Ваш мозок від наркотиків: рибні гачки наркоманії вівторок, 15 липня 2008 р. Джиджи МаріноДослідження / штат Пенсільванія
Коли американський письменник Теодор Ретке викладав у штаті Пенсільванія з 1936 по 1943 рік, він був відомий трьома речами: бути хорошим поетом, тренувати чоловічу тенісну команду і падати п'яним, можливо, останній більше, ніж перший. Ретке, блискуча та замучена людина, добре знав спокушання напоєм та агонію залежності. У своєму вірші "Подорож у глибину" Ретке пише: "У далекій подорожі поза собою, / Є багато об'їздів, розмитих перерваних сирих місць / Де сланці небезпечно ковзають / А задні колеса висять майже над край / При раптовому відхиленні, момент повороту ".
Розширте метафору “раптового відхилення” до спроби розірвати цикл звикання. Ретке знав, як і кожен казковий алкоголік, кожен зловмисний мет-голова, кожен таємний курець, кожен останній наркоман героїну, що "сланці небезпечно ковзають". Навіть маючи найкращі реабілітаційні клініки та групи підтримки, наркомани виявляють, що повернутися назад у теплу, темну утробу наркоманії набагато легше - і набагато приємніше - ніж виповзати з неї.
Залежно від того, яке дослідження ви читали, частота рецидивів наркоманії та алкоголізму коливається від 50 до 90 відсотків. Ці цифри не дивують Кунг-Ань Хань, доцента біології, основна робота якого прагне зрозуміти, як молекули в мозку опосередковують поведінку. Минулої зими Хан виголосила лекцію "Наркоманія: поганий випадок доброї пам’яті" в поточній серії "Frontiers of Science", спонсорованій Науковим коледжем Еберлі, в якій вона досліджувала наркоманію як мимовільну форму навчання та пам'яті. Хан стверджує, що залежність не має нічого спільного з силою волі. Вона каже: «Наркоманія - це проблема мозку, яка може бути хронічною та прогресуючою. Це не моральне питання. Нашою поведінкою значною мірою керує робота мозку ".
Подорож до центру мозку
Ще у 1980-х роках, перш ніж першокласники знали, що таке сканування ПЕТ, і «дофамін» та «серотонін» стали побутовими словами, Партнерство за Америку, що не містить наркотиків, розпочало масштабну антинаркотичну кампанію, в якій смажене яйце символізувало « ваш мозок від наркотиків ". Сьогодні ми знаємо, що насправді викликає смаження.
Глибоко в серці мозку, в його центрі, де кріпиться стовбур мозку, лежить вентральна тегментальна зона (VTA), яка складається з нейронів, які отримують інформацію з інших частин мозку, більша частина якої пов’язана з тим, як добре задовольняються потреби людини. Хімічний месенджер дофамін надсилає цю інформацію до накопиченого ядра в передньому мозку, безпосередньо перед VTA. Разом ці дві області мозку прокладають шлях нагородження мозку. У цій частині мозку починається рай на землі. Задоволення опосередковується дофаміном, який, за словами Хан, "є ключовим для нашого виживання як виду".
Дофамін - головний гравець у цій частині мозку. Природні винагороди, як їжа та секс, каже Хан, підвищують рівень дофаміну в ядрах, що отримує інформацію від VTA. Штучні винагороди, зокрема наркотики, такі як кокаїн, амфетаміни, метамфетаміни та метилфенідати (наприклад, риталін), викликають хаос у мозку, імітуючи хімічну структуру дофаміну та зв'язуючись із транспортером дофаміну, який зазвичай пов'язується.
Нормальне, здорове спілкування мозку відбувається, коли нейрон надсилає електричний сигнал від тіла клітини через свої розгалужені дендрити до аксональних кінцевих частин нейрона, де перетинає синапс до іншого нейрона. Після отримання сигналу його потрібно припинити, щоб інші сигнали могли пройти. Клітини контролюють цей процес, використовуючи транспортер, молекулу зворотного захоплення, що знаходиться в нейроні “відправника”. Коли молекула дофаміну виконує свою роботу в здоровому мозку, вона зв’язується з рецепторами дофаміну в нейроні “приймача” для передачі сигналу. Коли завдання виконано, дофамін знову захоплюється транспортером дофаміну в нейроні “відправника”, щоб його можна було використовувати знову.
