Your brain on drugs ”: Fishhooks of addiction 15 lipca 2008 r. Autor: Gigi MarinoResearch / Penn State
Kiedy amerykański pisarz Theodore Roethke nauczał w Penn State w latach 1936–1943, był znany z trzech rzeczy: bycia dobrym poetą, trenowania męskiej drużyny tenisowej i upijania się, być może bardziej niż pierwszego. Roethke, genialny i torturowany człowiek, znał dobrze uwodzenie picia i agonię uzależnienia. W swoim wierszu „Podróż do wnętrza” Roethke pisze: „W długiej podróży poza jaźń, / Jest wiele objazdów, wypłukanych, przerwanych surowych miejsc / Gdzie łupek ślizga się niebezpiecznie / A tylne koła wiszą prawie nad krawędź / Przy nagłym skręcie, w momencie skrętu. ”
Rozszerz metaforę „nagłego zwrotu” na próbę przerwania cyklu uzależnienia. Roethke wiedział, jak każdy bajeczny pijak, każdy tchórzliwy narkoman, każdy tajny palacz, każdy uzależniony od heroiny ostatni nałóg, że „łupek ślizga się niebezpiecznie”. Nawet w najlepszych klinikach odwykowych i grupach wsparcia narkomani odkrywają, że powrót do ciepłego, ciemnego łona uzależnienia jest znacznie łatwiejszy - i znacznie przyjemniejszy - niż czołganie się z niego.
W zależności od tego, które badanie czytasz, wskaźnik nawrotów uzależnienia od narkotyków i alkoholu wynosi od 50 do 90 procent. Liczby te nie zaskakują Kyung-An Han, profesora biologii, którego główna praca ma na celu zrozumienie, w jaki sposób cząsteczki w mózgu pośredniczą w zachowaniu. Zeszłej zimy Han wygłosiła wykład „Uzależnienie: zły przypadek dobrej pamięci” w trwającym cyklu Frontiers of Science sponsorowanym przez Eberly College of Science, w którym badała uzależnienie jako mimowolną formę uczenia się i pamięci. Han twierdzi, że uzależnienie nie ma nic wspólnego z siłą woli. Mówi: „Uzależnienie to problem mózgu, który może być chroniczny i postępujący. To nie jest kwestia moralna. Nasze zachowanie jest w dużej mierze kontrolowane przez funkcje mózgu ”.
Podróż do centrum mózgu
W latach osiemdziesiątych, zanim pierwszoklasiści wiedzieli, czym są badania PET, a „dopamina” i „serotonina” stały się powszechnie używanymi słowami, Partnerstwo na rzecz Ameryki bez narkotyków rozpoczęło masową kampanię antynarkotykową, w której jajko sadzone symbolizowało „ twój mózg na narkotykach. ” Już dziś wiemy, co właściwie powoduje smażenie.
Głęboko w sercu mózgu, w jego centrum, gdzie przyczepia się pień mózgu, znajduje się brzuszny obszar nakrywki (VTA), który składa się z neuronów odbierających informacje z innych części mózgu, z których większość ma związek z tym, jak dobrze zaspokajane są ludzkie potrzeby. Substancja chemiczna, dopamina, wysyła tę informację do jądra półleżącego w przodomózgowiu, bezpośrednio przed VTA. Razem te dwa obszary mózgu zapalają ścieżkę nagrody mózgowej. Raj na ziemi zaczyna się w tej części mózgu. W przyjemności pośredniczy dopamina, która, jak mówi Han, „jest kluczem do naszego przetrwania jako gatunku”.
Dopamina jest głównym graczem w tej części mózgu. Naturalne nagrody, takie jak jedzenie i seks, mówi Han, zwiększają poziom dopaminy w jądrze półleżącym, które otrzymuje informacje z VTA. Sztuczne nagrody, w szczególności narkotyki takie jak kokaina, amfetamina, metamfetamina i metylofenidaty (np. Ritalin), powodują spustoszenie w mózgu, naśladując chemiczną strukturę dopaminy i wiążąc się z dopaminą zwykle wiążącą się z transporterem.
Normalna, zdrowa komunikacja mózgowa zachodzi, gdy neuron wysyła sygnał elektryczny z ciała komórki przez rozgałęzione dendryty do końcówek aksonalnych neuronu, gdzie przechodzi przez synapsę do innego neuronu. Po odebraniu sygnału należy go zaterminować, aby inne sygnały mogły przejść. Komórki kontrolują ten proces za pomocą transportera, cząsteczki wychwytu zwrotnego znajdującej się w neuronie „wysyłającym”. Kiedy cząsteczka dopaminy wykonuje swoją pracę w zdrowym mózgu, wiąże się z receptorami dopaminy w neuronie „odbiorczym”, aby przekazać sygnał. Po wykonaniu zadania dopamina jest ponownie wychwytywana przez transporter dopaminy w neuronie „nadawcy”, dzięki czemu może być ponownie wykorzystana.
