DGIST (הנשיא לי קונוו) המחלקה למדעי המוח פרופסור לי קוואנג והצוות שלו גילו מתאם חדש בין איתות עצבי במוח לאיתות דופמין בסטריאטום. המוח האנושי דורש עיבוד אותות עצביים מהיר בפרק זמן קצר של פחות משנייה. ידוע כי לדופמין יש את ההשפעה החזקה ביותר על אותות עצביים במוח, אך "טכנולוגיית ניטור אותות מוחית מרובה מוחית מבוססת שבב עצבי אופטי שפותח לאחרונה" של צוות המחקר מראה ששינויים באותות דופמין בטווח הפיזיולוגי אינם משפיעים על עיבוד אותות עצביים במוח.
דופמין הוא נוירומודולטור כימי הממלא תפקיד חיוני בלמידה, תנועה, מוטיבציה וקבלת החלטות. זה נקשר למספר מחלות, כולל מחלת פרקינסון, התמכרות ודיכאון. כדי לנתח את הרלוונטיות של איתות דופמין לעיבוד אותות עצביים במוח ולמחלות נלוות, פרופסור לי קוואנג והצוות שלו פיתחו "טכנולוגיית ניטור אותות מוח מרובים מבוססת שבב עצבי אופטי" עם הצוות של פרופסור מסמנידיס ב-UCLA. הטכנולוגיה יכולה להקליט בו-זמנית אותות מוחיים חשמליים וכימיים, והיא אישרה שאיתות דופמין בסטריאטום שעבר מניפולציה מלאכותית משרה פוטנציאל פעולה(1) שינויים בנוירונים. הממצאים אומתו באמצעות למידת מכונה.
הצוות השתמש באופטוגנטיקה כדי לצפות בו-זמנית בדופמין ובפעילות עצבית ב"סטריאטום הגחוני" תוך שליטה בפעילות של נוירוני דופמין. ראשית, כאשר דופמין לא השתחרר במהלך עיבוד אותות עצביים במוח, לא נמצאו חריגות בפעילות הנוירונים, וכאשר דופמין שוחרר בטווח הפיזיולוגי הנורמלי (למשל, במהלך צריכת מזון), רק שינויים קטנים או לא עקביים ב נצפתה פעילות הנוירונים. עם זאת, כאשר דופמין שוחרר באופן מלאכותי ביותר מפי חמישה מהטווח הפיזיולוגי הרגיל, נצפתה השפעה משמעותית על עיבוד האותות העצביים במוח. זה מצביע על כך שגורמים אחרים עשויים להיות חשובים יותר מאשר איתות דופמין במוח עבור תהליכי איתות עצביים מסוימים, בניגוד לתיאוריות הנוכחיות.
מחקר זה מדגים לראשונה כי אותות דופמין מתגמול מזון ממלאים תפקיד מינורי בעיצוב מהיר של פעילות עצבית בסטריאטום. זה מצביע על כך שבסולם זמן של תת-שנייה, פעילות עצבית בסטריאטום עשויה להיות מושפעת מתשומות עצביות חיצוניות אחרות ולא מדופמין. נבצע מחקרי המשך כדי להאיר את הפיזיולוגיה המתוחכמת של הדופמין ביחס לזמן, כולל תרומתו ארוכת הטווח".
לי קוואנג, פרופסור, DGIST
הממצאים פורסמו באינטרנט ב מדעי המוח בטבע ביולי.
