Vías dopaminérgicas

Senderos dopaminérgicos ()caminos de dopamina, proyecciones dopaminérgicas) en el cerebro humano están involucrados en procesos fisiológicos y conductuales incluyendo movimiento, cognición, funciones ejecutivas, recompensa, motivación y control neuroendocrino. Cada vía es un conjunto de neuronas de proyección, que consiste en neuronas dopaminérgicas individuales.

Las cuatro vías dopaminérgicas principales son la vía mesolímbica, la vía mesocortical, la vía nigroestriatal y la vía tuberoinfundibular. La vía mesolímbica y la vía mesocortical forman el sistema mesocorticolímbico. Otras dos vías dopaminérgicas a considerar son el tracto hipotalamospinal y la vía incertohipotalámica.

La enfermedad de Parkinson, el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH), los trastornos por uso de sustancias (adicción) y el síndrome de piernas inquietas (SPI) pueden atribuirse a una disfunción en vías dopaminérgicas específicas.

Las neuronas dopaminérgicas de las vías dopaminérgicas sintetizan y liberan el neurotransmisor dopamina. Las enzimas tirosina hidroxilasa y dopa descarboxilasa son necesarias para la síntesis de dopamina. Ambas enzimas se producen en los cuerpos celulares de las neuronas dopaminérgicas. La dopamina se almacena en el citoplasma y en vesículas en las terminales de los axones. La liberación de dopamina de las vesículas se desencadena por la despolarización de la membrana inducida por la propagación del potencial de acción. Los axones de las neuronas dopaminérgicas se extienden a lo largo de toda su vía designada.

Caminos

Mayor

A continuación se enumeran seis de las vías dopaminérgicas.

Menores

Hypothalamospinal

• Hypothalamus → cordón espinal

Incertohypothalamic

• Zona incerta → Hypothalamus
• Zona incerta → Brainstem VTA → Amygdala (mesoamygdaloid pathway)

VTA → Hippocampus

VTA → Cingulado cortex

VTA → Bombilla olfativa

SNc → núcleo subtalámico

Función

Sistema mesocorticolímbico

El sistema mesocorticolímbico (circuito mesocorticolímbico) se refiere tanto a las vías mesocorticales como a las mesolímbicas. Ambas vías se originan en el área tegmental ventral (VTA), que se encuentra en el mesencéfalo. A través de conexiones separadas con la corteza prefrontal (mesocortical) y el cuerpo estriado ventral (mesolímbico), la proyección mesocorticolímbica tiene un papel importante en el aprendizaje, la motivación, la recompensa, la memoria y el movimiento. Se ha demostrado que los subtipos de receptores de dopamina, D1 y D2, tienen funciones complementarias en la proyección mesocorticolímbica, facilitando el aprendizaje en respuesta a la retroalimentación tanto positiva como negativa. Ambas vías del sistema mesocorticolímbico están asociadas con el TDAH, la esquizofrenia y la adicción.

Vía mesocortical

La vía mesocortical se proyecta desde el área tegmental ventral hasta la corteza prefrontal (VTA → Corteza prefrontal). Esta vía está involucrada en la cognición y la regulación de las funciones ejecutivas (por ejemplo, atención, memoria de trabajo, control inhibitorio, planificación, etc.). Este intrincado circuito neuronal sirve como una ruta de comunicación crucial dentro del cerebro, facilitando la transmisión de dopamina, un neurotransmisor. asociado con la recompensa, la motivación y el control cognitivo. La corteza prefrontal, al ser un centro central para las funciones ejecutivas, depende de la información de la vía mesocortical para modular y afinar los procesos cognitivos esenciales para el comportamiento dirigido a objetivos y la toma de decisiones. La desregulación de las neuronas en esta vía se ha relacionado con el TDAH.

Vía mesolímbica

Conocida como vía de recompensa, la vía mesolímbica se proyecta desde el área tegmental ventral hasta el cuerpo estriado ventral (VTA → Estriado ventral (núcleo accumbens y tubérculo olfatorio). Cuando se anticipa una recompensa, la tasa de activación de las neuronas de dopamina en el cuerpo mesolímbico La vía mesolímbica está involucrada con la prominencia de incentivos, la motivación, el aprendizaje por refuerzo, el miedo y otros procesos cognitivos. En estudios con animales, el agotamiento de la dopamina en esta vía, o las lesiones en su sitio de origen, disminuyen el grado en que un animal está. dispuesto a ir para obtener una recompensa (por ejemplo, el número de pulsaciones de palanca para obtener nicotina o el tiempo que pasa buscando comida). Se están realizando investigaciones para determinar el papel de la vía mesolímbica en la percepción del placer.

Vía nigroestriatal

La vía nigroestriatal está implicada en conductas relacionadas con el movimiento y la motivación. La transmisión de neuronas dopaminérgicas al cuerpo estriado dorsal juega un papel particular en la recompensa y la motivación, mientras que el movimiento está influenciado por la transmisión de neuronas dopaminérgicas a la sustancia negra. La vía nigroestriatal está asociada con enfermedades como la enfermedad de Huntington, la enfermedad de Parkinson, el TDAH, la esquizofrenia y el síndrome de Tourette. La enfermedad de Huntington, la enfermedad de Parkinson y el síndrome de Tourette son afecciones afectadas por el funcionamiento motor, mientras que la esquizofrenia y el TDAH se ven afectados por el funcionamiento de la recompensa y la motivación. Esta vía también regula el aprendizaje asociado, como el condicionamiento clásico y el condicionamiento operante.

