Ключевая область мозга играет решающую роль в развитии зависимости
Новое исследование показывает, что мозжечок, большая часть человеческого мозга, которая, по мнению ученых, в первую очередь участвует в управлении моторикой, может играть ключевую роль в поиске вознаграждения и социальном поведении. Полученные данные могут помочь в разработке будущих методов лечения зависимости.
Недавние исследования намекают на тот факт, что мозжечок, помимо движения, также может контролировать когнитивные функции, такие как язык, обучение и внимание.
Теперь ученые из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Бронксе, штат Нью-Йорк, предполагают, что эта область также может регулировать процесс вознаграждения и зависимость.
Камран Ходахах, доктор философии, профессор и заведующий кафедрой нейробиологии им. Доминика П. Пурпуры в Эйнштейне, возглавил новое исследование. Ученые провели исследование на мышах.
Проф. Ходаха и его команда опубликовали свои результаты в журнале. Наука. Илария Карта, докторант Эйнштейна, и Кристофер Чен, доктор философии, являются первыми авторами статьи.
Зачем изучать мозжечок?
Профессор Ходахах и его коллеги в своих исследованиях были вдохновлены более поздними исследованиями, которые намекнули на роль мозжечка в зависимости и социальном взаимодействии.
Например, некоторые исследования показали, что мозжечок не функционирует должным образом у людей с аддиктивным поведением, расстройством аутистического спектра (РАС), когнитивным аффективным синдромом и шизофренией.
Другие исследования МРТ показали, что мозжечок людей, страдающих зависимостью, гиперактивен в ответ на стимулы, к которым относится их зависимость, например, изображение шприца.
«Мнение о том, что мозжечок не ограничивается движением, было встречено с большим скептицизмом, - объясняет старший автор исследования, - и никто не имел никаких реальных подсказок относительно того, как мозжечок может влиять на выброс дофамина».
Ученые окрестили дофамин нейромедиатором «секса, наркотиков и рок-н-ролла» из-за его ключевой роли в поведении, связанном с поиском вознаграждения. Когда люди или приматы получают приятное вознаграждение, будь то в конце учебного процесса или в развлекательных целях, их организм выделяет гормон.
Еще одна область мозга, которую ученые задействовали в обработке вознаграждения, - это так называемая вентральная тегментальная область (VTA). Итак, в текущем исследовании ученые предположили, что нейроны в мозжечке каким-то образом будут общаться с нейронами VTA, которые отвечают за высвобождение дофамина.
Использование света для изучения нейронов у мышей
Ученые использовали оптогенетику, чтобы проверить свою гипотезу. Оптогенетика - это метод, с помощью которого ученые генетически модифицируют нейроны так, чтобы они реагировали на свет.
Генетически индуцируя светочувствительность, исследователи могли избирательно активировать аксоны нейронов мозжечка. Поступая таким образом, они хотели увидеть, как будут затронуты нейроны в VTA.
Треть нейронов VTA активировалась в ответ на стимуляцию аксонов, доказывая, что нейроны в мозжечке взаимодействуют с нейронами в VTA.
Затем ученые хотели посмотреть, как эта межнейронная коммуникация влияет на стремление к вознаграждению, если вообще влияет. Чтобы изучить этот аспект, исследователи провели серию экспериментов на мышах.
Как мозжечок влияет на поиск награды
В первом эксперименте грызуны могли свободно исследовать все четыре угла комнаты, но когда они доходили до одного конкретного угла, исследователи стимулировали нейроны мозжечка грызунов с помощью оптогенетики.
Ученые предположили, что, если бы стимуляция была приятной, грызуны продолжали бы искать полезное поведение, то есть они неоднократно возвращались бы в угол, где они получили приятную стимуляцию.
Как и ожидала команда, стимулированные грызуны решили возвращаться в тот же угол чаще, чем контрольные мыши.
Затем, чтобы подтвердить, что стимуляция аксонов нейронов мозжечка играет роль в развитии зависимости, исследователи подготовили мышей к получению приятной стимуляции этих аксонов в ярко освещенной области.
Обычно мыши избегают яркого света и чувствуют себя более комфортно в темноте, где они могут избежать хищников. Но в этом последнем эксперименте они предпочли пойти против своих обычных предпочтений ради приятной стимуляции.
«Несмотря на то, что мыши обычно избегают ярких участков, теперь они предпочитают бегать к свету, потому что именно там они вспомнили, что получали награду […] Это говорит о том, что мозжечок играет роль в аддиктивном поведении».
Проф. Камран Ходаха
Мозжечок также играет ключевую роль в социальном поведении.
Другой эксперимент показал, что путь между аксонами мозжечка и нейронами VTA также играет роль в социальном поведении.
Исследователи поместили мышей в ящик с тремя камерами. У грызунов была возможность взаимодействовать с объектом, другой мышью или побыть в одиночестве в пустой области.
Когда они выбирали социальное взаимодействие, путь аксоны мозжечка – нейроны VTA был наиболее активным. Однако, когда ученые использовали оптогенетику, чтобы заглушить этот нейронный путь, грызуны предпочли либо оставаться в одиночестве, либо взаимодействовать с неодушевленным объектом.
Результаты показали исследователям, что путь аксоны мозжечка – нейроны VTA может быть дисфункциональным у людей с РАС.
«Наши данные подтверждают роль мозжечка в обработке вознаграждений и контроле социального поведения», - заключают авторы.
«Мы предполагаем, что этот […] путь может объяснить, по крайней мере частично, связь между мозжечком и аддиктивным поведением, а также обеспечить основу для роли мозжечка в другом мотивированном и социальном поведении».
