مسیرهای دوپامینرژیک

مسیرهای دوپامینرژیک، که گاهی اوقات به نام پروجکشن‌های دوپامینرژیک شناخته می‌شوند، مجموعه ای از نورون‌های پرتابی در مغز هستند که ترکیب و آزادسازی انتقال دهنده عصبی دوپامین را بر عهده دارند.^[۱]^[۲] به هر نورون در این مسیر یک نورون دوپامین گفته می‌شود. نورون‌های دوپامین دارای آکسون‌هایی هستند که در تمام طول مسیر کشیده شده‌اند. پریکاریون‌های نورون‌ها آنزیم‌هایی را تولید می‌کنند که باعث ترکیب دوپامین شده، و سپس آن‌ها از طریق آکسون‌های پرتابی به مقصد سیناپسی شان، جایی که بیشترین مقدار دوپامین ساخته می‌شود، فرستاده می‌شوند. سلول‌های عصبی دوپامینرژیک بدن در این مناطق مانند بخش pars compacta ماده سیاه به دلیل وجود رنگدانهٔ سیاه ملانین، به رنگی بودن می‌گرایند. مسیرهای دوپامینرژیک در بسیاری از کارکردها مانند کارکردهای اجرایی، یادگیری، پاداش، انگیزه و کنترل عصبی عضلانی نقش دارند.^[۳] اختلال در این مسیرها و هسته‌ها ممکن است باعث بیماری‌ها و اختلالات زیادی از جمله بیماری پارکینسون،^[۴] اختلال کم توجهی - بیش فعالی،^[۵] اختلال وسواس فکری-عملی، اعتیاد^[۶]و سندروم پای بی‌قرار می‌شود.^[۷]

مسیرها

تعداد زیادی مسیر دوپامینرژیک در مغز انسان وجود دارد. چهار مسیر اصلی در جدول زیر آورده شده‌اند.

نام مسیر		توصیف	فرایندهای مرتبط	اختلالات مرتبط
Mesocorticolimbic پروجکشن	مسیر مزولیمبیک	مسیر مزولیمبیک دوپامین را از ناحیهٔ تگمنتوم شکمی که در میان مغز قرار دارد گرفته و به جسم مخطط می‌برد، که شامل nucleus accumbens و olfactory tubercle می‌باشد.^[۸] پیشوند مزو در کلمهٔ مزولیمبیک به میان مغز اشاره می‌کند، زیرا مزو در یونانی به معنی میان است.
Mesocorticolimbic پروجکشن	مسیر مزوکورتیکال	پیشوند «مزو» در مزوکورتیکال به VTA که در میان مغز است اشاره دارد، و «کورتیکال» به کورتکس اشاره می‌کند.	کارکردهای اجرایی	اختلال کم توجهی - بیش فعالی اعتیاد اسکیزوفرنی
مسیر نیگروستریاتال		مسیر نیگروستریاتال دوپامین را از ماده سیاه pars compacta به هسته دم دار و پوسته مغز می‌برد. تودهٔ سیاه در میان مغز قرار دارد در حالی که caudate nucleus و پوسته در dorsal striatum هستند.	کارکرد حرکتی شناخت مربوط به پاداش یادگیری انجمنی	اعتیاد رقصاک بیماری پارکینسون
مسیر Tuberoinfundibular		مسیر tuberoinfundibular دوپامین را از arcuate nucleus در هیپوتالاموس، به هیپوفیز می‌برد.	فعالیت این مسیر باعث مهار آزادسازی پرولاکتین می‌شود.	هایپرپرولاکتینمی

مسیرهای عمده^[۹] (مانند بالا)

مزوکورتیکولیمبیک

VTA → Prefrontal cortex
VTA ← جسم مخطط (nucleus accumbens و olfactory tubercle)

نیگروستریاتال

SNc → Dorsal striatum (هسته دم دار و پوسته)

Tuberoinfundibular

ناحیه لوله ای هیپوتالاموس (Infundibular nucleus) → برجستگی میانی (دوپامینی که در برجستگی میانی آزاد می‌شود از طریق سیستم دریچه ای هیپوفیزی به هیپوفیز می‌رسد)

دیگر مسیرها

VTA ← آمیگدال^[۱۰]
VTA ← هیپوکامپ
VTA → Cingulate cortex
VTA ← پیاز بویایی
SNc → Subthalamic nucleus^[۱۱]

گاهی اوقات به مسیرهای مزوکورتیکال و مزولیمبیک به‌طور همزمان مسیر مزوکورتیولیمبیک گفته می‌شود.^[۱۲]

