Le neuroscienze della motivazione: come fa il cervello a sostenere la sua spinta propulsiva? / The neuroscience of motivation: how does the brain sustain its drive?

 Le neuroscienze della motivazione: come fa il cervello a sostenere la sua spinta propulsiva? / The neuroscience of motivation: how does the brain sustain its drive?

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Una nuova ricerca ha individuato i neuroni coinvolti nel mantenimento della motivazione nei ratti, aprendo potenzialmente la strada a nuove terapie per l'ADHD, la depressione e le dipendenze.

Studiando il comportamento di ricerca della ricompensa nei ratti, i ricercatori dell'Università di Nagoya (Giappone) hanno scoperto il ruolo essenziale dei neuroni dell'orexina nel meccanismo cerebrale alla base della motivazione. I risultati hanno implicazioni per il trattamento di patologie caratterizzate da deficit motivazionali, tra cui il disturbo da deficit di attenzione/iperattività (ADHD), la depressione e le dipendenze.

I neuroni dell'orexina sono cellule nervose specializzate presenti nell'ipotalamo che regolano diverse funzioni fisiologiche essenziali come l'omeostasi energetica, la veglia, la cognizione e l'umore. Ricerche recenti suggeriscono che svolgano un ruolo anche nei comportamenti motivati, sebbene le ragioni precise di ciò rimangano incerte.

Nella speranza di cambiare questa situazione, gli scienziati hanno utilizzato i ratti per studiare come l'attività dei neuroni dell'orexina influenzi la spinta degli animali ad ottenere ricompense alimentari. Finora, le difficoltà tecniche hanno ostacolato la capacità degli scienziati di colpire neuroni specifici nei ratti in modo temporalmente controllato; pertanto, le ricerche precedenti si sono basate in gran parte sui topi, che offrono un modello comportamentale meno sofisticato.

Per superare questi ostacoli tecnici, il gruppo ha sviluppato ratti transgenici in cui la Cre-ricombinasi è espressa esclusivamente nei neuroni dell'orexina, consentendo di colpire con precisione queste cellule nervose. Hanno utilizzato la chemiogenetica per attivare i neuroni dell'orexina, quindi hanno condotto un test a rapporto progressivo, aumentando gradualmente il numero di tocchi necessari per ottenere una ricompensa alimentare. Per valutare l'intensità della motivazione del roditore, hanno misurato il tempo impiegato dai ratti per rinunciare alla ricerca di uno spuntino, chiamato punto di rottura.

In tal modo, hanno dimostrato che quando i neuroni dell'orexina venivano attivati, i punti di rottura erano più alti, indicando una maggiore motivazione per una ricompensa. D'altra parte, quando i neuroni dell'orexina venivano degenerati selettivamente, i punti di rottura erano più bassi e la motivazione ridotta.

Inoltre, esperimenti di fotometria a fibre ottiche hanno rivelato che, durante un comportamento motivato, l'attività dei neuroni dell'orexina cambiava dinamicamente, aumentando prima e diminuendo dopo aver ricevuto la ricompensa. Quando la ricompensa non veniva ottenuta, questa attività elevata si manteneva. È interessante notare che l'attività dei neuroni dell'orexina era maggiore quanto più i ratti si impegnavano.

Quando i ricercatori hanno utilizzato l'optogenetica, così come un antagonista del recettore dell'orexina 1, per inibire l'attivazione dei neuroni dell'orexina mentre i ratti si aspettavano una ricompensa, il comportamento di ricerca della ricompensa è diminuito. Tuttavia, non si è verificato alcun aumento del comportamento motivato quando è stato utilizzato un agonista per eccitare i neuroni dell'orexina in questa fase.

Ciò suggerisce che, sebbene i neuroni dell'orexina siano necessari per sostenere la motivazione, la loro sovrastimolazione artificiale non è sufficiente di per sé ad aumentarla.

Riassumendo questi risultati, il responsabile dello studio, Hiroyuki Mizoguchi, ha concluso: "Il nostro studio ha dimostrato cambiamenti significativi nell'attività dei neuroni dell'orexina a seconda delle ricompense attese e dello sforzo richiesto, suggerendo un potenziale meccanismo per tradurre le aspettative in azioni prolungate".

Mizoguchi e colleghi sperano che, approfondendo la nostra comprensione dei meccanismi oressinergici alla base della motivazione, il loro lavoro possa contribuire allo sviluppo di nuove terapie per i disturbi in cui questa risulta compromessa.

ENGLISH

New research pinpoints neurons involved in maintaining motivation in rats, potentially paving the way towards new treatments for ADHD, depression and addiction.

While studying reward-seeking behavior in rats, researchers from Nagoya University (Japan) discovered the essential role of orexin neurons in the brain mechanism underpinning motivation. The findings have implications for the treatment of conditions characterized by motivational deficits, including attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD), depression and addiction.

Orexin neurons are specialized nerve cells found in the hypothalamus that regulate several essential physiological functions such as energy homeostasis, wakefulness, cognition and mood. Recent research has suggested that they also have a part to play in motivated behaviors, although the exact reasons for this remain uncertain.

Hoping to change that, scientists used rats to investigate how orexin neuron activity impacts the animals’ drive to obtain food rewards. Thus far, technical challenges have stymied scientists’ ability to target specific neurons in rats in a temporally controlled manner; hence, previous research has largely relied on mice, which offer a less sophisticated model of behavior.

To overcome these technical hurdles, the team developed transgenic rats, whereby Cre-recombinase is expressed exclusively in orexin neurons, allowing them to precisely target these nerve cells. They used chemogenetics to activate orexin neurons, then conducted a progressive ratio test, gradually increasing the number of touches required to earn a food reward. To gauge the rodent’s motivation intensity, they measured how long it took for the rats to give up their search for a snack, called the breakpoint.

In doing so, they demonstrated that when orexin neurons were activated, breakpoints were higher, showing increased motivation for a reward. On the other hand, when orexin neurons were selectively degenerated, breakpoints were lower and motivation reduced.

Moreover, fiber photometry experiments revealed that during motivated behavior, orexin neuron activity changed dynamically, increasing before and decreasing after the reward was received. When the reward was not obtained, this elevated activity was sustained. Interestingly, orexin neuron activity was stronger the more effort the rats made.

When the researchers used optogenetics, as well as an orexin 1-receptor antagonist, to inhibit orexin neuron activation while the rats were expecting a reward, reward-seeking behavior lessened. However, there was no increase in motivated behavior when an agonist was used to excite orexin neurons at this stage.

This suggests that, although orexin neurons are required for sustaining motivation, artificially overstimulating them is not sufficient on its own to boost it.

Summarizing these findings, study lead Hiroyuki Mizoguchi concluded: “Our study demonstrated significant changes in orexin neuron activity depending on expected rewards and the effort required, suggesting a potential mechanism for translating expectations into sustained action.”

It is Mizoguchi and colleagues’ hope that by furthering our understanding of the orexinergic mechanisms behind motivation, their work could contribute toward novel treatments for disorders in which it is diminished.

Da:

https://www.biotechniques.com/neuroscience/the-neuroscience-of-motivation-how-does-the-brain-sustain-its-drive/?utm_campaign=BioTechniques%20-%20Daily%20NL&utm_medium=email&_hsenc=p2ANqtz--2seK7ccDRleukOxH_NHPyWZDZDUSmujf3dJql2-A6t4gbLc65eDJuKcqp_zSHJaQlp6QXdo_h1dkFOyGtVv8Nw_UMhhV6GNkrhxFNKuFxg91-Yaw&_hsmi=431952751&utm_content=431886978&utm_source=hs_email