Leki blokują transporter, który w zasadzie zalewa obszar dopaminą, która następnie w sposób ciągły aktywuje receptor, zwiększając w ten sposób przyjemność. „Dlatego ludzie odczuwają euforię, kiedy biorą narkotyki” - powiedział Han. „Ścieżka nagrody jest głównym szlakiem wielu narkotyków”, w tym heroiny, alkoholu i nikotyny ”.
Najważniejsze jest to, że leki poprawiają samopoczucie mózgu, ale istnieje cienka granica między zatruciem a toksycznością. Kiedy mózg jest zalewany dopaminą wywołaną lekami, kompensuje to poprzez zmniejszenie liczby receptorów dopaminy wśród receptorów nerwowych, a także zmniejszenie produkcji glukozy, głównego źródła energii dla mózgu. Ostatecznie cała funkcja mózgu spowalnia. Kora przedczołowa, obszar wykonawczy odpowiedzialny za planowanie i zapamiętywanie, jest zamglony. Synapsy nie odpalają tak, jak powinny. Pamięć i emocje są szkodliwe. Cały ten nadmiar dopaminy powoduje frytowanie obwodów receptorów w błyskawicznym tańcu szału - wtedy naturalne receptory kurczą się. To twój mózg na narkotykach.
Uzależnienie i pamięć
W swojej pracy w Penn State Han zaczęła używać muszek owocowych do badania pamięci i uczenia się. Drosophila melanogaster stanowi doskonały model do badań warunkujących, wyjaśnił Han, ponieważ ma wyrafinowany centralny układ nerwowy, którego komponenty molekularne i komunikacja neuronowa są podobne do tych występujących u ludzi. Używając różnych zapachów związanych z lekkim porażeniem prądem elektrycznym lub nagrodą za sacharozę, zespół Hana, składający się ze studentów i studentów studiów licencjackich, z łatwością skonstruował scenariusze warunkowania awersyjnego i apetytowego (unikanie i przyciąganie) w celu zbadania podstawowych cząsteczek odpowiedzialnych za uczenie się i pamięć. Krótko mówiąc, muchy nauczyły się unikać zapachów związanych z wstrząsami i szukać tych, które dają cukier. Jej zespół badał neuroprzekaźniki, dopaminę i oktopaminę, która jest analogiczna do neuroprzekaźnika norepinefryny u ludzi (wraz z adrenaliną sygnalizuje reakcję walki lub ucieczki).
„Wiedzieliśmy z wcześniejszych badań, że te cząsteczki są ważne i naprawdę poznajemy mechanizmy tego, jak te układy dopaminy i oktopaminy faktycznie pośredniczą w warunkowaniu awersyjnym i apetytowym” - powiedział Han. Jak się okazuje, „Istnieje dokładna analogia z (tym, co dzieje się w mózgach) narkomanów”.
Zamiast szczególnego zapachu, który wywołuje unikanie lub przyciąganie muszek owocowych, Han, zainteresowany zrozumieniem cząsteczek i mechanizmów, które leżą u podstaw powiązania sygnałów środowiskowych z zachowaniem, sugeruje, że wizualne wskazówki, takie jak lustro po coli lub butelka piwa, mogą działać jako warunek bodźce. A to może być potężnym wyzwalaczem dla narkomanów lub alkoholików. „W uczeniu się i zapamiętywaniu ten szczególny proces jest wzmocniony u osób, które od dawna biorą narkotyki” - powiedziała. „Zainteresowało nas zadanie pytania: 'Czy istnieją jakieś wspólne ścieżki, które pośredniczą w naturalnym procesie uczenia się i zapamiętywania w porównaniu z procesem uczenia się i pamięci wywołanym lekami?' W ten sposób zaczęliśmy studiować alkohol i kokainę ”.
Mózg lubi dopaminę. Nie, mózg kocha dopaminę. Wskazując na przełomowe badanie przeprowadzone przez Oldsa i Milnera, które po raz pierwszy zidentyfikowało mózgową ścieżkę nagrody w 1954, Han mówi, że szczury wolą mieć VTA - punkt wyjścia ścieżki nagrody - stymulowany przez przyjmowanie pożywienia lub uprawianie seksu. A dopamina jest nie tylko magicznym neuroprzekaźnikiem, który umożliwia ścieżkę nagrody, ale także neuroprzekaźnikiem wytwarzanym przez mózg w nieprawidłowych liczbach wraz z przyjmowaniem pewnych leków i alkoholu. Ludzie, którzy potrzebują papierosa lub koktajlu, aby uspokoić nerwy, są w rzeczywistości uspokojeni nagłym przypływem substancji chemicznych w szczęśliwym miejscu mózgu. Tak więc Han zaczął rozumieć molekularne podstawy tego, co mózg kocha, co niekoniecznie jest najzdrowszą rzeczą dla reszty ciała i jak mózg muszki owocowej uczy się i pamięta to, co kocha - dopaminę i oktopaminę.
