La dopamina facilita la traduzione dello sforzo fisico in valutazioni dello sforzo Riepilogo Le nostre valutazioni dello sforzo sono modellate in modo critico dalle esperienze di sforzo. Tuttavia non è chiaro come il sistema nervoso trasformi lo sforzo fisico in valutazioni dello sforzo. La disponibilità del neuromodulatore dopamina influenza le caratteristiche della prestazione motoria e il processo decisionale basato sullo sforzo. Per valutare il ruolo della dopamina nella traduzione dello sforzo in valutazioni lavorative, abbiamo avuto partecipanti con malattia di Parkinson , in stati di deplezione di dopamina (senza farmaci dopaminergici) ed elevati (con farmaci dopaminergici), che esercitavano livelli di sforzo fisico e valutavano retrospettivamente quanto impegno hanno esercitato. In uno stato di deplezione di dopamina , i partecipanti hanno mostrato una maggiore variabilità dello sforzo e hanno sovrastimato i loro livelli di sforzo, rispetto allo stato di integrazione con dopamina . Una maggiore variabilità dello sforzo era associata a una valutazione dello sforzo meno accurata e la dopamina aveva un’influenza protettiva su questo effetto, riducendo il grado in cui la variabilità dello sforzo alterava le valutazioni dello sforzo. I nostri risultati forniscono una visione approfondita del ruolo della dopamina nel tradurre le caratteristiche della prestazione motoria in giudizi di sforzo e un potenziale bersaglio terapeutico per l’aumento del senso di sforzo osservato in una varietà di condizioni neurologiche e psichiatriche. |
Figura : Profili di sforzo medio, durante la fase di valutazione, per un partecipante rappresentativo nelle condizioni a Dopamina OFF eb ON. Tutti i livelli di sforzo sono presentati in unità di sforzo, che erano relative allo sforzo massimo dei partecipanti. In entrambe le condizioni, i partecipanti sono stati in grado di esercitarsi fino al livello target e di resistere. I grafici nei riquadri c–e sono stati utilizzati a scopo illustrativo e non per l’inferenza statistica, che è stata eseguita utilizzando modelli lineari a effetti misti. (Gruppo di controllo: cerchi grigi; stato OFF della dopamina: cerchi aperti; stato ON: cerchi neri). c Variabilità dello sforzo in funzione dello sforzo medio durante la fase di valutazione. La variabilità dello sforzo è stata calcolata come deviazione standard degli ultimi 3 s di produzione dello sforzo. A scopo illustrativo, la variabilità dello sforzo è stata combinata in intervalli di sforzo medio di 20 unità di sforzo. Lì, le barre di errore rappresentano l’errore standard della media. Quando i partecipanti erano nella condizione ON della dopamina, hanno mostrato un aumento minore della variabilità dello sforzo all’aumentare dello sforzo, rispetto alla condizione OFF. Il comportamento del gruppo di controllo corrispondeva a quello dei partecipanti nella condizione OFF. d Valutazione dello sforzo basata sullo sforzo medio durante la fase di valutazione. Lo sforzo medio è stato calcolato come la media degli ultimi 3 s di sforzo prodotto. A scopo illustrativo, le valutazioni dello sforzo sono state raggruppate in intervalli di sforzo medio di 20 unità di sforzo. Le barre di errore rappresentano l’errore standard della media. L’aumento della disponibilità di dopamina ha avuto un effetto moderatore sull’aumento della valutazione dello sforzo con l’esercizio. Il comportamento del gruppo di controllo corrispondeva ai partecipanti nella condizione OFF e le valutazioni della dopamina erano inferiori nella condizione ON rispetto ai controlli. e Gli errori di giudizio aumentano con la variabilità dello sforzo normalizzato e questo aumento è più pronunciato nella condizione di dopamina OFF, rispetto alla condizione di dopamina ON. Per ogni prova è stata calcolata una metrica di errore di valutazione prendendo la differenza tra lo sforzo valutato e lo sforzo medio. È stato calcolato un valore di variabilità dello sforzo normalizzato dividendo la variabilità dello sforzo per lo sforzo medio, consentendo di valutare le prestazioni durante diversi livelli di sforzo in un modello unificato. A scopo illustrativo, gli errori di valutazione e la variabilità dello sforzo normalizzato sono stati raggruppati in quartili di variabilità dello sforzo normalizzato. Le barre di errore rappresentano l’errore standard della media. L’aumento della variabilità dello sforzo ha interrotto la valutazione dello sforzo dei partecipanti, e l’aumento della disponibilità di dopamina ha avuto un effetto protettivo sulla propensione della variabilità dello sforzo a interrompere la valutazione dello sforzo. Il comportamento del gruppo di controllo non era significativamente diverso dal comportamento nelle condizioni ON e OFF.
Commenti
Anche la dopamina, una sostanza chimica del cervello a lungo associata al piacere, alla motivazione e alla ricerca di ricompense, sembra svolgere un ruolo importante nel motivo per cui l’esercizio e altri sforzi fisici sembrano " facili " per alcune persone ed " estenuanti". ” per altri, secondo i risultati di uno studio su persone affette da morbo di Parkinson. La malattia di Parkinson è caratterizzata da una perdita nel tempo di cellule produttrici di dopamina nel cervello.
