здоровье

Уровень допамина в головном мозге влияет на принятие решений

Допустим, вы тянетесь за миской с фруктами в буфете, но в последнюю секунду ваше внимание переключается, и вы вместо полезных продуктов берете сладкий кекс.

Эмоционально такое решение возникло в результате того, что, находясь перед выбором, мы испытываем сложный комплекс чувств, состоящий из вины и из предвкушения отведать лакомство. Но физически такое движение очень простое – вместо того, чтобы сделать движение в одну сторону, ваша рука передвинулась в противоположном направлении.

Эта сплит-секунда (доля секунды), в течение которой наша заинтересованность меняется на нейробиологическом уровне, играет главную роль в болезнях, которые связаны с проблемами выбора действий, таких как болезнь Паркинсона и наркомания, и поэтому она очень интересует ученых, работающих на решением такой сложной задачи, как разработка эффективного лечения нейродегенеративных заболеваний.

Нейродегенеративные заболевания и допамин

Результаты нового исследования, которое проводили ученые из Института Солка (Salk Institute), были опубликованы в начале марта 2017 года в онлайн-версии журнала «Neuron» (Нейрон).

В своей статье исследователи пишут о том, что концентрация содержащегося в головном мозге химического вещества, которое называется допамином, регулирует решения о действиях настолько точно, что правильное измерение уровня этого вещества, проведенное непосредственно перед принятием решения, позволяет точно предсказать результат.

Кроме того, ученые обнаружили, что для изменения предстоящего выбора вполне достаточно изменить уровень допамина. Эта исследовательская работа открывает новые возможности для лечения заболеваний, при которых человек не может выбрать движение, чтобы принять запланированную позу, например болезнь Паркинсона, а также болезней, при которых пациент не способен остановить повторяющиеся действия, таких как обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР) или наркомания.

Соруководитель нового исследования доктор Синь Цзинь (Xin Jin), доцент Салкской лаборатории молекулярной нейробиологии (Salk’s Molecular Neurobiology Laboratory) и главный автор статьи, говорит, что поскольку человек не может одновременно делать больше чем одну вещь, мозг вынужден постоянно принимать решения о том, что делать дальше. В большинстве случаев человеческий мозг контролирует эти решения на более высоком уровне, чем прямое общение с конкретными мышцами, и, по словам доктора Цзиня, это именно то, в чем хотят более детально разобраться работающие в лаборатории ученые.

Когда человек решает выполнить добровольное действие, например, завязать шнурки, внешняя часть нашего мозга (кора головного мозга) посылает сигнал в более глубокую структуру, так называемый стриатум, в который поступает допамин, чтобы упорядочить последовательность событий: наклониться, взять шнурок и завязать узлы. Нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Паркинсона, повреждают высвобождающие допамин нейроны, тем самым нарушая способность человека последовательно выполнять серию команд.

Например, если вы попросите страдающих паркинсонизмом пациентов нарисовать V-образную форму, они смогут нарисовать линию, которая будет прекрасно опускаться вниз или же подниматься вверх, но поскольку у этих людей есть большие трудности с переходом от одного направления на другое, то им нужно будет потратить гораздо больше времени на то, чтобы переключиться и нарисовать линию, направленную в противоположную сторону. Прежде чем исследователи смогут разработать целенаправленные методы лечения для таких заболеваний, они должны понять, что для нормальной работы головного мозга на неврологическом уровне функция дофамина является основополагающей.

Уровень допамина связан с выбором

Команда доктора Цзинь провела лабораторное исследование, в котором мыши должны были выбирать, на какой из двух рычагов нужно нажимать, чтобы получить сладкое угощение. Рычаги располагались с правой и с левой стороны изготовленной по индивидуальному заказу камеры, в которой посередине был расположен раздаточный дозатор. В начале каждого испытания рычаги вытягивались из камеры и вновь появлялись через две секунды или по истечении восьми секунд.

Мыши быстро разобрались, что при появлении рычагов через короткий промежуток времени они могут поучить лакомство после нажатия на левый рычаг. Если же рычаги появлялись после более длительного периода, то лакомство можно было получить после нажатия правого рычага.

Таким образом, ученые смоделировали для мышей упрощенную ситуацию с двумя вариантами выбора – после кратковременного отсутствия рычагов животные выбирали левую сторону камеры и перемещались туда, но если рычаги не появлялись в течение короткого промежутка времени, то мыши смещались в правую сторону, поддавшись влиянию внутреннего решения, даже не дождавшись появления рычагов.

Доктор Хао Ли (Hao Li), научный сотрудник лаборатории и один из главных авторов статьи, говорит, что этот конкретный проект позволяет рассмотреть уникальный вопрос о том, что происходит в головном мозге во время этого ментального и физического переключения с одного выбора на другой.

В ходе исследования для измерения концентрации допамина в головном мозге животных ученые использовали методику, которая называется быстрой циклической вольтамперометрией и проводится с помощью встроенных в мозг мышей электродов, которые значительно тоньше, чем человеческий волос.

Эта методика позволяет проводить очень точное измерение времени (в этом исследовании выборка происходила 10 раз в секунду) и поэтому может указывать на быстрые химические изменения, происходящие в мозге. Результаты вольтамперометрии показали, что колебания уровня допамина в головном мозге тесно связаны с решением, принятым животным. Фактически ученые смогли точно предсказать, какой рычаг выберет животное, основываясь только на том, какова концентрация допамина была в его головном мозге.

Интересно, что у других мышей, которые получали лакомство после нажатия на любой рычаг (таким образом, был удален элемент выбора), на начальной стадии экспериментов наблюдалось увеличение уровня допамина, но на более поздних этапах исследования уровень допамина не колебался, хотя оставался выше базового. Ученые отмечают, что это указывает на то, что роль дофамина меняется, если есть необходимость сделать выбор.

Регулирование уровня дофамина в мозге пациентов с нейродегенеративными заболеваниями позволит этим людям лучше контролировать свое поведение

Соавтор статьи Кристофер Ховард (Christopher Howard), сотрудник лаборатории, добавляет, что ученых очень взволновали эти результаты, потому что они показывают, что, помимо своей известной роли в обучении, допамин может принимать участие в принятии текущих решений.

Чтобы убедиться, что уровень дофамина может быть причиной изменения выбора, а не просто ассоциируется с ним, для управления уровнями дофамина в головном мозге животных в реальном времени ученые использовали генную инженерию и молекулярные инструменты, в том числе активацию или ингибирование нейронов с помощью света, применив технологию под названием оптогенетика. Исследователям удалось обнаружить, что посредством увеличения или уменьшения уровней дофамина они могут двунаправленно переключать мышей с выбора одного рычага на другой.

Доктор Цинь сообщает, что результаты этой работы говорят о том, что динамически изменяющиеся уровни дофамина связаны с продолжающимся выбором действий.

Ученые считают, что если бы у пациентов с болезнью Паркинсона, ОКР и наркоманией можно было восстановить соответствующую динамику дофамина, то эти люди могли бы лучше контролировать свое поведение. По мнению доктора Циня, это важный шаг, который был сделан в направлении более глубокого понимания того, как можно достичь нужного результата.

По материалам Medical Xpress

Источник: nebolet.com

Добавить комментарий