– Мы получили понимание того, как мозг переводит структурированную последовательность звуков, таких как музыка, в приятный и полезный опыт, – говорит автор исследования Лаура Феррери, доцент кафедры когнитивной психологии Университета Лиона. – Впервые было показано, что дофамин «виновен» в музыкальном удовольствии и мотивации. Участники эксперимента были более заинтересованы в том, чтобы снова слушать музыку, когда дофаминергическая передача усиливалась, чем когда она блокировалась. Они были готовы тратить больше денег под воздействием предшественника дофамина, чем под действием его блокатора.
Фото: pixabayИсследование лионских учёных стало одним из самых наглядных доказательств фундаментальных знаний по нейробиологии. А год назад за исследования «систем вознаграждения мозга» трое европейских учёных получили награду в 1 миллион евро.
Британцу Питеру Дэйану, ирландцу Рэю Долану и немцу Вольфраму Шульцу досталась The Brain Prize – «Европейская премия за исследования мозга имени Грете Лундбек». Лауреаты преуспели в анализе механизмов, которые обеспечивают удовольствие от обучения. Полученные ими знания добавят понимания особенностей человеческого поведения, в том числе и в случаях расстройства принятия решений при таких состояниях, как игровая и наркотическая зависимость, компульсивное поведение и шизофрения.
Ничто человеческое им не чуждо
Вообще дофамин помогает нам думать, двигаться, формировать чувства, делать выбор, а также способствует развитию некоторых болезней и разных видов зависимости. Его ошибочно называют гормоном счастья (или удовольствия). На самом деле гормон дофамин, который вырабатывается разными органами, в подкорку мозга почти не попадает. В проявлениях «человечности» принимает участие тот дофамин, который выделяется именно в головном мозге, – не гормон, а нейромедиатор, то есть средство передачи информации между нервными клетками. Любовь, нежность, привязанность – с одной стороны; упоение битвой, научным экспериментом или творчеством – с другой; алкоголизм, игромания и зависимость от деструктивных отношений – с третьей. Все эти проявления человеческой природы сопровождаются поступлением в мозг нейромедиатора дофамина.
Фото: pixabay– Действие дофамина гораздо сложнее тех функций, которые мы ему привыкли приписывать, – утверждает психиатр, аспирант кафедры психиатрии пожилого возраста Королевского колледжа Лондона Мария Бочарова. – Нейромедиатор дофамин, влияющий на чувства и поступки людей, является языком общения нейронов: он передаёт импульс от одной нервной клетки к другой в месте их контакта. Существует пять видов дофаминовых рецепторов, они расположены в разных участках головного мозга. И функции, которые выполняет дофамин, сильно зависят от того, с каким видом рецептора он взаимодействует в данный момент и в какой области мозга это происходит.
Понять принцип действия дофамина и научиться его контролировать учёные всего мира пытаются вот уже 100 лет. И теперь лауреаты The Brain Prize 2017 года сделали сенсационный вывод: во время долгожданного вознаграждения дофамин выделяется не особенно интенсивно. А вот нечаянная радость сопровождается прямо-таки бурным дофаминовым выбросом. В качестве примера учёные привели овацию, на которую музыкант совсем не рассчитывал. Спонтанные вознаграждения дают человеку очень сильную мотивацию.
– Дофамин называют «медиатором удовольствия», но, на мой взгляд, реальность куда интереснее, и мы можем назвать дофамин «медиатором ожидания удовольствия», – говорит психиатр Мария Бочарова. – Если чуть более точно, то это медиатор положительного подкрепления. Когда лауреат The Brain Prize Вольфрам Шульц из Кембриджа экспериментировал с обезьянками на регулярных сессиях, он предлагал им нажимать на рычаг, чтобы получать подкрепление в виде еды. Как у собаки Павлова при загоревшейся лампочке выделялся желудочный сок, так и обезьянки быстро усвоили, что, если загорится лампочка и они несколько раз нажмут на рычаг, то им за это дадут еду. И вот когда у обезьянок измерили уровень дофамина, то выяснилось, что повышался он не при получении еды, а как только загоралась лампочка. То есть дофамин выбрасывался в ожидании вознаграждения, а не непосредственно во время вознаграждения.