I risultati, pubblicati su NPG Parkinson’s Disease , potrebbero, dicono i ricercatori, portare a metodi più efficaci per aiutare le persone a stabilire e mantenere regimi di esercizio fisico, a nuovi trattamenti per la fatica associata alla depressione e a molte altre condizioni, e a una migliore comprensione del Parkinson. s malattia.
"I ricercatori hanno cercato a lungo di capire perché alcune persone trovano lo sforzo fisico più facile di altri", afferma il leader dello studio Vikram Chib, Ph.D., professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica presso la Johns Hopkins University School of Medicine e ricercatore presso l’Università di Boston. Istituto Kennedy Krieger. "I risultati di questo studio suggeriscono che la quantità di dopamina disponibile nel cervello è un fattore chiave ."
Chib spiega che dopo una sessione di attività fisica, la percezione e l’autovalutazione dello sforzo esercitato dalle persone variano e guidano anche le loro decisioni sull’intraprendere sforzi futuri. Studi precedenti hanno dimostrato che le persone con un aumento della dopamina sono più disposte a esercitare uno sforzo fisico in cambio di ricompense, ma lo studio attuale si concentra sul ruolo della dopamina nell’autovalutazione dello sforzo richiesto per un compito fisico, senza la promessa di una ricompensa. .
Per lo studio, Chib e i suoi colleghi della Johns Hopkins Medicine e del Kennedy Krieger Institute hanno reclutato 19 adulti con diagnosi di morbo di Parkinson, una condizione in cui i neuroni nel cervello che producono dopamina muoiono gradualmente, causando movimenti involontari e incontrollabili. , come tremori, affaticamento, rigidità e problemi di equilibrio o coordinazione.
Nel laboratorio di Chib, a 10 volontari maschi e nove volontarie femmine con un’età media di 67 anni è stato chiesto di svolgere lo stesso compito fisico (stringere una maniglia dotata di sensore) in due giorni diversi a distanza di quattro settimane. In uno dei giorni, ai pazienti è stato chiesto di assumere il loro farmaco giornaliero standard di dopamina sintetica come farebbero normalmente. D’altra parte, è stato chiesto loro di non assumere i farmaci per almeno 12 ore prima di eseguire il test di compressione.
In entrambi i giorni, ai pazienti è stato inizialmente insegnato a stringere un sensore di presa a vari livelli di sforzo definito, quindi è stato chiesto di stringere e riferire quante unità di sforzo avevano eseguito.
Quando i partecipanti avevano assunto il loro consueto farmaco sintetico a base di dopamina, le loro autovalutazioni delle unità di sforzo eseguite erano più accurate rispetto a quando non avevano assunto il farmaco. Avevano anche meno variabilità nei loro sforzi, mostrando prese accurate quando i ricercatori chiedevano loro di stringere a diversi livelli di sforzo.
Al contrario, quando i pazienti non avevano assunto il farmaco , hanno costantemente sovrastimato i propri sforzi, nel senso che percepivano il compito come fisicamente più difficile e avevano una variabilità significativamente maggiore tra le prese dopo essere stati sollecitati.
In un altro esperimento, ai pazienti è stata data la scelta tra un’opzione sicura: spremere con uno sforzo relativamente basso sul sensore dell’impugnatura o lanciare una moneta rischiando di non dover esercitare nessuno sforzo o uno sforzo minimo. sforzo elevato. Quando questi volontari avevano assunto i farmaci, erano più disposti a correre il rischio di dover compiere uno sforzo maggiore rispetto a quando non li assumevano.
Un terzo esperimento ha offerto ai partecipanti la possibilità di ricevere una piccola somma di denaro garantita oppure, lanciando una moneta, di non ottenere nulla o di ottenere una somma di denaro maggiore. I risultati non hanno mostrato differenze tra i soggetti nei giorni in cui hanno assunto i farmaci e in quelli in cui non li hanno presi. Questo risultato, dicono i ricercatori, suggerisce che l’influenza della dopamina sulle preferenze di assunzione del rischio è specifica del processo decisionale basato sullo sforzo fisico.
Insieme, dice Chib, questi risultati suggeriscono che il livello di dopamina è un fattore critico per aiutare le persone a valutare accuratamente quanto sforzo richiede un compito fisico, il che può influenzare in modo significativo quanto sforzo sono disposti a esercitare per compiti futuri. Ad esempio, se qualcuno percepisce che un compito fisico richiederà uno sforzo straordinario, potrebbe essere meno motivato a svolgerlo.
Comprendere di più sulla chimica e sulla biologia della motivazione potrebbe promuovere modi per motivare l’esercizio fisico e i regimi di terapia fisica, afferma Chib. Inoltre, la segnalazione inefficiente della dopamina potrebbe aiutare a spiegare l’affaticamento diffuso presente in condizioni come la depressione e il COVID lungo e durante i trattamenti contro il cancro. Attualmente lui e i suoi colleghi stanno studiando il ruolo della dopamina nell’affaticamento clinico.
Altri ricercatori che hanno partecipato a questo studio includono Purnima Padmanabhan, Agostina Casamento-Moran e Alexander Pantelyat della Johns Hopkins; Ryan Roemmich della Johns Hopkins e del Kennedy Krieger Institute; e Anthony González del Kennedy Krieger Institute.
Questo lavoro è stato finanziato dall’Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development dei National Institutes of Health (R01HD097619), dai National Institutes of Mental Health (R56MH113627 e R01MH119086) e dal National Institute on Aging (R21AG059184).