کارکرد

مسیرهای دوپامینرژیک که از ماده سیاه pars compacta و تگمنتوم شکمی به جسم مخطط (یعنی مسیرهای nigrostriatal و مزولیمبیک) پرتاب می‌شوند، یک جزء از یک توالی از مسیرهایی به نام حلقهٔ کورتیکو-بازال گانگلیا-thalamo-کورتیکال^[۱۳]^[۱۴] را تشکیل می‌دهند. این روش طبقه‌بندی در مطالعه از بسیاری از بیماری روانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. جزء نیگروستریاتال حلقه متشکل از SNc است که باعث به وجود آمدن هر دو مسیر مهاری و تحریکی است که از striatum تا گوی رنگ پریده ادامه دارند، و بعد به تالاموس می‌رسند یا ابتدا به subthalamic nucleus و سپس به تالاموس می‌رسند. نورون‌های دوپامینرژیک در این مدار باعث افزایش میزان شلیک فازی در پاسخ به خطای مثبت پاداش، یعنی وقتی پاداش از حد مورد انتظار بیشتر است می‌شوند. این نورون‌ها در زمان پیش‌بینی پاداش منفی (پاداش از حد مورد انتظار کمتر باشد) شلیک فازی را کاهش نمی‌دهند، و این فرضیه را به وجود می‌آورند که نورون‌های سروتونرژیک به جای نورون‌های دوپامینرژیک کاهش پاداش را رمزگذاری می‌کنند. از این یافته‌ها دو فرضیه حاصل می‌شود که نقش عقده بازال و مدارهای دوپامین نیگروستیاتال در انتخاب فعالیت را توضیح می‌دهند. اولین مدل نشان می‌دهد یک «منتقد» مقدار را رمزگذاری کرده و یک بازیگر پاسخ به تحریک صورت گرفته بر اساس آن مقدار را رمزگذاری می‌کند. اما مدل دوم می‌گوید که این فعالیت‌ها از عقده بازال سرچشمه نمی‌گیرند و در عوض در کورتکش به وجود آمده و توسط عقده بازال انتخاب می‌شوند. این مدل می‌گوید که مسیر مستقیم رفتار مناسب را کنترل می‌کند و غیر مستقیم اقدامات نامناسب برای موقعیت را سرکوب می‌کند. این مدل پیشنهاد می‌کند شلیک تونیک دوپامینرژیک باعث افزایش فعالیت مسیر مستقیم شده و اوضاع را به طرف افزایش سرعت انجام فعالیت‌ها سوق می‌دهد.^[۱۵]

