Ученые из Массачусетского технологического института обнаружили физиологический механизм, благодаря которому можно объяснить разницу в отношении к алкоголю у разных людей.
Работа основана на экспериментах с мышами, и ее применимость для людей еще предстоит доказать, однако предварительные данные говорят, что все дело в строении мозга. А именно — в том, как связаны его области, принимающие решения, с отделами системы наказаний. Если эта связь слишком слаба, употребление алкоголя становится проблемой. Новая работа не отвечает на все вопросы о действии алкоголя на мозг, но проливает свет на один из механизмов возникновения зависимости.
Главная задача, которую ставили себе авторы новой работы, заключалась в том, чтобы объяснить разницу в реакции людей на алкоголь. Ведь несмотря на то, что в течение жизни с ним так или иначе сталкивается около 80% людей (данные по США), только часть — около 30 процентов — начинает злоупотреблять алкоголем.
Под «злоупотреблением» биологи имеют в виду вполне определенную вещь, не связанную с объемом или частотой употребления этанола. Вслед за медиками, разработавшими Диагностическое руководство по психическим расстройствам (DSM-5), исследователи решили считать злоупотреблением ситуацию, когда человек продолжает пить, несмотря на вполне осознаваемые вредные последствия.
Поскольку исследование проводилось не на людях, а на мышах, для моделирования этого «осознаваемого» воздействия авторам пришлось придумать необычную схему эксперимента. Мыши пили не только раствор этилового спирта, но раствор с добавлением горького на вкус хинина.
Вкратце эксперимент выглядел так. Сначала мышей приучали реагировать на звуковой сигнал — после него им давали сладкий раствор сахара через трубочку. Затем по тому же сигналу мышам в течение пяти дней поступал вместо сахара 15-процентный раствор этанола. После этого следовал период «запойного питья», когда безо всякого сигнала грызунам, привыкшим к алкоголю, в течение двух недель свободно был доступен этанол в неограниченных количествах.
Однако главная часть эксперимента начиналась сразу после этих подготовительных этапов. Алкоголь мышам вновь давали только по сигналу, но на этот раз к разбавленному этанолу был подмешан хинин — горькое вещество, которое должно было служить безусловным отрицательным стимулом и отвратить мышей от дальнейшего употребления алкоголя.
Кстати говоря, когда ученые заменили хинин на другие отрицательные стимулы — например, слабый удар током, — на результаты эксперимента это никак не повлияло. Так что можно считать, что хинин для мышей был вполне адекватной заменой похмелья или других отрицательных последствий алкоголизма, известных и человеку.
Разные животные реагировали на алкоголь по-разному. Какие-то мыши прекратили принимать раствор спирта еще на «запойной» стадии (исследователи отнесли к категории «непьющих») — он был им просто не интересен. Другие («пьющие») некоторое время продолжали употреблять алкоголь, но как только к раствору добавили горькое вещество, пить его мыши быстро перестали. Однако некоторое количество животных («зависимые» или compulsive drinkers — в оригинальной терминологии авторов) тянулись к трубочке с этанолом даже тогда, когда он был смешан с хинином или его употребление сопровождалось ударом тока.
Ученые смогли определить склонных к зависимости мышей еще на подготовительной стадии эксперимента — по строению мозга
Самый неожиданный результат новой работы (и главное достижение авторов) заключается в том, что они смогли предсказать, в какую группу попадет та или иная мышь, уже на первой стадии эксперимента — до введения отрицательных стимулов. И предсказание было основано на том, как связаны друг с другом две конкретные области головного мозга: префронтальная кора, которую обычно называют зоной анализа обстановки и принятия решений, и одна из подкорковых областей среднего мозга, которая, как известно из других экспериментов, связана с возникновением боли и обработкой отрицательных стимулов.
Обнаружить связь между довольно отдаленными областями мозга и использовать ее для предсказания будущих наклонностей разных мышей оказалось возможным благодаря двум мощным методам современной нейробиологии. Во-первых, ученые использовали флюоресцентные белки, которые светятся при возбуждении нейронов и позволяют в буквальном смысле видеть, какие области мозга реагируют на появление этанола в организме. Во-вторых, ученые применили оптогенетику — технику, которая за счет подачи света в мозг позволяет принудительно задействовать определенные нейроны (например те, которые возбуждались в начале эксперимента — при подаче алкоголя по сигналу).
Сочетание этих двух методов позволило нарисовать следующую картину происходящего. Мозг разных животных по какой-то причине (ее установить еще только предстоит) по-разному устроен в части связи между корковыми центрами принятия решения и подкорковыми центрами боли и отрицательных стимулов. У одних животных первые действуют на вторые скорее возбуждающе, у других, наоборот — тормозят их работу.
Увидеть разницу между разными животными можно уже при первом воздействии алкоголя на организм, который сопровождается с применением легкого отрицательного стимула. И эта первая реакция довольно красноречива: она позволяет с высокой точностью предсказать, станет ли животное зависимым от алкоголя или нет. Если центры боли при этом в достаточной степени возбуждаются, то скорее всего зависимость не возникнет. Последствия (горечь, ток и т. д.) будут в таком случае слишком сильными факторами, чтобы продолжать пить этанол и не обращать на них внимания. Если же связь слишком слаба, то и последствия животным ощущаются не так хорошо, — а значит вероятность развития зависимости оказывается очень высокой.
Это удалось дополнительно проверить с помощью оптогенетики. Когда ученые искусственно (с помощью подаваемых в мозг вспышек света) тормозили реакцию «центра неудовольствия», пока мышь пила этанол, животное потом часто не могло остановиться и начинало вести себя как зависимое. И наоборот: возбуждение этого центра у мышей из группы зависимых выводило их из этого состояния.
Интересно, что возможность предсказания отдаленных последствий в самом начале эксперимента обязательно требует того самого «запойного» периода, когда животные могут получать неограниченное количество разбавленного этанола. Видимо, в этот момент с осью передачи информации между двумя центрами мозга происходит что-то важное, что способствует закреплению существующего положения, но что именно — пока установить не удалось.
Помимо ответа на этот вопрос, есть множество других неясностей, связанных с механизмом алкогольной зависимости. Прежде всего не известно, насколько результаты, полученные в эксперименте на мышах, могут быть применимы к людям. Тем более, что на людях технику прямого наблюдения за активностью нейронов применить невозможно.
Источник: Meduza