Dopamina to neuroprzekaźnik nierozerwalnie związany z układem nagrody – bardzo starą strukturą w mózgu, która sprawia, że to co pożądane przez organizm jest przyjemne. Odpowiada również za motywację do działania, którego efektem jest przyjemność. Jednak udział dopaminy w procesach motywacyjnych i odczuwaniu przyjemności zależy m.in. od tego, w jakich obszarach mózgu jest ona wydzielana. Na szczególną uwagę zasługuje jądro półleżące (NAc, ang. nucleus accumbens), stanowiące jedną z części układu nagrody.
Do wyrzutu dopaminy w NAc dochodzi w wyniku zadziałania bodźca sprawiającego satysfakcję – bodźca nagradzającego (nagrody). Z czasem, w wyniku wielokrotnego otrzymania nagrody, mózg zaczyna kojarzyć z nią różne bodźce środowiskowe. W efekcie wyrzut dopaminy następuje już w momencie pojawienia się bodźca poprzedzającego nagrodę. Ten mechanizm aktywowania neuronów dopaminergicznych leży u podstaw uczenia się ze wzmocnieniem. Badania behawioralne przeprowadzane na gryzoniach często bazują na tym zjawisku. Jednakże zazwyczaj stosuje się w nich nagrodę w postaci pokarmu lub środków psychoaktywnych. Naukowcy z Florida Atlantic University zadali sobie pytanie, czy inne czynności mogą być równie efektywnym bodźcem nagradzającym. W najnowszej pracy skupili się na tak prostym działaniu, jak powrót gryzoni do znajomej im klatki.
Celem eksperymentu było zbadanie zmian aktywności dopaminy po powrocie zwierzęcia do znanej mu klatki, będącej jego “domem”. W pierwszej kolejności myszy przenoszono do pleksiglasowej komory, w której standardowo przeprowadza się testy behawioralne. Następnie przenoszono je z powrotem do “domu” lub do nowej, czystej klatki, wyglądającej tak samo jak ta, w której przebywały wcześniej. Aby uzyskać więcej danych porównawczych, na koniec eksperymentu podawano kokainę myszom nadal przebywającym w komorze do testów.
W określeniu poziomu dopaminy w NAc naukowcom pomogła inżynieria genetyczna. W genom myszy wbudowano sekwencję kodującą białko, które wykazuje fluorescencję w kontakcie z dopaminą. Do rejestracji emitowanego światła użyto zaawansowanej techniki optycznej, znanej pod angielską nazwą fiber photometry. Pozwala ona na przeprowadzenie obserwacji w czasie rzeczywistym, u swobodnie poruszających się zwierząt.
Okazało się, że „powrót do domu” spowodował nagły, znaczny wzrost poziomu dopaminy w NAc. Bardzo podobny efekt uzyskano podając myszom kokainę. Powrót do nowej klatki również powodował wyrzut dopaminy, jednak nie tak silny i długotrwały jak w pozostałych dwóch przypadkach. W toku eksperymentu, podczas kolejnych przenosin do znanej klatki, obserwowane efekty stawały się coraz mniej wyraźne, ale mogło to być wywołane stresem związanym z dotykiem eksperymentatora. Nie zanotowano natomiast znaczących zmian poziomu dopaminy przy przenoszeniu zwierząt do komory testowej czy pomiędzy klatkami.
Podsumowując, powrót zwierząt do ich “domowej” klatki wywołał znaczny wzrost poziomu dopaminy w NAc. Ze względu na to, że wzrost ten był porównywalny do tego po podaniu środka psychoaktywnego, naukowcy mogą rozważyć zastosowanie tej prostej czynności w testach behawioralnych. Może posłużyć ona jako kontrola lub wskaźnik działania układu nagrody w różnych modelach chorób. Byłoby to znacznym ułatwieniem dla badaczy. Procedura ta jest bowiem bezinwazyjna i pozbawiona skutków ubocznych, które powoduje podawanie zwierzętom narkotyków.
