La tossicodipendenza sta dilagando nel mio cervello e tu vuoi che io riesca a fermarla con la mia forza di volontà? L'installazione di un freno potrebbe aiutare

Autore: Project Lailai Team (Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences e Duchuang Technology)

L'articolo proviene dall'account ufficiale dell'Accademia delle Scienze (ID: kexuedayuan)

L'assunzione di droghe è davvero solo per il piacere? È possibile riuscire a smettere di drogarsi solo con una forte forza di volontà?

Pensare troppo...Le droghe possono modificare i circuiti neurali del cervello. A causa della forte corrosione, la voglia di assumere droghe non può essere fermata!

Ora, i ricercatori di Stanford suggeriscono di aver trovato un modo per mettere artificialmente un "freno" nel cervello dei tossicodipendenti.

L'abuso di droga fa perdere la dopamina al "fratello corriere"

Il cervello umano contiene centinaia di miliardi di cellule nervose. La nostra capacità di mangiare e dormire, così come la nostra capacità di provare paura di essere sopraffatti dalle scadenze, sono tutte il risultato di informazioni trasmesse nelle cellule nervose del cervello.

La dopamina è il neurotrasmettitore responsabile della trasmissione delle informazioni positive: splende il sole, il vento è caldo... Dopo che i sensi hanno ricevuto queste informazioni, il "fattorino" dopamina è incaricato di trasmetterle al cervello e noi ci sentiremo felici.

Naturalmente, il cervello non è così facile da accontentare.

Supponiamo che ci sia un contatore nel cervello. Ogni volta che la dopamina trasmette un messaggio di felicità, il contatore aumenta silenziosamente di 1. Solo quando il contatore supera un certo valore il cervello si sentirà felice. Questo valore è chiamato soglia.

Dopo aver assunto farmaci, questi possono produrre migliaia di messaggi positivi contemporaneamente, senza interferire minimamente con la dopamina. Il valore del contatore cerebrale aumenta rapidamente, la soglia standard si alza e, allo stesso tempo, la secrezione di dopamina "non impiegata" diminuisce sempre di più. La conseguenza diretta è che le persone non riescono più a sentirsi felici.

cosa fare? Posso sentirmi felice solo assumendo droghe. Ma più droghe assumi, più alta diventa la tua soglia, meno dopamina hai e puoi solo assumerne di più... Questa è dipendenza.

Questo è fuori dal mio controllo.

Una volta che diventi dipendente dalla droga, morirai di una morte orribile e vivrai una vita peggiore della morte. Smetti di drogarti! Credo che la tua forte forza di volontà ti aiuterà a sconfiggere la droga!

Tuttavia, smettere di drogarsi non è solo una questione di forza di volontà.

Se si smette improvvisamente di assumere alcuni farmaci dopo averli assunti per molto tempo, si verificherà una forte reazione di astinenza, che si manifesterà con nausea, vomito, depressione, ansia... Una volta instaurata la dipendenza dalla droga, è impossibile smettere.

In breve, più ti senti a tuo agio quando assumi droghe, più depresso ti sentirai dopo aver smesso di prenderle. Molte persone falliscono ripetutamente nel tentativo di smettere di drogarsi, non perché non riescano a liberarsi dall'euforia che provavano quando assumevano droga, ma perché non riescono a superare il vuoto che si prova dopo aver smesso di drogarsi.

Quel che è peggio è che, a causa della memoria ambientale del cervello, durante il periodo di riabilitazione dalla droga, guardando i telefilm che guardavi quando assumevi droghe o bevendo le bevande che bevevi quando assumevi droghe, i ricordi ti spingeranno verso la droga come una marea.

Tra le droghe che creano dipendenza e possono causare sintomi di astinenza, gli oppioidi sono le più diffuse e dannose.

La morfina e l'eroina sono entrambe oppioidi

Come si verifichi la reazione di astinenza e quale area del cervello la controlli non era chiaro fino all'avvento del "ricercatore di Stanford" menzionato sopra.

In una normale giornata lavorativa, Zhu Yingjie, uno studente post-dottorato a Stanford, si è presentato al laboratorio la mattina presto come al solito per condurre l'ennesimo esperimento sui topi: ha somministrato loro oppioidi, poi ha sospeso la somministrazione dei farmaci e ha osservato le loro reazioni di astinenza.

Quel giorno scoprì che nei topi che mostravano sintomi di astinenza, sembrava che nel cervello si attivasse un percorso neurale. Questo percorso è chiamato percorso neurale glutamatergico dal nucleo paraventricolare del talamo (PVT) al nucleo accumbens (NAc).

