Bagaimana Dopamin dan Serotonin Berinteraksi

Studi ini mengungkapkan peran penting dopamin dan serotonin dalam pengambilan keputusan berdasarkan konteks sosial dan menunjukkan bagaimana bahan kimia ini memengaruhi respons terhadap tawaran pada akhirnya. Wawasan tentang dinamika neurotransmitter ini menawarkan potensi pengobatan baru untuk penyakit Parkinson dan kondisi kejiwaan. Kredit: SciTechDaily.com

Sebuah tim internasional menerjemahkan tarian kompleks dopamin dan serotonin dalam otak manusia dan menyoroti keputusan sosial.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Alam Perilaku manusiaPara ilmuwan menyelidiki dunia neuromodulator kimiawi di otak manusia, khususnya dopamin dan serotonin, untuk mengungkap perannya dalam perilaku sosial.

Penelitian yang dilakukan pada pasien penyakit Parkinson yang menjalani operasi otak dalam keadaan sadar berfokus pada substansia nigra otak, wilayah kunci yang terkait dengan kontrol motorik dan pemrosesan penghargaan.

Sebuah tim internasional yang dipimpin oleh ahli saraf komputasi Virginia Tech, Read Montague, telah mengungkap mekanisme neurokimia yang sebelumnya tidak diketahui di balik kecenderungan manusia untuk mengambil keputusan berdasarkan konteks sosial—orang lebih cenderung menerima tawaran dari komputer dan menolak tawaran yang sama dari pemain manusia. .

Para ilmuwan mendiskusikan pekerjaan mereka untuk menemukan wawasan tentang kompleksitas otak dan pikiran. Baru-baru ini, para peneliti termasuk (dari kiri) Dan Bang dari Universitas Aarhus di Denmark, Ken Kishida dari Fakultas Kedokteran Universitas Wake Forest, Michael Friedlander, direktur eksekutif Institut Penelitian Biomedis Fralin; Peter Dayan, direktur eksekutif Institut Max Planck untuk Sibernetika Biologi di Tübingen, Jerman, dan Read Montague, direktur Pusat Ilmu Saraf Manusia di Institut Penelitian Biomedis Fralin, merefleksikan terobosan yang telah berlangsung selama beberapa dekade ini. Kredit: Clayton Metz/Virginia Tech

Lihat dari game pamungkas

Dalam studi tersebut, empat pasien yang menjalani operasi stimulasi otak dalam untuk penyakit Parkinson tenggelam dalam permainan ambil-itu-atau-tinggalkan, sebuah skenario di mana mereka harus menerima atau menolak berbagai distribusi $20 baik dari manusia maupun komputer. pemain. Misalnya, satu pemain mungkin mengusulkan untuk menyimpan $16 sementara pasien menerima sisa $4. Jika pasien menolak perpecahan, maka keduanya tidak mendapat apa-apa.

“Anda dapat mengajari orang-orang apa yang harus mereka lakukan dalam permainan semacam ini – mereka harus menerima imbalan kecil, bukan tanpa imbalan sama sekali,” kata Montague, Profesor Virginia Tech Carilion Mountcastle di Institut Penelitian Biomedis Fralin di VTC. penulis penelitian. “Ketika orang mengetahui bahwa mereka sedang bermain di komputer, mereka bermain dengan sempurna, sama seperti ekonom matematika – mereka melakukan apa yang seharusnya mereka lakukan. Tapi ketika mereka berperan sebagai manusia, mereka tidak bisa menahan diri. Mereka sering kali terpaksa menghukum tawaran yang lebih rendah dengan menolaknya.”

https://scitechdaily.com/images/Read-Montague-What-Makes-Us-Human.mp3

Bacalah Montague, yang memimpin tim peneliti yang menemukan dasar kimia pengambilan keputusan sosial, berbicara tentang memanfaatkan elemen-elemen kunci yang menjadikan kita manusia. Kredit: Clayton Metz/Virginia Tech

Tarian dopamin-serotonin

Gagasan bahwa orang mengambil keputusan berdasarkan konteks sosial bukanlah hal baru dalam permainan ekonomi saraf. Namun kini, untuk pertama kalinya, para peneliti menunjukkan bahwa dampak konteks sosial dapat berasal dari interaksi dinamis dopamin dan serotonin.

