Психологическая помощь новости психологии и психотерапии
Если вы слышали о двух химических нейромедиаторах мозга, то это, вероятно, дофамин и серотонин. Неважно, что большую часть работы выполняют глутамат и ГАМК – именно дофамин как “химическое вещество удовольствия” и серотонин как мягкий стабилизатор настроения в заголовках привлекают всеобщее внимание.
Конечно, заголовки в большинстве случаев дают неверное представление. Роль дофамина в формировании поведения выходит далеко за рамки таких простых понятий, как “удовольствие” или даже “вознаграждение”. И тот факт, что антидепрессантам СИОЗС, повышающим уровень серотонина, требуются недели или даже месяцы, чтобы начать действовать, говорит о том, что на самом деле не мгновенный скачок уровня серотонина выводит из уныния при депрессии, а в этом задействован все еще загадочный сдвиг в нижележащих мозговых цепях.
Новое исследование, проведенное Институтом нейронаук Стэнфордского университета, раскрывает еще одну новую грань этих молекул, управляющих настроением. Исследование, опубликованное в журнале Nature, впервые демонстрирует, как именно дофамин и серотонин работают вместе – или, точнее, в противовес друг другу – и формируют наше поведение.
“Помимо того, что дофамин и серотонин влияют на наше повседневное поведение, они связаны с широким спектром неврологических и психических расстройств: наркоманией, аутизмом, депрессией, шизофренией, болезнью Паркинсона и другими”, – говорит Роберт Маленка, профессор психиатрии и поведенческих наук в Стэнфорде. “Для нас крайне важно понять их взаимодействие, если мы хотим добиться прогресса в лечении этих расстройств”.
Теория: дофамин и серотонин важны для формирования поведения, но каким образом?
Исследования давно показали, что дофамин и серотонин играют решающую роль в обучении и принятии решений у представителей разных видов. Однако точное взаимодействие между этими нейромедиаторами остается неясным. В то время как дофамин связан с прогнозированием вознаграждения и его поиском, серотонин, по-видимому, смягчает эти импульсы и способствует долгосрочному мышлению.
Появились две основные теории: “гипотеза синергии”, согласно которой дофамин отвечает за краткосрочные вознаграждения, а серотонин – за долгосрочные, и “гипотеза противодействия”, согласно которой эти два вещества действуют как противоположные силы, уравновешивающие наши решения: дофамин побуждает к немедленным действиям, а серотонин советует набраться терпения.
Это новое исследование Стэнфордского университета, проведенное в рамках инициативы Института нейронаук “Выбор мозга”, представляет собой первую прямую экспериментальную проверку этих конкурирующих гипотез.
Эксперимент: двойной контроль дофамина и серотонина во время ассоциативного обучения
Исследовательская группа под руководством аспиранта Дэниела Кардозо Пинто создала специально спроектированных мышей, чтобы это позволило им наблюдать и контролировать как дофаминовую, так и серотониновую системы у одного и того же животного.
Этот инновационный подход помог им точно определить, где эти две системы взаимодействуют в мозге, а именно в лимбической области, называемой прилежащим ядром, которая играет ключевую роль в обработке эмоций, мотивации и вознаграждения.
“Это был очень сложный с технической точки зрения проект, который потребовал от нас разработки новых стратегий для записи и управления активностью нескольких нейромодуляторов одновременно у бодрствующих и ведущих себя нормально животных”, – говорит Кардозо Пинто.
Однако, добавляет он, “я не сдавался, потому что был уверен, что между дофаминовой и серотониновой системами будут наблюдаться захватывающие взаимодействия”.
“Они могли быть упущены в других исследованиях, сосредоточенных только на одном нейромодуляторе за раз, и оказалось, что это действительно так”.
Кардозо Пинто и его коллеги использовали свои инновационные инструменты для наблюдения за тем, как изменялись сигналы дофамина и серотонина в прилежащем ядре по мере того, как мыши учились связывать звуковой сигнал и мигающий свет со сладким вознаграждением. Они обнаружили, что дофаминовая и серотониновая системы реагируют в противоположных направлениях: сигнализация дофамина в ответ на вознаграждение повышается, в то время как сигнализация серотонина снижается.