Фото: pixabay* * *
Шульц сделал ещё более затейливое открытие. Если он давал еду обезьянкам каждый раз после совершения нажатия на рычаг, то уровень дофамина у них возрастал на 50 %. А когда подкрепление становилось непостоянным, то есть еду давали не каждый раз, а произвольно, спонтанно, то в этом случае при включении лампочки уровень дофамина взлетал вдвое выше.
– Этот эксперимент показывает, что мы готовы ждать вознаграждения очень долго, – объясняет психиатр Мария Бочарова. – И эти же наблюдения объясняют механизм игровой зависимости, когда выигрыш не гарантирован, но человек делает попытки выиграть бесконечное количество раз. И так же объясняется механизм, по которому многие из нас попадают в нездоровые романтические отношения: когда ты получаешь непостоянное подкрепление в виде внимания, присутствия или одобрения любимого человека, ожидание этого подкрепления связано с гораздо более сильными эмоциями, чем в отношениях, где ты уверен в партнёре. Поэтому люди порой считают спокойные и ровные отношения скучными, а нестабильные пограничные отношения – самым захватывающим приключением в жизни, и придают им огромное значение.
Парадоксально, но в формировании стабильных и надёжных отношений между партнёрами задействован всё тот же дофамин. Это доказывает исследование желтобрюхих полёвок, живущих в прериях и формирующих моногамные пары на всю жизнь. Полёвки не просто совместно воспитывают потомство, они стремятся к постоянному контакту и большую часть времени проводят, прижавшись друг к другу. Они практически не расстаются и демонстрируют враждебность в отношении чужаков. Такое поведение – результат работы дофамина, который включается сразу же после «бракосочетания».
Фото: pixabay– Дофамин выполняет черновую работу по превращению влюблённости в привязанность, во взаимосвязь, а может быть, даже во что-то большее, – говорит кандидат биологических наук, научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, автор книги «Животворящий дофамин», нейрофизиолог Наталья Ивлиева. – С помощью дофамина происходит переход из острого состояния в стабильное, ровное и конструктивное. Для большого числа людей брак и партнёр служат некоторой опорой, защитой, и в трудных ситуациях эта система служит основанием для сохранения брака. Но сам по себе дофамин не может сделать любовь настоящей, он лишь укрепляет те связи, которые мы сами подразумеваем. Ведь основной вектор развития отношений зависит от наших собственных установок.
В поисках «волшебной пилюли»
Учёные исследуют дофамин с точки зрения человеческого поведения –получение удовольствия, мотивация, обучаемость. Но дофамин регулирует и двигательную активность: разрушение нейронов, вырабатывающих дофамин, в этой системе приводит к болезни Паркинсона.
И причиной шизофрении тоже называют сбой дофаминовой активности, только в обратную сторону: к развитию психических симптомов приводит слишком сильная стимуляция дофаминовых рецепторов определённого типа. Нельзя сказать, что дофаминовая теория полностью объясняет природу шизофрении, но до сих пор при этой болезни назначают лекарства, которые блокируют дофаминовые рецепторы. Другого пока не придумали. Большинство препаратов действуют не избирательно, а «глушат» все дофаминовые рецепторы подряд, из-за чего развивается побочный эффект, называемый «лекарственным паркинсонизмом».
– И наоборот, препарат, применяющийся при лечении болезни Паркинсона, стимулирует дофаминовые рецепторы других дофаминергических путей и нередко вызывает психоз у пациентов с болезнью Паркинсона, – говорит психиатр Мария Бочарова из Королевского колледжа Лондона.
Когда в начале ХХ века учёные обнаружили дофамин, они довольно долго не могли определить, что это за вещество и какие у него функции. Исследования болезни Паркинсона внесли некоторую ясность.
