11-29-2017 Last update

このページは ドーパミン @本家UBサイト に恒久的に移転しました。このページもネット上に残っていますが、最新の情報はリンク先を参照して下さい。

ドーパミン作動性ニューロンは，報酬系 reward system だけでなく，生存に必要な努力（食事など）を継続的に行う活動も支配している（2）。

神経 neuron での作用がよく研究されており，肥満 obesity，過食，アルコール中毒，麻薬中毒，統合失調症 schizophrenia，パーキンソン病などとの関係も知られている。

ドーパミン（DA）分泌には，以下の2つのモードがある。

1. DA neuron burst firing による一過性の分泌。Reward prediction, incentive salience に関係しているとされる。
2. DA neuron の基本的な活性 basal activity による，持続的な少量分泌。バックグラウンドレベルの DA neuron の活性を決定する。

「ドーパミンは神経伝達物質であるが，グルタミン酸 Glu などのように早いシナプス伝達を行うわけではない。むしろドーパミン受容体を介した遅い情報伝達を行い，シグナル伝達を引き起こす。」 という文献 4 の表現は，2 の chronic な作用を述べている。この作用のため，ドーパミンは neurotransmitter ではなく neuromodulator と表現されることもある。

ドーパミンの作用は，結合する受容体によって異なるのが特徴である。つまり，投射先の領域で受容体が発現しているパターンによって，ドーパミンが分泌された際に神経が活性化される場合と抑制される場合がある。

ドーパミン神経は，このページの下で示すように 4 つの主要な経路をもっており，それぞれについて活性化・抑制が調べられているが，まだ十分な研究がなされていない状態である。

> ドーパミン受容体2（D2R）に結合すると，活動電位を抑制する（9I）。

: K⁺ channel を活性化し，神経細胞の過分極を引き起こすため。

: そのため，D2R antagonist の投与直後は，神経は活性化する（firing rate, burst firing）。

: 逆に，D2R agonist を投与すると神経活動は抑制される。

: しかし，antagonist 21日間などの長期投与すると，ドーパミン作動性ニューロンは抑制される。

: これは脱分極ブロック depolarization block という現象と考えられている。

神経伝達物質としてドーパミンを放出するニューロンを dopaminergic neuron といい，以下のような特徴をもっている。

• 割合は極めて少なく，脳の全ニューロンの 10 万分の 1 以下である（4）。
  
• Prefrontal cortex (PFC, ヒト，ラット）への 限定的な投射 も特徴的である。 進化的見地から見た脳 のページでは，セロトニン作動性ニューロンとの分布の比較などから，ドーパミンが PFC の進化に関わってきたという仮説を紹介している。
  

その他のニューロンのタイプ

• Glutamatergic neuron: グルタミン酸 を放出する。
• GABAergic neuron: 抑制性の神経伝達物質である GABA を放出する。 

Substantial nigra および VTA からのドーパミン神経の投射は，主に以下の 4 つの経路に分けられる（4）。Substantial nigra からは striatum への限定的な投射があり，VTA からは nucleas accumbens (NAc)，海馬 hippocampus および PFC の様々な部位に比較的広い投射がある。

ハイフン を入れない方が一般的な表現であるが，意味の由来をわかりやすくするために，このサイトではハイフン入りで表記している。

Nigro-striatal pathway:

• 黒質 substantial nigra は中脳に存在し，メラニン色素に富むため黒く見える。ここのドーパミン作動性ニューロンは，大脳基底核 basal ganglia の一部である 線条体 striatum に神経繊維を投射している（1）。 この経路が nigro-striatal pathway と呼ばれる。
• Substantial nigra の神経が変性し，striatum のドーパミン量が低下することがパーキンソン病 Parkinson's disease の原因と考えられている（1）。
• 肥満のヒトおよびげっ歯類では，線条体 striatum の D2 受容体の発現量が低い（6I）。

Meso-limbic pathway:

• Meso は 「中間，中央」 という意味の接頭辞である。脳の中央部にある VTA から，辺縁系 limbic system への投射経路なので，この名がついている。
• VTA から olfactory tubercle, NAc, limbic system の一部に投射する経路。報酬系やそれに関連する学習に重要。コカイン，アルコール中毒にも関連。

Meso-cortical pathway:

• VTA から prefrontal cortex (PFC, ヒト，ラット）へ投射する経路。学習，記憶に関連する。この projection が，ヒトが高機能の PFC を獲得するに至った進化の原動力とする仮説もある（14）。
• PFC は，VTA に投射を返している唯一の大脳皮質領域である（10）。 
• ラットでは，substantial nigra から PFC への投射もある（10）。
• PFC に DA を投与すると firing rate が低下する（9I）。他にもいくつか例が挙げられており，DA は抑制的に働いていると考えられる。

Tuberoinfundibular pathway:

• Periventricular and arcuate nuclei of hippocampus から，視床下部の median eminence へ投射する経路。上の図では，視床下部が全体的に示されており，詳細は省かれている。ドーパミンはここから下垂体へ輸送され，プロラクチンの分泌を阻害する。
• この経路のドーパミンの活性が低いことが，様々な肥満モデルで明らかにされている（8I）。

黒質および VTA の dorpaminergic neuron は以下の場所から投射を受けている（2）。関連すると思われる機能とともに示す。

シナプス間隙に放出されたドーパミンの代謝には，COMT (catechol-O-methyltransferase) と DAT (dopamine transporter) が関与している（7）。COMT はドーパミンの分解を，DAT は細胞内への取り込みを担う。

> おいしい食事をとると，ドーパミンが線条体 striatum に放出される。その量は満足度と相関する（5）。

: このドーパミンは，報酬系 reward circuitry を活性化する。

: この刺激が繰り返されると，次第に臭いなどの食事に関連した刺激を強く受け取るようになる（習慣化）。

> 食事に対する期待でも，ドーパミンが nucleus accumbens に放出される（8I）。

> Glutamatergic neuronからも，dopaminergic neuron にたくさん信号が入る（5）。

> この経路のドーパミンの活性が低いことが，様々な肥満モデルで明らかにされている（8I）。

> 肥満のヒトおよびげっ歯類では，線条体 striatum の D2 受容体の発現量が低い（6I）。

> 心筋梗塞などによる虚血 ischemia は脳を損傷させるが，回復過程でドーパミン系が活性化する（3I）。