Ketika orang membuat keputusan, dopamin tampaknya terus mencermati dan merespons apakah tawaran saat ini lebih baik atau lebih buruk dari tawaran sebelumnya, seolah-olah itu adalah sistem pemantauan yang berkelanjutan. Serotonin, sementara itu, tampaknya hanya berfokus pada nilai penawaran tertentu saat ini, dan menyarankan lebih banyak evaluasi kasus per kasus.

Tarian cepat ini terjadi dengan latar belakang yang lebih lambat di mana dopamin umumnya lebih tinggi ketika orang berperan sebagai manusia lain – dengan kata lain, ketika keadilan menjadi hal utama. Bersama-sama, sinyal-sinyal ini berkontribusi pada penilaian otak kita secara keseluruhan terhadap nilai selama interaksi sosial.

“Kami menargetkan proses kognitif yang berbeda dan akhirnya mendapatkan jawaban atas pertanyaan dengan rincian biologis yang lebih baik,” kata penulis pertama studi Dan Bang, profesor kedokteran klinis dan Lundbeck Foundation Fellow di Aarhus University di Denmark dan profesor asosiasi. di Institut Penelitian Biomedis Fralin.

“Tingkat dopamin lebih tinggi ketika orang berinteraksi dengan manusia dibandingkan dengan komputer,” kata Bang. “Dan penting di sini bahwa kami juga mengukur serotonin untuk memastikan bahwa respons keseluruhan terhadap konteks sosial spesifik terhadap dopamin.”

https://scitechdaily.com/images/Seth-Batten-Dopamine-Dance.mp3

Seth Batten, seorang ilmuwan di Fralin Biomedical Research Institute, membuat elektroda yang digunakan untuk merekam tarian dopamin-serotonin. Kredit: Clayton Metz/Virginia Tech

Seth Batten, peneliti senior di laboratorium Montague dan salah satu penulis pertama studi tersebut, membuat elektroda serat karbon yang ditanamkan pada pasien yang menjalani operasi stimulasi otak dalam dan membantu mengumpulkan data di Mount Sinai Health System di New York.

“Keunikan dari metode kami adalah memungkinkan kami mengukur lebih dari satu neurotransmiter pada saat yang bersamaan – dampaknya tidak boleh hilang,” kata Batten. “Kami telah melihat molekul pemberi sinyal ini sebelumnya, namun ini adalah pertama kalinya kami melihat mereka menari.” Belum pernah ada yang melihat tarian dopamin dan serotonin ini sebelumnya dalam konteks sosial.”

Menguraikan makna sinyal elektrokimia yang direkam dari pasien bedah telah menjadi tantangan besar yang memerlukan waktu bertahun-tahun untuk dipecahkan.

“Data mentah yang kami kumpulkan dari pasien tidak spesifik untuk dopamin, serotonin, atau norepinefrin – ini adalah campuran dari keduanya,” kata Ken Kishida, rekan penulis studi dan profesor ilmu saraf translasi. dalam bedah saraf di Fakultas Kedokteran Universitas Wake Forest. “Pada dasarnya, kami menggunakan alat jenis pembelajaran mesin untuk memisahkan apa yang ada dalam data mentah untuk memahami tanda tangan dan memecahkan kode apa yang terjadi dengan dopamin dan serotonin.”

DI DALAM Sebuah studi tentang perilaku alami manusiapara ilmuwan telah menunjukkan bagaimana naik turunnya dopamin dan serotonin terkait dengan kognisi dan perilaku manusia.

“Dalam dunia organisme model, terdapat banyak sekali toko permen yang penuh dengan teknik fantastis untuk mengajukan pertanyaan biologis, namun lebih sulit untuk bertanya tentang apa yang membentuk diri Anda,” kata Montague, yang juga direktur Pusat Penelitian Ilmu Saraf Manusia. dan Laboratorium Neuroimaging Manusia dari Institut Penelitian Biomedis Fralin.

Mengatasi penyakit parkinson

“Pada titik tertentu, ketika kami telah mengevaluasi cukup banyak orang, kami akan mampu mengatasi patologi penyakit Parkinson yang memberi kami peluang ini,” kata Montague, yang juga seorang profesor di Virginia Tech College of Science.

Pada penyakit Parkinson, ciri utamanya adalah hilangnya neuron penghasil dopamin secara signifikan di batang otak, yang biasanya terjadi bersamaan dengan timbulnya gejala.