Фото: pixabay– Эту историю замечательно описал доктор Оливер Сакс в своей автобиографической книге «Пробуждение», – рассказывает нейрофизиолог из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Наталья Ивлиева. – По произведению Сакса сняли фильм с Робином Уильямсом и Робертом Де Ниро в главных ролях. По сюжету, врач сталкивается с дюжиной пациентов, у которых паркинсонизм возник как осложнение после эпидемии энцефалита. Эта эпидемия действительно случилась в Европе в 1917–1928 годах, некоторые больные несколько десятилетий были обездвижены и не разговаривали. Медик стал искать причину их состояния, выяснил, что здесь замешан дофамин, экспериментальным путём подобрал лекарство, которое вернуло пациентов к жизни, правда, к сожалению, ненадолго.
Фильм заканчивается не особенно оптимистично, хотя описанный Саксом препарат «L-Dopa» до сих пор используется при первых симптомах болезни Паркинсона. Это лекарство является предшественником дофамина, в мозге преобразуется в дофамин и в какой-то мере помогает. Но загвоздка, препятствующая созданию действительно эффективного лекарства, заключается в том, что учёные пока не выяснили сущность некоторых болезней. Вот сущность паркинсонизма сегодня более-менее понятна, а шизофрения остаётся загадкой. В отношении развития зависимостей (как химических, так и нехимических), в которых тоже замешан дофамин, остаётся ещё очень большое поле для исследований. В работе с зависимостями, я считаю, нельзя полагаться только на лекарства, нужно использовать другие виды терапии.
В поисках «волшебной пилюли», которая в один момент компенсировала бы сбой в выработке дофамина, учёные всякий раз сталкиваются со множеством подводных камней: слишком уж многолик дофамин. Поэтому со времён открытия галоперидола, блокатора дофаминовых рецепторов, печально известного своим использованием в советской карательной психиатрии, больших прорывов не случилось. Жаркие споры идут вокруг применения психостимуляторов для помощи детям с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ). Эти препараты иногда называют «математическими таблетками», потому что они улучшают мозговую активность. В некоторых странах от них отказались из-за опасений развития зависимости уже от лекарства.
Фото: pixabayВ новый год с новыми крысами
– Зависимости – это главная беда, которая сейчас ассоциируется с дофамином, – рассказывает нейрофизиолог Наталья Ивлиева. – Наука долго изучала, как влияют на организм психоактивные вещества, но потом пришло понимание, что мы исследуем не зависимость, а действие вещества – совсем не принципиальный в данном случае фактор. А ведь все психоактивные вещества влияют в основном на дофаминовую передачу, как-то её меняют. Исследователи стали более осторожными. Главный вывод, который мы сделали: когда употребление вещества становится необходимым для человека и включается в его поведенческий цикл, то уже не важна химия этого вещества, здесь гораздо важнее дофамин. Постепенно накапливаются знания о видах нехимических зависимостей, их исследовать сложнее, но основной принцип их развития тот же.
В октябре 2018 года сотрудники Женевского университета провели эксперимент, подтверждающий роль дофамина в формировании зависимости от тяжёлых наркотиков. Учёные зафиксировали значительное увеличение уровня дофамина у лабораторных мышей через минуту после того, как им дали героин. Затем они создали для мышей с хорошо установленной героиновой зависимостью возможность самостоятельно вводить себе наркотик, используя рычаг. А после этого исследователи добились подавления дофаминовых рецепторов у этих мышей. И обнаружили, что если дофамин не вырабатывается, то мыши гораздо реже вводят героин самостоятельно.
– До сих пор не было единого мнения о связи эффекта опиоидов с дофамином, – говорит научный сотрудник Женевского университета Микаэль Лорейло. – В нашем исследовании мы использовали передовые генетические инструменты, чтобы выборочно манипулировать и наблюдать различные группы нервных клеток. В результате подтвердили правильность гипотезы активации дофамина для опиодов. Это знание позволит усовершенствовать методы лечения зависимости и заложит основы для разработки обезболивающих препаратов без опасения развития зависимости.