منابع

↑ "Beyond the Reward Pathway". Archived from the original on 9 February 2010. Retrieved 2009-10-23.
↑ Le Moal, Michel. "Mesocorticolimbic Dopaminergic Neurons". Neuropsychopharmacology: The Fifth Generation of Progress. Archived from the original on 23 November 2013. Retrieved 4 November 2013.
↑ Alcaro, Antonio; Huber, Robert; Panksepp, Jaak (24 January 2017). "Behavioral Functions of the Mesolimbic Dopaminergic System: an Affective Neuroethological Perspective". Brain Research Reviews. 56 (2): 283–321. doi:10.1016/j.brainresrev.2007.07.014. ISSN 0165-0173. PMC 2238694. PMID 17905440.
↑ Galvan, Adriana; Wichmann, Thomas (24 January 2017). "Pathophysiology of Parkinsonism". Clinical Neurophysiology. 119 (7): 1459–1474. doi:10.1016/j.clinph.2008.03.017. ISSN 1388-2457. PMC 2467461. PMID 18467168.
↑ Blum, Kenneth; Chen, Amanda Lih-Chuan; Braverman, Eric R; Comings, David E; Chen, Thomas JH; Arcuri, Vanessa; Blum, Seth H; Downs, Bernard W; Waite, Roger L; Notaro, Alison; Lubar, Joel; Williams, Lonna; Prihoda, Thomas J; Palomo, Tomas; Oscar-Berman, Marlene (24 January 2017). "Attention-deficit-hyperactivity disorder and reward deficiency syndrome". Neuropsychiatric Disease and Treatment. 4 (5): 893–918. doi:10.2147/NDT.S2627. ISSN 1176-6328. PMC 2626918. PMID 19183781.
↑ Volkow, Nora D.; Wang, Gene-Jack; Fowler, Joanna S.; Tomasi, Dardo; Telang, Frank; Baler, Ruben (24 January 2017). "Addiction: Decreased reward sensitivity and increased expectation sensitivity conspire to overwhelm the brain's control circuit". BioEssays. 32 (9): 748–755. doi:10.1002/bies.201000042. ISSN 0265-9247. PMC 2948245. PMID 20730946.
↑ Shiyi Guo, Jinsha Huang, Haiyang Jiang, Chao Han, Jie Li, Xiaoyun Xu, Guoxin Zhang, Zhicheng Lin, Nian Xiong, and Tao Wang Restless Legs Syndrome: From Pathophysiology to Clinical Diagnosis and Management Front. Aging Neurosci. 2017; 9: 171. Published online 2017 Jun 2. doi: 10.3389/fnagi.2017.00171; PMCID PMC5454050; PMID 28626420
↑ Ikemoto S (2010). "Brain reward circuitry beyond the mesolimbic dopamine system: a neurobiological theory". Neurosci Biobehav Rev. 35 (2): 129–50. doi:10.1016/j.neubiorev.2010.02.001. PMC 2894302. PMID 20149820. Recent studies on intracranial self-administration of neurochemicals (drugs) found that rats learn to self-administer various drugs into the mesolimbic dopamine structures–the posterior ventral tegmental area, medial shell nucleus accumbens and medial olfactory tubercle. ... In the 1970s it was recognized that the olfactory tubercle contains a striatal component, which is filled with GABAergic medium spiny neurons receiving glutamatergic inputs form cortical regions and dopaminergic inputs from the VTA and projecting to the ventral pallidum just like the nucleus accumbens
↑ Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). "Chapter 10: Neural and Neuroendocrine Control of the Internal Milieu". In Sydor A, Brown RY (eds.). Molecular Neuropharmacology: A Foundation for Clinical Neuroscience (2nd ed.). New York: McGraw-Hill Medical. p. 249. ISBN 978-0-07-148127-4. Relationship of the hypothalamus and the pituitary gland. The anterior pituitary, or adenohypophysis, receives rich blood flow from the capillaries of the portal hypophyseal system. This system delivers factors released by hypothalamic neurons into portal capillaries at the median eminence. The figure shows one such projection, from the tuberal (arcuate) nuclei via the tuberoinfundibular tract to the median eminence.
↑ Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). "Chapter 6: Widely Projecting Systems: Monoamines, Acetylcholine, and Orexin". In Sydor A, Brown RY (eds.). Molecular Neuropharmacology: A Foundation for Clinical Neuroscience (2nd ed.). New York: McGraw-Hill Medical. pp. 147–148, 154–157. ISBN 978-0-07-148127-4. Neurons from the SNc densely innervate the dorsal striatum where they play a critical role in the learning and execution of motor programs. Neurons from the VTA innervate the ventral striatum (nucleus accumbens), olfactory bulb, amygdala, hippocampus, orbital and medial prefrontal cortex, and cingulate cortex. VTA DA neurons play a critical role in motivation, reward-related behavior, attention, and multiple forms of memory. ... Thus, acting in diverse terminal fields, dopamine confers motivational salience ("wanting") on the reward itself or associated cues (nucleus accumbens shell region), updates the value placed on different goals in light of this new experience (orbital prefrontal cortex), helps consolidate multiple forms of memory (amygdala and hippocampus), and encodes new motor programs that will facilitate obtaining this reward in the future (nucleus accumbens core region and dorsal striatum). ... DA has multiple actions in the prefrontal cortex. It promotes the "cognitive control" of behavior: the selection and successful monitoring of behavior to facilitate attainment of chosen goals. Aspects of cognitive control in which DA plays a role include working memory, the ability to hold information "on line" in order to guide actions, suppression of prepotent behaviors that compete with goal-directed actions, and control of attention and thus the ability to overcome distractions. ... Noradrenergic projections from the LC thus interact with dopaminergic projections from the VTA to regulate cognitive control.
↑ Cragg SJ, Baufreton J, Xue Y, Bolam JP, Bevan MD (2004). "Synaptic release of dopamine in the subthalamic nucleus". Eur. J. Neurosci. 20 (7): 1788–802. doi:10.1111/j.1460-9568.2004.03629.x. PMID 15380000.
↑ Doyon WM, Thomas AM, Ostroumov A, Dong Y, Dani JA (October 2013). "Potential substrates for nicotine and alcohol interactions: a focus on the mesocorticolimbic dopamine system". Biochem. Pharmacol. 86 (8): 1181–93. doi:10.1016/j.bcp.2013.07.007. PMC 3800178. PMID 23876345.
↑ Taylor, SB; Lewis, CR; Olive, MF (2013). "The neurocircuitry of illicit psychostimulant addiction: acute and chronic effects in humans". Subst Abuse Rehabil. 4: 29–43. doi:10.2147/SAR.S39684. PMC 3931688. PMID 24648786. {{cite journal}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)
↑ Yager LM, Garcia AF, Wunsch AM, Ferguson SM (August 2015). "The ins and outs of the striatum: Role in drug addiction". Neuroscience. 301: 529–541. doi:10.1016/j.neuroscience.2015.06.033. PMC 4523218. PMID 26116518. {{cite journal}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)نگهداری یادکرد:استفاده از پارامتر نویسندگان (link)
↑ Maia TV, Frank MJ (2011). "From reinforcement learning models to psychiatric and neurological disorders". Nat. Neurosci. 14 (2): 154–62. doi:10.1038/nn.2723. PMC 4408000. PMID 21270784.