Vía tuberoinfundibular

La vía tuberoinfundibular transmite dopamina desde el hipotálamo a la glándula pituitaria. Este circuito neuronal juega un papel fundamental en la regulación del equilibrio hormonal y, específicamente, en la modulación de la secreción de prolactina de la glándula pituitaria, responsable de la producción de leche materna en las mujeres. La hiperprolactinemia es una afección asociada causada por una cantidad excesiva de producción de prolactina que es común en mujeres embarazadas. Después del parto, la vía tuberoinfundibular retoma su función de regular los niveles de prolactina. La disminución de los niveles de estrógeno posparto contribuye a la restauración de la inhibición dopaminérgica, previniendo la hiperprolactinemia sostenida en personas no embarazadas ni lactantes.

Bucle cortico-ganglios basales-tálamo-cortical

Las vías dopaminérgicas que se proyectan desde la sustancia negra pars compacta (SNc) y el área tegmental ventral (VTA) hacia el cuerpo estriado (es decir, las vías nigroestriatal y mesolímbica, respectivamente) forman un componente de una secuencia de vías conocida como vía cortico. -nudo ganglios basales-tálamo-cortical. El componente nigroestriatal del asa está formado por la SNc, que da lugar a vías inhibidoras y excitadoras que van desde el cuerpo estriado hasta el globo pálido, antes de continuar hasta el tálamo, o hasta el núcleo subtalámico antes de dirigirse al tálamo. Las neuronas dopaminérgicas en este circuito aumentan la magnitud de la activación fásica en respuesta al error de recompensa positiva, es decir, cuando la recompensa excede la recompensa esperada. Estas neuronas no disminuyen la activación fásica durante una predicción de recompensa negativa (menos recompensa de la esperada), lo que lleva a la hipótesis de que las neuronas serotoninérgicas, en lugar de las dopaminérgicas, codifican la pérdida de recompensa. La actividad fásica de la dopamina también aumenta durante las señales que señalan eventos negativos; sin embargo, la estimulación de las neuronas dopaminérgicas aún induce preferencia de lugar, lo que indica su papel principal en la evaluación de un estímulo positivo. A partir de estos hallazgos, se han desarrollado dos hipótesis sobre el papel de los ganglios basales y los circuitos de dopamina nigrostiatal en la selección de acciones. El primer modelo sugiere una actitud "crítica" que codifica el valor, y un actor que codifica las respuestas a estímulos basados en el valor percibido. Sin embargo, el segundo modelo propone que las acciones no se originan en los ganglios basales, sino que se originan en la corteza y son seleccionadas por los ganglios basales. Este modelo propone que la vía directa controla el comportamiento apropiado y la indirecta suprime las acciones no adecuadas para la situación. Este modelo propone que la activación dopaminérgica tónica aumenta la actividad de la vía directa, provocando un sesgo hacia la ejecución de acciones más rápidamente.

Se cree que estos modelos de los ganglios basales son relevantes para el estudio del TOC, el TDAH, el síndrome de Tourette, la enfermedad de Parkinson, la esquizofrenia y la adicción. Por ejemplo, se plantea la hipótesis de que la enfermedad de Parkinson es el resultado de una actividad excesiva de la vía inhibidora, lo que explica el movimiento lento y los déficits cognitivos, mientras que se propone que el síndrome de Tourette sea el resultado de una actividad excitatoria excesiva que resulta en los tics característicos del síndrome de Tourette.

Reglamento

El área tegmental ventral y la sustancia negra pars compacta reciben entradas de otros sistemas de neurotransmisores, incluidas entradas glutaminérgicas, entradas GABAérgicas, entradas colinérgicas y entradas de otros núcleos monoaminérgicos. El VTA contiene receptores 5-HT1A que ejercen efectos bifásicos al disparar, con dosis bajas de agonistas del receptor 5-HT_1A que provocan un aumento en la velocidad de disparo y dosis más altas que suprimen la actividad. Los receptores 5-HT2A expresados en las neuronas dopaminérgicas aumentan la actividad, mientras que los receptores 5-HT2C provocan una disminución de la actividad. La vía mesolímbica, que se proyecta desde el VTA hasta el núcleo accumbens, también está regulada por receptores muscarínicos de acetilcolina. En particular, la activación del receptor muscarínico de acetilcolina M2 y del receptor muscarínico de acetilcolina M4 inhibe la liberación de dopamina, mientras que la activación del receptor muscarínico de acetilcolina M1 aumenta la liberación de dopamina. Las entradas GABAérgicas del cuerpo estriado disminuyen la actividad neuronal dopaminérgica y las entradas glutaminérgicas de muchas áreas corticales y subcorticales aumentan la velocidad de activación de las neuronas dopaminérgicas. Los endocannabinoides también parecen tener un efecto modulador sobre la liberación de dopamina de las neuronas que se proyectan fuera del VTA y la SNc. Las entradas noradrenérgicas que se derivan del locus coeruleus tienen efectos excitadores e inhibidores sobre las neuronas dopaminérgicas que se proyectan fuera del VTA y SNc. Las entradas orexinérgicas excitadoras al VTA se originan en el hipotálamo lateral y pueden regular la activación inicial de las neuronas dopaminérgicas del VTA.