הוא מזוהה עם מחלת פרקינסון אך קשור גם לסכיזופרניה, מעורב בתהליכי למידה ותנועה וקובע ממה נחוש סיפוק ולמה נתמכר. המתווך רב הפעלים של המוח
דופמין הוא מוליך עצבי (neurotransmitter), כלומר חומר כימי המשמש לתקשורת בין תאי עצב. המוח שלנו בנוי מהמון תאי עצב צפופים, אך לא כולם מתקשרים זה עם זה. כדי שיהיה קשר בין שני תאים צריך להיווצר ביניהם צומת עצבי חד-כיווני, שקרוי גם סינפסה – חלל צר בין התאים, שתא עצב אחד מפריש לתוכו מוליך עצבי ותא עצב שני קולט את החומר בקולטנים ייעודיים ומגיב בהתאם. אף על פי שמספרם של תאי העצב שמייצרים דופמין ומפרישים אותו אינו גבוה, והם מרוכזים באזורים ממוקדים מאוד במוח, הדופמין המופרש מגיע לחלקים נרחבים של מערכת העצבים המרכזית ומשפיע על מגוון רחב של מצבים והתנהגויות.
הדופמין שייך לקבוצת המונואמינים, קרוב משפחה כימי של ההורמון אדרנלין והמוליך העצבי סרוטונין. כל אלה הן מולקולות קטנות המיוצרות מחומצת אמינו בודדת שעוברת שינויים כימיים. חומצות אמינו מפורסמות יותר בכך שהן אבני הבניין של החלבונים בגופנו, אך במקרה הזה הן מקבלות תפקיד של שליח שמתווך בין תאי עצב. השימוש בדופמין כמוליך עצבי החל בשלב מוקדם מאוד באבולוציה, והוא קיים אצל כל החיות שיש להן מערכת עצבים.
חומר כימי המשמש לתקשורת בין תאי עצב. מבנה מולקולת הדופמין | Kateryna Kon, Shutterstock
מנגנון הפעולה
דופמין נחשב מוליך עצבי מכוונן (modulator), מכיוון שהשפעתו על תאי העצב תלויה בסוג הקולטנים שיש לתא. לדופמין יש חמישה קולטנים שונים, שמתחלקים לשתי קבוצות. קולטנים מהסוג הראשון, שנקראים D1, נחשבים מעוררים, כלומר הם נוטים להגביר את קצב הפעילות של תא העצב שלהם. קולטני D2, לעומת זאת, נחשבים מדכאים, כלומר מפחיתים את קצב הפעילות של התא.
נשאלת השאלה איך התאים יודעים מתי להפעיל סוג אחד של קולטן ומתי את הסוג השני. תאי העצב יצרני הדופמין מפרישים בדרך כלל כמויות קטנות של דופמין בקצב קבוע. הדופמין נקלט בצד השני של הסינפסה בקולטני D2, שהרגישות שלהם לדופמין גבוהה עד פי מאה לעומת הקולטנים המעוררים. כך הפעילות של התאים המקבלים נשארת נמוכה רוב הזמן. אך כשנוצר מצב מתאים, תאי הדופמין מתפרצים בבת אחת ומפרישים כמות גדולה של דופמין בקצב גבוה. המצב הזה מפעיל את קולטני D1, שמגבירים את קצב הפעילות של תא העצב.
למנגנון הזה יש תחכום נוסף. מה שקובע את כמות הדופמין בסביבת הקולטנים אינו רק קצב ההפרשה של המוליך העצבי אלא גם קצב הפינוי שלו מחלל הסינפסה. בדופנותיהם של תאי עצב יצרני דופמין יש תעלות זעירות שקולטות את הדופמין בחזרה לתוך התא, וכך פוחתת כמות הדופמין בסינפסה, ופחות דופמין יכול להיקשר לקולטנים ולחולל שינויים בפעילות העצבית.
