Психологическая помощь новости психологии и психотерапии
Наш мозг, даже в зрелом возрасте, постоянно приспосабливается к тому, что мы делаем, укрепляя или ослабляя нервные пути по мере того, как мы осваиваем новые навыки или отказываемся от старых привычек. Исследование ученых-медиков из Стэнфордского университета показало, что особый тип нейропластичности, известный как адаптивная миелинизация, также может способствовать развитию наркотической зависимости.
При адаптивной миелинизации более активные мозговые цепи получают больше миелина – жировой изоляции, которая позволяет электрическим сигналам быстрее и эффективнее проходить по нервным волокнам.
Например, обучение жонглированию или игре на фортепиано постепенно увеличивает миелинизацию в задействованных мозговых цепях, оптимизируя эти способности.
Но та же самая адаптивная миелинизация, необходимая для обучения, внимания и памяти, имеет и темную сторону. В новом исследовании на мышах исследователи обнаружили, что одной дозы морфина было достаточно, чтобы запустить процессы, ведущие к миелинизации продуцирующих дофамин нейронов (части системы вознаграждения мозга), побуждая мышей искать новые дозы наркотика. Когда миелинизация была заблокирована, мыши не предпринимали никаких попыток найти больше морфина.
Новые результаты, опубликованные в журнале Nature, показывают, как употребление наркотиков, вызывающих привыкание, может привести к неадаптивной миелинизации схемы вознаграждения мозга, что, в свою очередь, усиливает поведение, связанное с поиском наркотиков.
Миелин имеет значение
“Выработка миелина не прекращается до тех пор, пока нам не исполнится 20-30 лет, и это довольно интересно”, – говорит доктор медицины Мишель Монье, профессор детской нейроонкологии и старший автор исследования.
Даже после такого длительного периода выработки особые клетки головного мозга, называемые олигодендроцитами, продолжают вырабатывать новый миелин в некоторых областях мозга.
“За последнее десятилетие или около того мы пришли к пониманию того, что миелин в некоторых частях нервной системы на самом деле пластичен и способен адаптироваться к опыту”.
“Активность нейрона может регулировать степень миелинизации его аксона”, – говорит Монье.
Исследования в области нейропластичности в основном сосредоточены на изменениях, происходящих в синапсах – местах, где нейроны встречаются и взаимодействуют друг с другом. Адаптивная миелинизация добавляет новый уровень к тому, как наш мозг учится на основе опыта.
Большая часть фундаментальных знаний об адаптивной миелинизации была получена в лаборатории Монье. В 2014 году ее команда сообщила, что стимуляция премоторной коры головного мозга мышей увеличивает миелинизацию нейронов и улучшает движение конечностей. Последующие исследования, проведенные ее лабораторией и коллегами, показали, что мышам необходима адаптивная миелинизация для пространственного обучения – например, для навигации по лабиринту или запоминания угрожающей ситуации.
Обучение с вознаграждением
В новом исследовании команда Монье задалась вопросом, участвует ли адаптивная миелинизация в обучении c вознаграждением. Исследователи создавали у мышей вознаграждающий опыт, давая им кокаин или морфий или непосредственно стимулируя их нейроны, вырабатывающие дофамин, с помощью оптогенетических методов.
В течение трех часов после однократной инъекции кокаина или морфина или 30 минут стимуляции исследователи были удивлены, увидев пролиферацию специализированных стволовых клеток, которым суждено стать олигодендроцитами, продуцирующими миелин.
Пролиферация была локализована в области мозга, известной как область вентральной покрышки, которая участвует в обучении вознаграждению и зависимости.
“Мы не думали, что одна доза морфина или кокаина может что-то изменить”, – говорит доктор Бельгин Ялчин, ведущий автор нового исследования и преподаватель неврологии и неврологических наук. “Но в течение трех часов произошли изменения. Очень легкие изменения, но все же изменения”.
По словам исследователей, как скорость, так и специфичность изменений были неожиданными.