Seks i samotna mucha
Pracując nad hipotezą, że zwiększone zachowanie wywołane powtarzającym się doświadczeniem wymaga pamięci, Han i jej zespół zaczęli codziennie dawać etanol muchom, aby rozszerzyć swoje wspomnienia o doświadczenia związane z etanolem. Po drodze zespół dokonał kilku zaskakujących odkryć, które miały więcej wspólnego z zachowaniem niż pamięcią - i trochę skandalicznego zachowania. Badanie opublikowane w Jan. 2, 2008, numerze czasopisma naukowego PLoS One, to przełomowe spojrzenie na skutki przewlekłego narażenia na alkohol u muszek owocowych. (Podobne badania nad muszką owocową na całym świecie dotyczyły tylko krótkotrwałego narażenia.) I tak jak u ludzi, nadmierne spożycie alkoholu u muszek owocowych nie jest ładne.
W przypadku much typu dzikiego Han i jej zespół odkryli, że samce much zatrutych etanolem utraciły swoje zahamowania seksualne, a to odhamowane zachowanie nasiliło się wraz z powtarzającym się doświadczaniem etanolu. Przy chronicznym spożyciu alkoholu (tj. Etanolu), pijany samiec much, który zwykle zabiega tylko o samice, zaczął zabiegać o względy innych samców… bezskutecznie.
Używając much transgenicznych, Han zablokował neurotransmisję dopaminy, podnosząc temperaturę do 32 stopni C, co czasowo wyłącza działanie dopaminy. Muchy te, nawet po podaniu dużych dawek etanolu, nie interesowały się innymi samcami. Powiedział Han. „Wynik ten sugeruje, że dopamina jest kluczowym czynnikiem pośredniczącym w zalotach między mężczyznami wywołanymi etanolem”.
Nikt nie spodziewał się być świadkiem takiego zachowania. Powiedział Han: „Ludzie myśleli, że etanol może stymulować podniecenie seksualne u ludzi, ale nigdy nie było biologicznego lub fizjologicznego modelu, który by to potwierdzał. Ludzie myśleli, że to bardziej psychologiczne, ale muchy zwykle nie zakładają, że ponieważ ja piję, będzie dobrze, jeśli będę zabiegać o innego samca. Ten wzrost podniecenia seksualnego jest całkowicie fizjologiczny. To dość fascynujący model, aby zrozumieć podstawy fizjologiczne ”.
I chociaż jej praca jest otwarta na parodię okularów do piwa i chłopców z bractwa, Han powiedziała, że badania jej zespołu pokazują to: z całą pewnością istnieje związek między uzależnieniem, zahamowaniem a dopaminą. Podczas gdy mózg uwielbia strumienie cząsteczek wywołanych uzależnieniem, my, ludzie, nadal jesteśmy stworzeniami z wyboru. Powiedział Han: „Sposób, w jaki jesteśmy definiowani jako ludzie, polega na tym, że rozwinęliśmy mózgi z dobrymi układami hamującymi. Ludzie mogą zdecydować, że nie będą pić lub nie prowadzić i pić ”.
Zasugerowała, że użyj tych wyewoluowanych mózgów. Dokonaj dobrych wyborów, zanim haczyki na ryby złapią twoje neuroprzekaźniki i nie puszczają. Zamiast usiąść na noc z pinot noir pod koniec dnia, idź pobiegać. Pobudzaj mózgowy szlak nagrody dzięki nieograniczonemu podażowi dopaminy przez organizm. „Każdy chce szukać przyjemności” - powiedziała - „ale najlepszym sposobem na to jest naturalne wzmocnienie centrum przyjemności. Użyj nauki ”.
Kyung-An Han, profesor nadzwyczajny biologii w Eberly College of Science. Można do niej dotrzeć pod adresem [email chroniony]”> [email chroniony]”> [email chroniony]. Opisane powyżej badania zostały sfinansowane z grantów Narodowego Instytutu Zdrowia i Narodowej Fundacji Nauki.
Aby uzyskać więcej informacji na temat badań w Penn State, zapisz się do Research Penn State: http://www.rps.psu.edu/cgi-bin/subscribe.cgi
;