Il virus della rabbia (area fluorescente rossa nell'immagine) è stato iniettato nel NAc nel cervello del topo e sono stati trovati globuli rossi marcati nel PVT, dimostrando così l'esistenza del percorso neurale dal PVT al NAc (immagine dell'Istituto di cognizione cerebrale e malattie cerebrali, Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Accademia cinese delle scienze)

Con entusiasmo, Zhu Yingjie condusse un'attenta ricerca accademica e scoprì che nessuno aveva pubblicato un articolo sulla relazione tra la reazione di astinenza e questo percorso neurale.

Ma questo percorso neurale appartiene all'area cerebrale che determina i sintomi dell'astinenza?

Dopo una breve trasmissione di dopamina, Zhu Yingjie intraprese un percorso sperimentale più lungo e scelse l'optogenetica.

Un gene esogeno viene iniettato nel cervello di un topo. La proteina codificata da questo gene consente alle cellule nervose di rispondere in modo sensibile alla stimolazione luminosa di diversi colori. Successivamente viene impiantata una fibra ottica nel cervello per controllare l'attività delle cellule nervose tramite la luce.

Fibra ottica impiantata nel cervello del topo

In parole povere, Zhu Yingjie ha impiantato un "freno" controllato dalla luce nel cervello di un topo e poi ha inibito l'attivazione del percorso dal nucleo paraventricolare del talamo al nucleo accumbens attraverso il controllo della luce esterna.

Il nero rappresenta i topi senza "freni" installati, mentre il verde rappresenta i topi con i freni installati. Sulla sinistra ci sono tre indicatori comportamentali dei sintomi di astinenza (saltare, impennarsi, tremore) e sulla destra ci sono i ricordi dei sintomi di astinenza. Si può osservare che l'inibizione optogenetica di questo percorso può eliminare i sintomi di astinenza (immagine dell'Istituto di cognizione cerebrale e malattie cerebrali, Istituti di tecnologia avanzata di Shenzhen, Accademia cinese delle scienze)

Inoltre, la forza sinaptica sui percorsi neurali dei topi con reazioni di astinenza è stata notevolmente migliorata. Le sinapsi sono il sito chiave per la trasmissione delle informazioni tra i neuroni. Grazie all'optogenetica, l'aumento della forza sinaptica può essere invertito artificialmente, inibendo così la reazione di ritiro.

Sono trascorsi due anni e mezzo da quando è stata fatta questa scoperta nel 2014 a quando è stato pubblicato il documento nel 2016. Nel mondo della tecnologia, dove le cose cambiano ogni giorno, due anni e mezzo possono essere considerati un lungo periodo. L'articolo venne infine pubblicato sulla prestigiosa rivista internazionale Nature, riscuotendo immediatamente grande interesse. L'industria riponeva grandi speranze in questa scoperta fondamentale.

Dalla cura dei topi alla cura degli esseri umani

Dopo essere tornato in Cina, Zhu Yingjie si è unito all'Istituto di cognizione cerebrale e malattie cerebrali presso l'Istituto di tecnologia avanzata di Shenzhen, Accademia cinese delle scienze. Il passo successivo è utilizzare questa scoperta per aiutare davvero le persone a liberarsi dalla tossicodipendenza.

Poiché l'optogenetica richiede una craniotomia e un intervento chirurgico, attualmente viene utilizzata solo sugli animali. Dopo aver identificato le aree del cervello interessate dalle reazioni di astinenza da oppioidi, Zhu Yingjie spera di trovare altri metodi non invasivi, come gli ultrasuoni, il campo magnetico e la stimolazione elettrica, per raggiungere l'obiettivo del trattamento della tossicodipendenza. L'Istituto di Tecnologia Avanzata ha molti progetti legati agli ultrasuoni e ai campi magnetici. Se si riuscisse a combinarli con la scoperta di Zhu Yingjie, forse in futuro potremmo assistere alla comparsa di cuffie elettromagnetiche per la riabilitazione dalla droga e di dispositivi a ultrasuoni per la riabilitazione dalla droga.

Nota: Zhu Yingjie ha pubblicato un articolo su Nature intitolato: Un input talamico al nucleo accumbens media la dipendenza da oppiacei (Un percorso neurale dal talamo al nucleo accumbens media la dipendenza da oppiacei).

Questo articolo è prodotto dal team Project is Coming. Project is Coming è una rubrica tecnologica creata dallo Shenzhen Institute of Advanced Technology dell'Accademia cinese delle scienze e da DuChuang Technology, che fornisce una nuova interpretazione di progetti rilevanti nei settori strategici emergenti.