Наркотики блокують транспортер, який в основному заливає область дофаміном, який потім безперервно активує рецептор, таким чином посилюючи задоволення. "Ось чому люди відчувають ейфорію, коли вживають наркотики", - сказав Хан. "Шлях винагороди - це центральний шлях багатьох наркотиків", включаючи героїн, алкоголь та нікотин ".
Суть полягає в тому, що наркотики роблять мозок добре, але між інтоксикацією та токсичністю існує тонка грань. Коли мозок заливається індукованим наркотиками дофаміном, він компенсує за рахунок зменшення кількості дофамінових рецепторів серед нервових рецепторів, а також зменшення вироблення глюкози, головного джерела енергії для мозку. Зрештою, вся робота мозку сповільнюється. Префронтальна кора, виконавча область, відповідальна за планування та запам'ятовування, мутна. Синапси стріляють не так, як мали б. Пам’ять і емоції негативно позначаються. Увесь той надлишок дофаміну смажує рецепторні ланцюги в блискавичному танці шаленства - тоді природні рецептори зморщуються. Це ваш мозок від наркотиків.
Наркоманія та пам'ять
У своїй роботі в штаті Пенсільванія Хан почала використовувати плодові мухи для вивчення пам'яті та навчання. Drosophila melanogaster є чудовою моделлю для досліджень кондиціонування, пояснив Хан, оскільки він має розвинену центральну нервову систему, молекулярні компоненти та нервові зв'язки якої подібні до людських. Використовуючи різні запахи, пов’язані з легким ураженням електричним струмом або винагородою за сахарозою, команда Хана, що складається зі студентів аспірантів та студентів, легко будувала аверсивні та апетитні (уникнення та залучення) сценарії кондиціонування для вивчення основних молекул, відповідальних за навчання та пам’ять. Коротко кажучи, мухи навчились уникати запахів, пов’язаних з потрясіннями, і шукати ті, що давали цукор. Її команда вивчала нейромедіатори, дофамін та октопамін, що є аналогом нейромедіатора норадреналіну у людини (з адреналіном це сигналізує про реакцію "бій або втеча").
"З попередніх досліджень ми знали, що ці молекули важливі, і ми справді вникаємо в механізми того, як ці дофамінові та октопамінові системи насправді опосередковують це відверте проти апетитного кондиціонування", - сказав Хан. Як виявляється, "існує точна аналогія з наркоманами (що відбувається в мозку)".
Замість особливого запаху, який викликає уникнення або привабливість у плодових мушок, Хан, зацікавлений зрозуміти молекули та механізми, що лежать в основі асоціації екологічних ознак із поведінкою, пропонує, що візуальні сигнали, такі як коксове дзеркало або пивна пляшка, можуть працювати як кондиціонер подразники. І це може стати потужним пусковим механізмом для наркоманів чи алкоголіків. "У процесі навчання та пам'яті цей особливий процес посилюється у людей, які тривалий час вживають наркотики", - сказала вона. "Ми зацікавились запитанням:" Чи існують загальні шляхи, які опосередковують природний процес навчання та пам'яті проти наукового та пам'ятного процесу, викликаного наркотиками? " Так ми почали вивчати алкоголь та кокаїн ".
Мозок любить дофамін. Ні, мозок любить дофамін. Вказуючи на семінарне дослідження Олдса і Мілнера, яке вперше визначило шлях винагородження мозку в 1954, Хан каже, що щури вважають за краще стимулювати VTA - вихідну точку шляху нагородження - отримувати їжу або займатися сексом. І дофамін - це не тільки магічний нейромедіатор, який робить можливим шлях нагородження, але й нейромедіатор, який мозок виробляє в ненормальній кількості при прийомі певних наркотиків та алкоголю. Люди, яким потрібна сигарета чи коктейль, щоб заспокоїти нерви, насправді заспокоюються раптовим припливом хімікатів у щасливе місце мозку. Таким чином, Хан почав розуміти молекулярну основу того, що любить мозок, що не обов’язково є найбільш здоровим для решти тіла, і як мозок плодової мухи вчиться і пам’ятає те, що любить - дофамін та октопамін.
