Dopamin & Kognition

Question 1

Name the three major dopaminergic pathways.

Answer 1

1. Nigrostriatala banan
2. Mesolimbiska banan
3. Mesokortikala banan

Question 2

Where do the different pathways originate?

Answer 2

Nigrostriatala banan
Substantia nigra

Mesolimbiska och Mesokortikala banan
VTA Ventrala Tegmentala Arean

Question 3

What does the inverted u-shaped function of dopamine signaling postulate regarding the dopamine signaling and cognition relationship?

Answer 3

1. Låg dopaminnivå -> nedsatt kognition
   - För lite dopamin är kopplat till försämrad exekutiv funktion, arbetsminne och uppmärksamhet.
2. Optimal dopaminnivå ->
   bäst kognitiv funktion
   - Mellanhöga nivåer av dopamin maximerar kognitiv flexibilitet, arbetsminne och beslutsfattande.
3. Hög dopaminnivå ->
   nedsatt kognition
   - För mycket dopamin kan leda till hyperaktivering och försämrad kognitiv kontroll.

Question 4

Describe evidence supporting the dopamine-cognition link from patient studies, animal data, pharmacological studies, and studies in healthy humans.

Answer 4

1. Patientstudier - mskr m dopaminrelaterade sjukdomar:
   - PD (Parkinsons) som har dopaminbrist i nigrostratiala banan visar nedsatt exekutiv funktion, arbetsminne och uppmärksamhet.
   - Schizofreni, överaktivitet i mesolimbiska och underaktivitet i mesokortikala banan kopplas till försämrat arbetsminne och beslutsfattande.
   - ADHD, dopaminobalans i PFC och striatum kopplas till uppmärksamhetsproblem och impulsivitet.
2. Djurstudier:
   - Inverterad U-formad funktion: Experiment på råttor har bekräftat att både för mycket och för lite dopamin försämrar kognition, vilket stödjer den inverterade U-formade funktionen
3. Farmakologiska studier:
   - L-DOPA vid Parkinsons sjukdom: Behandling med dopaminprekursorer förbättrar motorik och ibland kognitiva funktioner, men för höga doser kan försämra exekutiva funktioner genom att flytta individen bort från den optimala dopaminnivån.
4. Studier på friska människor:
   - PET- och fMRI-studier: Samband mellan dopaminaktivitet i striatum och prefrontala kortex och bättre prestation i kognitiva uppgifter har observerats.

Question 5

How is the dopamine system assessed with PET?
Which aspects of the dopamine system can be assessed with PET?

Answer 5

PET används för att mäta olika aspekter av dopaminsystemet genom att använda radioaktiva ligander som binder till specifika dopaminmål i hjärnan:
1. mätning av dopaminreceptorer, används för att undersöka dopaminreceptortätheten
- kopplat till arbetsminne, beslutsfattande, exek funktioner.
2. mätning av DAT (dopamintransportören), som reglerar återupptaget av dopamin
- minskade DAT-nivåer ses vid Parkinsons och kan påverka kognitiv funktion
3. mäta dopaminproduktion i presynaptiska neuron.
- Viktigt för att förstå dopaminmetabolism och sjukdomsprogression, exempelvis vid Parkinsons sjukdom
4. Dopaminfrisättning, mäta förändringar i dopaminfrisättning genom att jämföra receptorbindning före och efter en kognitiv uppgift eller farmakologisk manipulation
- Studier har visat att dopaminfrisättning i striatum korrelerar med arbetsminneskapacitet, och att dopaminerg aktivitet minskar vid åldrande.

Question 6

Describe age-related changes in dopamine receptors in the striatum and frontal cortex.

Answer 6

Betydande förändringar med stigande ålder i striatum och frontala cortex.
1. Striatum:
- D1- och D2-receptorer minskar med åldern, men D2-receptorer minskar snabbare, vilket påverkar motorik, belöning och kognitiv flexibilitet.
2. Prefrontala cortex:
- D1-receptorer minskar med åldern, vilket påverkar arbetsminne och exekutiva funktioner.

Dopaminförlust i dessa områden bidrar till åldersrelaterad kognitiv nedgång, och kan vara en underliggande faktor i neurodegenerativa sjukdomar som Parkinsons och Alzheimers.

Question 7

What are the origins of dopamine loss?

Answer 7

1. Minskning av dopaminproducerande neuron
   - Dopaminproducerande neuron i substantia nigra och ventrala tegmentområdet (VTA) degenererar med åldern, 5-10% per årtionde.
2. Förlust av synaptiska kopplingar
   - Antalet synapser per neuron minskar, vilket försämrar dopamintransmission
3. Minskad dopaminreceptoruttryck
   - D1- och D2-receptorer minskar med åldern, särskilt i striatum och prefrontala kortex.
4. Minskad dopamintransport och återupptag:
   - Dopamintransportören (DAT) minskar med åldern, vilket leder till långsammare dopaminåterupptag och ineffektiv signalering.
5. Oxidativ stress och neuroinflammation
   - Dopaminerga neuron är känsliga för oxidativ stress, vilket leder till skador och celldöd.

Question 8

Describe the relationship between physical activity and the dopamine system.

Answer 8

Fysisk aktivitet har en positiv effekt på dopaminsystemet, särskilt i hjärnregioner som är viktiga för motivation, belöning och kognition. Studier visar att träning kan påverka dopaminreceptorer, dopaminfrisättning och transport, vilket kan förbättra både motoriska och kognitiva funktioner.
- Ökning av dopaminfrisättning i striatum av aerob träning.
- Fysisk aktivitet kan öka D2-receptorer i striatum, vilket förbättrar signalöverföringen och minskar risken för dopaminrelaterade sjukdomar som Parkinsons.
- Träning ökar uttrycket av dopamintransportören (DAT), vilket hjälper till att balansera dopaminnivåerna i synapsen.
- Personer med hög fysisk aktivitet har bättre episodiskt minne och exekutiva funktioner, vilket är kopplat till dopaminerg aktivitet i prefrontala kortex.
- Träning minskar oxidativ stress och inflammation, vilket skyddar dopaminerga neuron från degeneration.