, Cell Reports, online 24 december, 2019, doi: 10.1016/j.celrep.2019.11.096