Затем исследователи использовали оптогенетические манипуляции (метод, при котором для управления генетически модифицированными нейронами используется свет), чтобы выборочно притупить нормальную сигнализацию каждой системы – либо по отдельности, либо в комбинации – во время обучения с вознаграждением.
Как и следовало ожидать, учитывая историю исследований, связывающих эти сигнальные системы с обучением с вознаграждением, блокирование как дофаминовой, так и серотониновой сигнализации сделало невозможным для мышей связывать звуковые и световые сигналы с сладким вознаграждением. Что еще более удивительно, само по себе восстановление передачи сигналов дофамина или серотонина оказалось недостаточным для того, чтобы животные могли снова обучаться.
Только при работе обеих систем в сети животные могли успешно использовать сигналы для прогнозирования получения вознаграждения.
“Самым удивительным и памятным моментом в проекте стал мой первый оптогенетический эксперимент, в ходе которого я проверял, предпочитают ли мыши повышение уровня дофамина, снижение уровня серотонина или то и другое вместе”, – вспоминает Кардозо Пинто.
“Мы поместили мышей в коробку и сопоставили разные части коробки с каждым из этих опытов, чтобы мыши могли проголосовать ногами за то, какой опыт они предпочитают. Я никогда не забуду, с каким трепетом я вошел в комнату в конце эксперимента и увидел всех мышей на одной стороне коробки, соответствующей обеим манипуляциям вместе взятым. В науке очень редко удается получить настолько поразительный результат, что его можно увидеть сразу, и это было наше первое прямое доказательство в поддержку гипотезы о противодействии дофамина и серотонина, выдвинутой несколько десятилетий назад”.
На горизонте: управление дофамином и серотонином для улучшения психиатрического лечения
“Полученные данные свидетельствуют о том, что дофамин и серотонин работают вместе, но но противоположным образом, помогая мозгу извлекать уроки из вознаграждений”, – говорят исследователи.
Основываясь на своих результатах, они предполагают, что эти две системы действуют примерно так же, как акселератор и тормоза в автомобиле. Дофамин стимулирует стремление к вознаграждению, сигнализируя о том, что все идет лучше, чем ожидалось, создавая сигнал “вперед!”. Серотонин, напротив, как будто тормозит этот процесс, создавая сигнал «стоп» или «подожди», потенциально помогая нам быть более терпеливыми и учитывать долгосрочные последствия, а не только сиюминутные вознаграждения.
Исследование показывает, что для эффективного обучения организму требуется как сигнал «вперед» от дофамина, так и сигнал «подожди» от серотонина.
Это необходимо для того, чтобы организм правильно оценивал благоприятные возможности и реагировал на них.
Результаты исследования также имеют значение для расстройств, связанных с дисфункцией дофамина и серотонина, таких как наркомания, когда гиперчувствительность к дофамину и серотонинергический дефицит способствуют компульсивному поиску вознаграждения, а также для расстройств настроения, включая депрессию и тревожность, когда снижение передачи сигналов серотонина может ухудшить гибкость поведения и долгосрочное планирование.
“Поскольку роль дофамина в обучении с вознаграждением становится все более очевидной, дофаминовая система стала естественной отправной точкой для исследований заболеваний, связанных с нарушением обработки вознаграждения, таких как наркомания и депрессия”, – говорит Кардозо Пинто.
“Наша работа, показывающая, что дофаминовая и серотониновая системы образуют систему “газ-тормоз” для получения вознаграждения, позволяет предположить, что в будущем будет полезно сосредоточиться на относительном балансе между этими двумя системами”.
Например, при лечении наркомании терапия может быть направлена на подавление сверхактивной передачи сигналов дофамина при одновременном повышении активности серотонина.
При депрессии целью может быть усиление обеих систем для улучшения мотивации и долгосрочного планирования.
Кроме того, добавляет Маленка, технические достижения, которые команда использовала для проведения этого исследования, могут иметь долгосрочные перспективы для нейробиологических исследований. “Новые методики, которые мы разработали для этого исследования, теперь могут быть применены к множеству интересных вопросов, связанных с тем, как мозг опосредует адаптивное поведение и что не так в этих нейромодулирующих системах при распространенных заболеваниях мозга, таких как наркомания, депрессия и расстройства аутистического спектра”.
Помощь психолога