Фото: pixabayДля дофаминовых исследований до сих пор учёные использовали трансгенных лабораторных мышей, у которых искусственно создавали дефицит белка, транспортирующего дофамин из места контакта нервных клеток. Мыши помогли выявить основные принципы передачи дофамина, механизм некоторых заболеваний и механизмы действия психотропных препаратов. Но множество вопросов, особенно связанных с познавательными процессами, так и остается нерешёнными.
На исходе 2018 года учёные Санкт-Петербургского института трансляционной биомедицины создали новую ступень генетически модифицированных животных для таких исследований, ими стали крысы. Крысы-мутанты физиологически ближе к людям: они крупнее мышей, размер мозга у них больше, поведение более сложное, следовательно, и надежд на них возлагается больше.
– Мы создали и изучили породу крыс с функциональной недостаточностью транспортёра дофамина, – говорит директор Санкт-Петербургского института трансляционной медицины Рауль Гайнетдинов. – Мы удалили им ген, в котором закодирована структура этого белка. А параллельно наши коллеги из Германии у других крыс вызвали мутацию, которая искажает структуру переносчика дофамина и мешает ему выполнять свою функцию.
С помощью крыс двух новых пород учёные хотят определить влияние концентрации дофамина в нервной клетке и вне её на разнообразные физиологические и поведенческие процессы. Основная цель: исследовать развитие шизофрении, биполярного расстройства и некоторых других психических расстройств, а также разработать новые методы лечения дофамин-связанных нейропсихиатрических состояний.
Фото: pixabayУдивление - мать учения
Итак, подытожим: дофамин опосредует процессы научения и волевые процессы, является лучшим мотиватором, обеспечивает усилие; любое удовольствие сопровождается активацией дофаминовой системы. Уже в 80-е годы прошлого века было известно, что блокада дофаминовой передачи нарушает процессы научения. Утрата интереса и удовольствия от жизни – это один из самых тяжёлых симптомов многих психических заболеваний.
– Дофамин сопровождает все вознаграждения, которые мы получаем, вне зависимости от их качества, – говорит нейрофизиолог Наталья Ивлиева из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН. – Идёт ли речь о второпях проглоченной еде или о чтении интересной книги, об улыбке возлюбленной или о наконец-то выкуренной сигарете, об удовольствии от вида своего отражения в зеркале или о внезапно обнаруженном смысле жизни.
Внезапность вознаграждения увеличивает его ценность. Получается, если способы научения достаточно разнообразны, то и его результат более выраженный. Удивление – мать учения! А сообщение об ошибке в таком случае служит всего лишь обучающим сигналом и не снижает мотивацию.
Исследуя природу зависимостей, Наталья Ивлиева пришла к выводу, что для людей с предрасположенностью к этой беде можно предусмотреть эффективную профилактику, которая включает именно удивление, неожиданные вознаграждения.
– Зависимость невозможно вылечить таблетками, я в этом убеждена, – говорит Наталья Ивлиева. – Её можно побороть только выстраиванием человеческих связей и обретением новых ценностей. Запретительный подход здесь совершенно бессмыслен. В плане профилактики зависимости нейробиологический подход предлагает потенциально угрожаемым людям разнообразие среды, её сложность, интересность и… любовь. Ведь, по сути, зависимость – это некая пагубная ценность, и вытеснить её можно только другой ценностью, которую нужно сформировать. Для этого надо предоставить человеку среду, в которой он сможет найти то, что для него важно, интересно, и уже в этой среде он будет взаимодействовать с новыми ценностями. И лучше, конечно, действовать предварительно. Я изучила большое количество примеров, связанных с зависимостями, и пришла к выводу, что наиболее уязвимы в каком-то смысле лучшие представители человечества. Более открытые, готовые отдавать и получать, склонные к развитию, желающие контактировать с миром, нуждающиеся в обогащённой среде.
Фото: pixabay