באופן מעניין, נראה שדופמין פועל גם בתוך סינפסות וגם מחוץ להן. בדיקות מדוקדקות של המוח הראו כי קולטני דופמין ותעלות להחזרת הדופמין קיימים לא רק בצמתים העצביים עצמם, אלא מפוזרים על דופנותיהם של תאי עצב רבים גם מחוץ לסינפסות. חוקרים סבורים שהמנגנון הזה מאריך את משך הזמן שבו הדופמין המופרש משפיע על פעילות המוח, לעומת ההשפעה המדויקת והממוקדת של ההעברה הסינפטית הרגילה.
השפעת הדופמין על תאי העצב תלויה בסוג הקולטנים שיש לתא. מוליך עצבי מופרש בסינפסה | sciencepics, Shutterstock
מחלת פרקינסון: כשהדופמין אוזל
כבר שנים רבות ידוע הקשר ההדוק של הדופמין להתפתחות מחלת פרקינסון – מחלה ניוונית של המוח שמתפרצת בדרך כלל בגיל מבוגר, מסוף העשור החמישי לחיים והלאה. תסמיניה כוללים רעד, איטיות ונוקשות בתנועה, קושי בדיבור ועוד.
קיומה של מולקולת הדופמין במוח התגלה כבר ב-1910, אך בתחילה הניחו שהיא רק שלב ביניים בתהליך הייצור של חומרים פעילים אחרים, ולא ייחסו לה תפקיד ישיר משלה. רק בסוף שנות החמישים התברר תפקידו האמיתי של הדופמין, כשחוקרים מבית החולים ראנוול (Runwell) בלונדון הראו שמחסור חמור בדופמין במוח של עכברים הוביל לאובדן היכולת לנוע באופן רצוני (אקינזיה). כמו כן נמצא שכמות הדופמין באזורים מסוימים במוחם של חולי פרקינסון נמוכה באופן קיצוני. הגילויים המוקדמים האלו הובילו לניסיונות הראשונים לפתח תרופה למחלה, ובשנת 1967 הצליח החוקר ג'ורג' קוטזיאס (Cotzias) לפתח את התרופה L-DOPA, שמספקת למוח חלק מהדופמין שחסר בו, וכך מפחיתה את תסמיני המחלה. התרופה נמצאת בשימוש נרחב עד היום.
הפגיעה מתחילה בתאים מפרישי דופמין הממוקמים בגרעיני החומר השחור (substantia nigra) במוח האמצעי. מתאי העצב הללו יוצאות שלוחות לסטריאטום (striatum), אזור מוחי הקשור לבקרת תנועה. אצל חולדות, לדוגמה, תא עצב אחד במסלול זה שולח שלוחות באורך כולל של חצי מטר ויכול ליצור מאות אלפי קישורים עם תאים בסטריאטום. מעריכים שבמוח האנושי התאים האלה ארוכים אף יותר ומספר הקשרים שהם יוצרים יכול להגיע למיליון. חוקרים חושבים שהעומס המופעל על התאים הללו מעלה את הפגיעוּת שלהם, ומוות המוני שלהם מוביל למחלת פרקינסון. מאחר שהתרופות למחלה מבוססות על הגדלת כמות הדופמין במוח, יש להן תופעות לוואי לא מעטות, שכן הדופמין מעורב במסלולים רבים של העברת אותות עצביים במוח.
נוסף על פרקינסון, חוסר איזון במערכת הדופמין קשור גם למחלת הסכיזופרניה. התסמינים העיקריים של סכיזופרניה כוללים מחשבות שווא, אי-סדר מחשבתי, ירידה בעוצמת הרגשות ובעיות זיכרון. עדיין לא ברור המנגנון המדויק שקושר בין הדופמין למחלה הפסיכיאטרית הקשה, אך בפועל כל התרופות למחלה מתחרות עם המוליך העצבי על הקישור לקולטני D2. בנוסף, חומרים שמגבירים את פעילות הדופמין, כמו L-DOPA וסמים מסוימים, מחמירים את תסמיני הסכיזופרניה. יתרה מזאת, במינונים גבוהים הם עלולים לגרום לתסמינים דמויי סכיזופרניה אפילו אצל אנשים בריאים. בנתיחות לאחר המוות נמצא שבמוחות של סכיזופרנים יש כמות עודפת של דופמין ושל חומרים דומים.