[urlBeyond_the_Reward_Pathway-1] "Beyond the Reward Pathway". Archived from the original on 9 February 2010. Retrieved 2009-10-23.

[projection-2] Le Moal, Michel. "Mesocorticolimbic Dopaminergic Neurons". Neuropsychopharmacology: The Fifth Generation of Progress. Archived from the original on 23 November 2013. Retrieved 4 November 2013.

[3] Alcaro, Antonio; Huber, Robert; Panksepp, Jaak (24 January 2017). "Behavioral Functions of the Mesolimbic Dopaminergic System: an Affective Neuroethological Perspective". Brain Research Reviews. 56 (2): 283–321. doi:10.1016/j.brainresrev.2007.07.014. ISSN 0165-0173. PMC 2238694. PMID 17905440.

[4] Galvan, Adriana; Wichmann, Thomas (24 January 2017). "Pathophysiology of Parkinsonism". Clinical Neurophysiology. 119 (7): 1459–1474. doi:10.1016/j.clinph.2008.03.017. ISSN 1388-2457. PMC 2467461. PMID 18467168.

[5] Blum, Kenneth; Chen, Amanda Lih-Chuan; Braverman, Eric R; Comings, David E; Chen, Thomas JH; Arcuri, Vanessa; Blum, Seth H; Downs, Bernard W; Waite, Roger L; Notaro, Alison; Lubar, Joel; Williams, Lonna; Prihoda, Thomas J; Palomo, Tomas; Oscar-Berman, Marlene (24 January 2017). "Attention-deficit-hyperactivity disorder and reward deficiency syndrome". Neuropsychiatric Disease and Treatment. 4 (5): 893–918. doi:10.2147/NDT.S2627. ISSN 1176-6328. PMC 2626918. PMID 19183781.

[6] Volkow, Nora D.; Wang, Gene-Jack; Fowler, Joanna S.; Tomasi, Dardo; Telang, Frank; Baler, Ruben (24 January 2017). "Addiction: Decreased reward sensitivity and increased expectation sensitivity conspire to overwhelm the brain's control circuit". BioEssays. 32 (9): 748–755. doi:10.1002/bies.201000042. ISSN 0265-9247. PMC 2948245. PMID 20730946.

[7] Shiyi Guo, Jinsha Huang, Haiyang Jiang, Chao Han, Jie Li, Xiaoyun Xu, Guoxin Zhang, Zhicheng Lin, Nian Xiong, and Tao Wang Restless Legs Syndrome: From Pathophysiology to Clinical Diagnosis and Management Front. Aging Neurosci. 2017; 9: 171. Published online 2017 Jun 2. doi: 10.3389/fnagi.2017.00171; PMCID PMC5454050; PMID 28626420

[Dopaminergic_pathways_and_reward_system_review-8] Ikemoto S (2010). "Brain reward circuitry beyond the mesolimbic dopamine system: a neurobiological theory". Neurosci Biobehav Rev. 35 (2): 129–50. doi:10.1016/j.neubiorev.2010.02.001. PMC 2894302. PMID 20149820. Recent studies on intracranial self-administration of neurochemicals (drugs) found that rats learn to self-administer various drugs into the mesolimbic dopamine structures–the posterior ventral tegmental area, medial shell nucleus accumbens and medial olfactory tubercle. ... In the 1970s it was recognized that the olfactory tubercle contains a striatal component, which is filled with GABAergic medium spiny neurons receiving glutamatergic inputs form cortical regions and dopaminergic inputs from the VTA and projecting to the ventral pallidum just like the nucleus accumbens

