Nouvelles perspectives sur la fonction dopaminergique chez les patients atteints de la maladie de Parkinson

Les scientifiques du Virginia Tech Carilion Research Institute ont mesuré la libération du neurotransmetteur clé avec une précision temporelle sans précédent dans le cerveau des personnes atteintes de la maladie de Parkinson.

Les mesures, recueillies pendant la chirurgie du cerveau alors que les patients conscients jouaient à un jeu d'investissement, démontrent comment la libération rapide de dopamine code des informations cruciales pour le choix humain.

Les résultats peuvent avoir des implications étendues non seulement pour la maladie de Parkinson, mais également pour d’autres troubles neurologiques et psychiatriques, notamment la dépression et la toxicomanie.

Les chercheurs ont détecté des changements dans les niveaux de dopamine mille fois plus rapidement que ce qui avait été précédemment enregistré chez l'homme. Ces mesures rapides, combinées à une spécificité chimique améliorée, ont permis aux scientifiques de découvrir que la dopamine a un rôle beaucoup plus complexe qu'on ne le pensait auparavant.

L'étude a été publiée aujourd'hui dans leActes de l'Académie nationale des sciences.

«Plus de 20 ans de recherche sur des organismes modèles non humains ont brossé un tableau très précis du rôle présumé de la dopamine dans l'orientation du comportement humain», a déclaré Read Montague, directeur du Laboratoire de neuroimagerie humaine au Virginia Tech Carilion Research Institute et auteur principal de le papier.

"Et maintenant, grâce à ces mesures inédites, effectuées directement chez l'homme, nous avons découvert que cette image était malheureusement incomplète."

Montague et son équipe ont travaillé avec des neurochirurgiens de la Wake Forest University Health Sciences - Stephen Tatter, Adrian Laxton et feu Thomas Ellis - pour mesurer les signaux de dopamine chez des patients atteints de la maladie de Parkinson subissant une intervention chirurgicale pour implanter des électrodes de stimulation cérébrale profonde. Il a été démontré que la stimulation cérébrale profonde atténue les symptômes de la maladie de Parkinson.

Dix-sept patients se sont portés volontaires pour permettre à l’équipe de Montague d’enregistrer leurs signaux dopaminergiques pendant la chirurgie d’implantation.

«Nous étudions un système qui s'effondre dans leur cerveau», a déclaré le Dr Ken Kishida, premier auteur de l'article et chercheur au Virginia Tech Carilion Research Institute. «La maladie de Parkinson est caractérisée par la mort de neurones libérant de la dopamine, et nous essayons de comprendre les mécanismes sous-jacents du processus de la maladie.»

Kishida et Montague ont tous deux noté la générosité des patients qui se sont portés volontaires pour l'étude.

«Ce type d'accès pour mesurer les signaux de dopamine est inestimable», a déclaré Kishida. «Et nous avons effectué ces mesures chez 17 personnes, soit 17 de plus que jamais.»

Afin de capturer les signaux dopaminergiques, en particulier chez les personnes ayant une activité dopaminergique inférieure, les chercheurs ont dû développer des méthodes extrêmement sensibles.

Les chercheurs ont pris des lectures des impulsions de dopamine ultra-rapides alors que des patients conscients jouaient à un jeu d'investissement. Ils s'attendaient à voir les réponses dopaminergiques en relation directe avec les récompenses attendues et les résultats réels. Ils ne l’ont pas fait.

«Nous avons analysé l'ensemble de données d'environ un millier d'impulsions de dopamine, et c'était plat», a déclaré Montague, qui est également professeur de physique au Virginia Tech's College of Science et directeur de l'unité de psychiatrie computationnelle du Virginia Tech Carilion Research Institute. «Les signaux ne faisaient pas la distinction entre une réaction positive et une réaction négative.»

Une fois que les chercheurs ont eu les mesures, ils ont commencé à analyser ce que la dopamine signalait réellement.

"Nous avons constaté que la dopamine suit deux facteurs - ce qui s'est passé et ce qui aurait pu arriver", a déclaré Montague. «Nos neurones dopaminergiques semblent suivre si quelque chose aurait pu être meilleur ou pire, et cette information est codée par les changements rapides de la libération de dopamine. Ces résultats peuvent commencer à révéler, en termes de calcul, ce qui manque dans le système dopaminergique des patients atteints de la maladie de Parkinson. »

Les résultats ont été plus de 20 ans dans la fabrication, depuis les premières études informatiques de Montague examinant les mécanismes de signalisation de la dopamine.

L'idée que «ce qui aurait pu être» fait partie de la façon dont les gens évaluent les résultats réels n'est pas nouvelle. Mais personne ne s'attendait à ce que la dopamine fasse le travail de combiner ces informations dans le cerveau humain.

Maintenant que les chercheurs ont mesuré de multiples contributions aux signaux dopaminergiques individuels, ils ont encore plus de voies pour explorer les systèmes d’apprentissage du cerveau humain en matière de santé et de maladie.

Source: Virginia Tech