האזור מזוהה עם תחושת ההנאה הנלווית להשגת הגמול. גרעין האקומבנס במוח | MattL_Images, Shutterstock
למידה והתמכרות
ריכוז נוסף של תאים מייצרי דופמין נמצא באזור בשם הטגמנטום הגחוני. התאים האלה שולחים שלוחות לאזורים במערכת הלימבית במוח, שאחראית על תגובות רגשיות ועל עיבוד רגשות, ולקליפת המוח הקשורה לתהליכים מתקדמים של עיבוד מידע וחשיבה.
המסלול הראשון מקושר עם למידה, ובמיוחד למידה אסוציאטיבית הקושרת בין חיזוק חיובי לבין גירוי ניטרלי בסביבה או בהתנהגות של היצור החי. בניגוד למה ששיערו בעבר, הדופמין אינו מופרש אוטומטית בתגובה לחיזוק חיובי, אלא כשהפרס בלתי צפוי. בנוסף הוא מופרש כשמופיע גירוי המבשר על פרס שעומד להגיע, ורמת הדופמין פוחתת כשהפרס שבעל החיים ציפה לו אינו מגיע.
הממצאים האלה הובילו חוקרים להתייחס למנגנון הזה כ"שגיאת חיזוי תגמול" (Reward prediction error) – מושג הלקוח ממדעי המחשב. המנגנון הזה נועד לנבא מתי צפוי להתקבל תגמול שהיצור החי מעוניין בו, על מנת שיוכל לכוון את התנהגותו בהתאם. בעל החיים יעבוד קשה יותר אם הוא למד שזה יוביל לגמול ויפסיק להתאמץ כשהוא מבין שההתנהגות לא תוביל לגמול המבוקש.
בגרעין האקומבנס, תחנת הקצה המרכזית של המסלול הזה, שנקרא המסלול המזו-לימבי, פעילות הדופמין רגישה במיוחד לחיזוקים וללמידה. האזור הזה מזוהה עם תחושת ההנאה הנלווית להשגת הגמול. המסלול השני, שנקרא המסלול המזו-קורטיקלי, מוביל לתחנות אחרות, שבראשן קליפת המוח הקדם-מצחית, המזוהה עם זיכרון, קשב, קבלת החלטות ושימור מוטיבציה. כל אלה הן יכולות שמושפעות מלמידה ועוזרות לבעל החיים לקבל החלטות מועילות שצפויות להניב גמול חיובי.
מערכת הלמידה המתוארת כאן היא מערכת יעילה מאוד שמאפשרת למידה מהירה וגמישה, אך יש לה גם צד אפל. סמים משני תודעה רבים גורמים לפעילות יתר של מערכת הדופמין. עירור המערכת גורם תחושת הנאה חזקה, שנלווית להפרשת הדופמין ומדרבן את האדם שצרך את הסם לחזור על אותה פעולה במטרה לשחזר את התחושה הנעימה. כך נוצרת התמכרות לסם.
שימוש חוזר בסמים המפעילים את מערכת הדופמין גורם להתפתחות של סבילות, כלומר נדרש מינון הולך וגדל כדי להגיע לאותה תחושה נעימה. בנוסף, מנגנוני איזון מורידים את רמת הדופמין במוח בתגובה להפרשת יתר, כך שנוצרת תלות בסם אפילו רק כדי לשמור על תפקוד יומיומי תקין. יש חוקרים המנסים לברר אם מערכת הדופמין קשורה גם לסוגי התמכרות אחרים, כמו התמכרות להימורים, לקניות או לרשתות חברתיות, אך לכך דרוש עדיין מחקר נוסף.
כמו תהליכים רבים אחרים בגופנו, גם הפרשת הדופמין במוח צריכה להתרחש בכמות המדויקת ובתזמון נכון. דופמין הוא מוליך עצבי שממלא תפקיד מרכזי במגוון פעילויות יומיומיות, כמו תנועה ולמידה, והפרשתו יכולה לעורר תחושות חיוביות של ציפיה והתרגשות. אין פלא ששיבושים בפעילותו מובילים להשלכות מרחיקות לכת, ואף לנזק בלתי הפיך במוח עקב חשיפה לסמים, או למחלות קשות כמו פרקינסון וסכיזופרניה.