[NHM_tuberoinfundibular_pathway-9] Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). "Chapter 10: Neural and Neuroendocrine Control of the Internal Milieu". In Sydor A, Brown RY (eds.). Molecular Neuropharmacology: A Foundation for Clinical Neuroscience (2nd ed.). New York: McGraw-Hill Medical. p. 249. ISBN 978-0-07-148127-4. Relationship of the hypothalamus and the pituitary gland. The anterior pituitary, or adenohypophysis, receives rich blood flow from the capillaries of the portal hypophyseal system. This system delivers factors released by hypothalamic neurons into portal capillaries at the median eminence. The figure shows one such projection, from the tuberal (arcuate) nuclei via the tuberoinfundibular tract to the median eminence.

[NHM_pathways-10] Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). "Chapter 6: Widely Projecting Systems: Monoamines, Acetylcholine, and Orexin". In Sydor A, Brown RY (eds.). Molecular Neuropharmacology: A Foundation for Clinical Neuroscience (2nd ed.). New York: McGraw-Hill Medical. pp. 147–148, 154–157. ISBN 978-0-07-148127-4. Neurons from the SNc densely innervate the dorsal striatum where they play a critical role in the learning and execution of motor programs. Neurons from the VTA innervate the ventral striatum (nucleus accumbens), olfactory bulb, amygdala, hippocampus, orbital and medial prefrontal cortex, and cingulate cortex. VTA DA neurons play a critical role in motivation, reward-related behavior, attention, and multiple forms of memory. ... Thus, acting in diverse terminal fields, dopamine confers motivational salience ("wanting") on the reward itself or associated cues (nucleus accumbens shell region), updates the value placed on different goals in light of this new experience (orbital prefrontal cortex), helps consolidate multiple forms of memory (amygdala and hippocampus), and encodes new motor programs that will facilitate obtaining this reward in the future (nucleus accumbens core region and dorsal striatum). ... DA has multiple actions in the prefrontal cortex. It promotes the "cognitive control" of behavior: the selection and successful monitoring of behavior to facilitate attainment of chosen goals. Aspects of cognitive control in which DA plays a role include working memory, the ability to hold information "on line" in order to guide actions, suppression of prepotent behaviors that compete with goal-directed actions, and control of attention and thus the ability to overcome distractions. ... Noradrenergic projections from the LC thus interact with dopaminergic projections from the VTA to regulate cognitive control.

[pmid_15380000-11] Cragg SJ, Baufreton J, Xue Y, Bolam JP, Bevan MD (2004). "Synaptic release of dopamine in the subthalamic nucleus". Eur. J. Neurosci. 20 (7): 1788–802. doi:10.1111/j.1460-9568.2004.03629.x. PMID 15380000.

[MEDRS-quality_human_review-12] Doyon WM, Thomas AM, Ostroumov A, Dong Y, Dani JA (October 2013). "Potential substrates for nicotine and alcohol interactions: a focus on the mesocorticolimbic dopamine system". Biochem. Pharmacol. 86 (8): 1181–93. doi:10.1016/j.bcp.2013.07.007. PMC 3800178. PMID 23876345.

[Reward_system_components_and_structure-specific_functions-13] Taylor, SB; Lewis, CR; Olive, MF (2013). "The neurocircuitry of illicit psychostimulant addiction: acute and chronic effects in humans". Subst Abuse Rehabil. 4: 29–43. doi:10.2147/SAR.S39684. PMC 3931688. PMID 24648786. {{cite journal}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)

[Striatal_efferents,_afferents,_and_colocalized_receptors_in_dMSNs_and_iMSNs-14] Yager LM, Garcia AF, Wunsch AM, Ferguson SM (August 2015). "The ins and outs of the striatum: Role in drug addiction". Neuroscience. 301: 529–541. doi:10.1016/j.neuroscience.2015.06.033. PMC 4523218. PMID 26116518. {{cite journal}}: Unknown parameter |name-list-format= ignored (|name-list-style= suggested) (help)نگهداری یادکرد:استفاده از پارامتر نویسندگان (link)

[pmid_21270784-15] Maia TV, Frank MJ (2011). "From reinforcement learning models to psychiatric and neurological disorders". Nat. Neurosci. 14 (2): 154–62. doi:10.1038/nn.2723. PMC 4408000. PMID 21270784.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]

[۱۰]

[۱۱]

[۱۲]

[۱۳]

[۱۴]

[۱۵]