Kehilangan ini berdampak pada striatum, area otak yang sangat dipengaruhi oleh dopamin. Ketika dopamin menurun, terminal serotonin mulai tumbuh, memperlihatkan interaksi kompleks seperti yang diamati pada model hewan pengerat.

“Sudah ada bukti praklinis bahwa kerusakan sistem dopamin memberi tahu sistem serotonin, ‘Hei, kita harus melakukan sesuatu.’ Tapi kami tidak pernah bisa mengikuti momentumnya,” kata Montague. “Apa yang kami lakukan sekarang adalah langkah pertama, tapi kita berharap setelah kami mendapatkan ratusan pasien, kami akan dapat menghubungkan hal ini dengan gejala dan membuat beberapa pernyataan klinis tentang patologi Parkinson.”

Dalam hal ini, kata para peneliti, hal ini membuka jendela untuk mempelajari berbagai macam kelainan otak.

“Otak manusia itu seperti kotak hitam,” kata Kishida. “Kami telah mengembangkan cara lain untuk melihat ke dalam dan memahami cara kerja sistem ini dan bagaimana sistem ini dipengaruhi oleh kondisi klinis yang berbeda.”

Michael Friedlander, direktur eksekutif Fralin Biomedical Research Institute dan ahli saraf yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan: “Pekerjaan ini mengubah seluruh bidang ilmu saraf dan kemampuan kita untuk menginterogasi pikiran dan otak manusia – menggunakan teknologi yang tidak terbayangkan. bertahun-tahun yang lalu .”

Psikiatri adalah contoh bidang medis yang dapat memperoleh manfaat dari pendekatan ini, katanya.

“Kita mempunyai banyak sekali orang di dunia yang menderita berbagai kondisi kejiwaan, dan dalam banyak kasus, solusi farmakologis tidak bekerja dengan baik,” kata Friedlander, yang juga wakil presiden ilmu kesehatan dan ilmu pengetahuan di Virginia Tech. . teknik. Dopamin, serotonin, dan neurotransmiter lainnya terkait erat dengan gangguan ini. Upaya ini menambah ketepatan dan kuantifikasi nyata untuk memahami isu-isu ini. Satu-satunya hal yang saya yakini adalah bahwa pekerjaan ini akan sangat penting untuk pengembangan pengobatan di masa depan.”

Lebih dari sepuluh tahun dalam pembuatannya

Upaya untuk mengukur neurotransmiter secara real time di otak manusia dimulai lebih dari 12 tahun yang lalu ketika Montague membentuk tim ahli yang “banyak berpikir”.

Dalam observasi pertama sejenisnya di otak manusia, para ilmuwan mempublikasikan di saraf pada tahun 2020, para peneliti mengungkapkan bahwa dopamin dan serotonin bekerja dengan kecepatan kurang dari satu detik untuk membentuk cara orang memandang dunia dan bertindak berdasarkan persepsi mereka.

Baru-baru ini, dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada bulan Oktober di jurnal Biologi Kontemporerpara peneliti menggunakan metode pencatatan perubahan kimiawi pada manusia yang terjaga untuk mendapatkan wawasan tentang sistem noradrenalin otak, yang telah lama menjadi target obat untuk gangguan kejiwaan.

Dan pada bulan Desember di buku harian Kemajuan ilmu pengetahuanTim menemukan bahwa perubahan cepat dalam tingkat dopamin mencerminkan perhitungan spesifik terkait bagaimana orang belajar dari penghargaan dan hukuman.

“Kami telah melakukan pengukuran aktif neurotransmitter beberapa kali di berbagai area otak, dan sekarang kami telah mencapai titik di mana kami menyentuh elemen kunci yang menjadikan kita manusia,” kata Montague.

Referensi: “Dopamin dan serotonin dalam substansia nigra manusia melacak konteks sosial dan sinyal nilai selama pertukaran ekonomi” oleh Seth R. Batten, Dan Bang, Brian H. Kopell, Arianna N. Davis, Matthew Heflin, Qixiu Fu, Ofer Perla, Kimia Ziafat , Alice Hashemi, Ignacio Saez, Leonardo S. Barbosa, Thomas Twomey, Terry Lohrenz, Jason P. White, Peter Dayan, Alexander W. Charney, Martijn Figee, Helen S. Mayberg, Kenneth T. Kishida, Xiaosi Gu, dan P. Baca Montague 26 Feb 2024 Sifat Perilaku Manusia.
DOI: 10.1038/s41562-024-01831-w