Когда исследователи повторили инъекции наркотика или стимуляцию мозга в течение нескольких дней, а затем обследовали мышей месяц спустя, они действительно обнаружили больше олигодендроцитов и больше миелинизированных клеток, продуцирующих дофамин, с более толстым слоем миелина вокруг их аксонов, опять же только в вентральной области покрышки.
Даже небольшое утолщение миелина – в данном случае на несколько сотен нанометров – может повлиять на работу мозга и поведение.
“Детали имею значение с точки зрения пластичности миелина”, – говорит Ялчин. “Такая малость может существенно повлиять на скорость передачи данных и синхронность цепи”.
Мощное вознаграждение
Чтобы увидеть, как миелинизация отражается на поведении, исследователи поместили каждую мышь в коробку, где она могла свободно перемещаться между двумя камерами. В одной из камер мышам ежедневно вводили морфин. (Исследователи решили сосредоточиться на морфине из-за его значимости для эпидемии опиоидов.)
Через пять дней мыши решительно предпочитали камеру, где они получали наркотик, и там задерживались, надеясь на еще одну дозу.
Морфин стимулировал у мышей систему вознаграждения (в частности, нейроны, вырабатывающие дофамин в вентральной области покрышки), увеличивал миелинизацию этих нейронов и настраивал их мозг на поведение, в дальнейшем связанное с поиском вознаграждения.
Любопытно, что когда исследователи тестировали пищевое вознаграждение вместо морфия, у мышей не развивалось более активное поведение поиска пищи, возможно, потому, что это вознаграждение было менее сильным.
“Возможно, вы не захотите, чтобы ваши схемы вознаграждения изменялись из-за повседневных вознаграждений”, – говорит Монье.
От мышей к людям
“В здоровой нервной системе адаптивная миелинизация настраивает динамику цепей таким образом, чтобы поддерживать здоровые когнитивные функции, такие как обучение, память и внимание”, – говорит Монье.
Но, как показывает новое исследование, этот процесс может пойти наперекосяк, усиливая цепи, которые приводят к нездоровому поведению, или нарушая работу цепей, необходимые для здорового функционирования мозга.
В 2022 году лаборатория Монье сообщила, что адаптивная миелинизация может объяснить, почему некоторые эпилептические припадки со временем усиливаются.
Переживание припадков приводит к усилению миелинизации задействованных цепей, обеспечивая более быструю и синхронизированную передачу сигналов, что приводит к более частым и тяжелым припадкам.
Ее команда также обнаружила, что снижение пластичности миелина способствует возникновению “химического тумана” – когнитивных нарушений, которые часто возникают после лечения рака.
В новом исследовании не совсем понятны точные биохимические этапы, посредством которых вознаграждение, связанное с наркотиком, приводит к миелинизации. Исследователи попробовали поместить клетки-предшественники олигодендроцитов в чашки с морфином или дофамином и установили, что ни одно из химических веществ непосредственно не вызывает пролиферацию этих клеток.
“Одним из будущих направлений будет понимание того, на что именно реагируют эти миелинообразующие клетки, которые зависят от активности дофаминергических нейронов”, – говорит Ялчин.
Они обнаружили, что частью этой истории является путь, известный как передача сигналов BDNF-TrkB. Когда они заблокировали этот путь, у мышей не образовались новые олигодендроциты и они перестали отдавать предпочтение камере, в которой им вводили наркотик.
“Мыши просто не могли узнать, где они получили награду в виде морфия”, – говорит Монье.
В конечном счете, лучшее понимание адаптивной миелинизации может помочь выявить новые стратегии, помогающие людям избавиться от опиоидной зависимости.
Возможно, этот процесс можно обратить вспять и избавиться от зависимости.
“Мы не знаем, носят ли эти изменения постоянный характер, но есть основания полагать, что это не так”, – говорит Монье. “Мы считаем, что пластичность миелина является двунаправленной: вы можете как увеличить миелинизацию цепи, так и уменьшить ее”.
