Acetylcholine signaling allows cognitive processes in the brain to regulate physiological responses to the environment: the example of central control of opiate tolerance
乙酰胆碱信号传导允许大脑中的认知过程调节对环境的生理反应:阿片类药物耐受性的中央控制的例子
基本信息
- 批准号:10455505
- 负责人:
- 金额:$ 117.25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-08-15 至 2024-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AcetylcholineAddressAreaAutonomic nervous systemBehaviorBehavioralBrainCognitionComplexCuesDoseDrug usageEnvironmentLearningMolecularMolecular GeneticsMuscarinicsNeuronsNeurosciencesOpiate AddictionOpioidOpioid ReceptorOrganOverdosePeripheralPharmaceutical PreparationsPhysiologicalPhysiological ProcessesPhysiologyReceptor SignalingRespiratory CenterSignal TransductionSystemTimecell typecognitive processeducational atmospheremind body interactionmind controlopiate tolerancepreventprogramsreceptorrespiratoryresponsetool
项目摘要
Abstract
A surprising, and lethal, observation is that addicts who are tolerant to high doses of opiates
in an environment where they use these drugs habitually, can overdose when they take the
drug in an unfamiliar environment. This phenomenon shows that a cognitive process,
encoding environmental cues, can regulate the function of peripheral organs in a manner that
could be the key to understanding a whole host of mind-body interactions that are important
for survival. I propose that acetylcholine (ACh), acting through its receptors (nicotinic or
nAChRs, and muscarinic or mAChRs) is uniquely placed to coordinate central cognitive
processes, for example context-dependent learning, with autonomic and physiological
processes we need for survival. More importantly, the big idea embedded in this proposal is
that if ACh coordinates homeostatic responses between the brain and the periphery, not only
does the brain control responses in the body, but changing the body can control cognition
and behavior. If this is the case, it suggests that we can intervene in the periphery to induce
opiate tolerance and prevent overdose, and maybe even treat opiate addiction.
Using new molecular genetic tools, we will trace direct connections between precise cell
types in the periphery and the brain, manipulate activity of peripheral and central neurons
alone and in combination, regulate opioid receptor signaling in organs, peripheral neurons,
central respiratory centers and brain areas involved in cognition, and determine the precise
mechanisms for context-dependent opioid tolerance for the first time. We will go beyond the
focus on specific neurons, one brain area, a single circuit or the brain in isolation, and begin
to address the constant and complex interaction between the body and the brain that is
essential for understanding how we are able to survive and adapt to a hostile environment. If
this program is successful, I will move from being a molecular and behavioral neuroscientist
to being an integrative physiologist, someone skilled in understanding the autonomic nervous
system and a respiratory biologist, and my lab will be able to tackle mechanistic questions
about brain-body interactions that were not approachable previously.
抽象的
一个令人惊讶且致命的观察结果是,对高剂量阿片类药物具有耐受性的成瘾者
在习惯使用这些药物的环境中,服用这些药物时可能会服用过量
在陌生的环境中吸毒。这一现象表明,在认知过程中,
编码环境信号,可以通过以下方式调节外周器官的功能:
可能是理解一系列重要的身心相互作用的关键
为了生存。我建议乙酰胆碱(ACh)通过其受体(烟碱或烟碱)发挥作用
nAChR 和毒蕈碱或 mAChR)具有独特的协调中枢认知功能
过程,例如上下文相关的学习,具有自主和生理功能
我们生存所需的过程。更重要的是,该提案中蕴含的重要想法是
如果乙酰胆碱能协调大脑和外周之间的稳态反应,那么不仅
大脑控制身体的反应吗,但改变身体可以控制认知
和行为。如果是这种情况,说明我们可以对外围进行干预,诱导
阿片类药物耐受性并防止过量服用,甚至可能治疗阿片类药物成瘾。
使用新的分子遗传学工具,我们将追踪精确细胞之间的直接联系
外周和大脑中的类型,操纵外周和中枢神经元的活动
单独或组合调节器官、周围神经元中的阿片受体信号传导,
中枢呼吸中枢和参与认知的大脑区域,并确定精确的
首次提出了上下文相关的阿片类药物耐受机制。我们将超越
专注于特定的神经元、一个大脑区域、单个回路或孤立的大脑,然后开始
解决身体和大脑之间持续而复杂的相互作用
对于理解我们如何生存和适应恶劣环境至关重要。如果
这个计划成功了,我将从一名分子和行为神经科学家转变为一名分子和行为神经科学家
成为一名综合生理学家,熟练了解自主神经的人
系统和呼吸生物学家,我的实验室将能够解决机械问题
关于以前无法实现的大脑与身体的相互作用。
项目成果
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