Секс і одиночна муха
Працюючи над гіпотезою, що посилена поведінка, викликана неодноразовим досвідом, вимагає пам’яті, Хан та її команда щодня почали давати мухам етанол, щоб розширити свої спогади про досвід етанолу. Попутно команда зробила кілька дивовижних відкриттів, які мали більше відношення до поведінки, ніж пам’яті. Дослідження, опубліковане у випуску наукового журналу PLoS One за січень 2, 2008, є новаторським поглядом на наслідки хронічного впливу алкоголю на плодових мух. (Подібні дослідження фруктових мух у всьому світі розглядали лише короткочасне опромінення.) І, як і у людей, надмірне споживання алкоголю у фруктових мух не дуже.
У мух дикого типу Хан та її команда виявили, що чоловічі мухи в стані алкогольного сп'яніння втратили свої сексуальні обмеження, і що ця дезінгібована поведінка посилюється з неодноразовим досвідом етанолу. При хронічному вживанні алкоголю (тобто етанолу) п’яні мухи-самці, які зазвичай залицяються до самок, почали залицятись до інших чоловіків… безрезультатно.
Використовуючи трансгенних мух, Хан заблокував нейромедіацію дофаміну, піднявши температуру до 32 градусів С, що тимчасово відключає дію дофаміну. Ці мухи, навіть якщо їм давали великі дози етанолу, не цікавили інших мух-самців. - сказав Хан. "Цей результат свідчить про те, що дофамін є ключовим медіатором взаємодії між чоловіками, спричиненої етанолом".
Ніхто не очікував бути свідком такої поведінки. Хан сказав: "Люди думали, що етанол може стимулювати статеве збудження у людей, але ніколи не існувало біологічної чи фізіологічної моделі, яка б підтримувала його. Люди вважали, що це більш психологічно, але мухи зазвичай не роблять припущення, що, оскільки я п'ю, це буде нормально, якщо я залицяюся до іншого самця. Це збільшення статевого збудження є повністю фізіологічним. Це досить захоплююча модель для розуміння фізіологічних основ ".
І хоча її робота відкрита для пародії на пивні окуляри та хлопчиків-братиків, Хан сказала, що дослідження її команди показують це: безперечно існує зв'язок між залежністю, гальмуванням та дофаміном. Хоча мозок любить приплив молекул, викликаних звиканням, ми, люди, все ще є істотами на вибір. Хан сказав: «Нас визначають як людей - це те, що ми розвинули мозок із хорошими гальмівними системами. Люди можуть вибрати не пити або не їздити і пити ".
Використовуйте ці еволюціоновані мізки, запропонувала вона. Зробіть правильний вибір, перш ніж риб’ячі гачки залежності схоплять ваші нейромедіатори і не відпускайте. Замість того, щоб влаштуватися на ніч піно нуар наприкінці дня, вирушайте на пробіжку. Захоплюйте шлях винагороди мозку власним необмеженим запасом допаміну в організмі. «Всі хочуть шукати задоволення, - сказала вона, - але найкращий спосіб це зробити - природним чином поповнити центр задоволення. Використовуйте науку ".
Кюн-Ан Хань, доцент біології в коледжі наук Еберлі. До неї можна дістатися за адресою [захищено електронною поштою]”> [захищено електронною поштою]”> [захищено електронною поштою]. Дослідження, описане вище, було підтримано грантами Національного інституту здоров’я та Національного наукового фонду.
Щоб дізнатися більше про дослідження в штаті Пенн, підпишіться на дослідницьку штат Пенн: http://www.rps.psu.edu/cgi-bin/subscribe.cgi
;