Неожиданная роль дофамина: от радости к печали памяти

Исследования в области нейронауки раскрывают неожиданную роль дофамина в изменении воспоминаний о вознаграждениях. Новые данные показывают, что дофамин, традиционно ассоциируемый с удовольствием и мотивацией, играет роль в снижении ценности воспоминаний, связанных с вознаграждениями. Это открытие предполагает, что дофамин может помогать пересоздавать прошлые переживания так, чтобы это влияло на будущее поведение. Результаты исследования, опубликованные в журнале Communications Biology, ставят под сомнение давно существующие теории о том, как дофамин функционирует в обучении и памяти.

Дофамин - это нейромедиатор, химический посланник в мозге, который играет ключевую роль в мотивации, удовольствии и учебном процессе с подкреплением. Его часто называют "веществом, приносящим удовольствие", так как он выделяется в ходе приятных событий, таких как еда, социальные взаимодействия и другие удовольствия. Дофамин помогает животным, в том числе людям, предсказывать будущие вознаграждения на основе прошлого опыта. Традиционные теории предполагают, что дофамин участвует в обучении с подкреплением через процесс, называемый ошибкой предсказания вознаграждения. Это означает, что сигналы дофамина помогают корректировать ожидания, когда имеется несоответствие между ожидаемыми и фактическими вознаграждениями.

Тем не менее, новые доказательства указывают на то, что дофамин может играть более сложную роль, чем простое сигнализирование о вознаграждении. Некоторые исследования показывают, что дофамин может помогать закодировать детальную сенсорную информацию о вознаграждениях, влияя не только на то, насколько мы ценим вознаграждение, но и на то, как мы его запоминаем и ассоциируем с различными переживаниями. Новое исследование было направлено на то, чтобы выяснить, играет ли дофамин роль в изменении воспоминаний, связанных с вознаграждением, и если да, то как этот процесс работает.

"Функция дофамина всегда меня завораживала. Он участвует в широком круге процессов обучения и мотивации, а сбой в системе дофамина ассоциируется со многими психическими расстройствами. Соответственно, понимание природы кодирования дофамина может иметь далеко идущие последствия," - сказал автор исследования Алекс Джонсон, доцент Мичиганского университета.

Чтобы протестировать свою гипотезу, ученые провели контролируемый эксперимент с мышами. Они научили мышей ассоциировать звуковой сигнал с сладкой едой. Звук сигнализировал о прибытии вознаграждения, помогая мышам сформировать сильную связь между сигналом и приятным опытом употребления угощения. Позже, когда мыши слышали тот же сигнал, их мозг вспоминал о еде, даже если сама еда не присутствовала.

В этот момент исследователи внесли неожиданный поворот. Вместо того, чтобы дать мышам еду, они начали применять легкое лечение, которое вызывало у них временное недомогание. Это было похоже на то, как люди могут чувствовать себя после поедания чего-то, что вызывает расстройство желудка. Ключевой аспект эксперимента заключался в том, что мыши на тот момент не потребляли еду, они просто вспоминали о ней.

Когда мыши полностью восстановились, их поведение изменилось. Они реагировали на сладкую еду так, словно она сделала их больными, хотя сама еда никогда не была связана с недомоганием. Это предполагало, что изменение памяти о еде было достаточно, чтобы изменить ее ценность в будущем. Вместо ассоциации с положительным опытом, еда теперь казалась менее привлекательной.

Ученые хотели выяснить, какие механизмы мозга отвечают за этот эффект. Используя специальные методы отслеживания и манипуляции активностью мозга, они обнаружили, что клетки, производящие дофамин, играли критическую роль в этом процессе. Когда они искусственно реактивировали дофаминовые клетки, которые были активированы во время извлечения памяти, мыши показали более сильное снижение предпочтения к сладкой пище. Напротив, когда исследователи блокировали активность дофамина в этих клетках, мыши не продемонстрировали того же самого снижения ценности воспоминания о еде.

"Мы смогли показать, что дофамин кодирует и изменяет, как мы обрабатываем воспоминания, связанные с вознаграждением," - сообщил Джонсон в интервью PsyPost. "Это важно, так как это говорит нам о том, что дофамин может играть более сложную роль в обучении, чем изначально предполагалось, и может предложить в будущем возможности снизить ценность воспоминаний, связанных с проблемными поведениями, такими как аддикция и другие нейропсихиатрические расстройства."

Результаты оказались удивительными, так как они противоречили традиционному представлению о дофамине как простом сигнале вознаграждения. Вместо этого дофамин, похоже, активно изменял память о вознаграждении, снижая его привлекательность на основе новой информации. Исследователи также использовали вычислительные модели, чтобы смоделировать, как сигналы дофамина могут способствовать этому процессу, предоставляя дополнительную поддержку своим выводам.

"Наше исследование особенно примечательно тем, что мы смогли показать роль дофамина, используя различные техники, каждая из которых выявила критическую роль для дофамина в снижении ценности памяти," - добавил Джонсон. "К этому относится маркировка, реактивация, ингибирование и запись дофаминовых цепей, а также точное предсказание, как дофамин будет осуществлять эту роль через вычислительное моделирование."

Хотя это исследование проливает новый свет на роль дофамина в изменении воспоминаний о вознаграждении, есть и ограничения. Эксперименты были проведены на мышах, и хотя основные механизмы функционирования дофамина схожи у разных видов, необходимо дальнейшее исследование, чтобы выяснить, применимы ли выводы к людям так же. Кроме того, исследование сосредоточилось на конкретном типе обучения и памяти - ассоциации сигнала с вознаграждением, поэтому остается неясным, имеет ли дофамин подобный эффект в других типах обработки памяти.

"Исследование использовало мышей, поэтому следует проявлять осторожность при обобщении выводов на людей," - отметил Джонсон. "Также неясно, могут ли быть использованы другие подходы для вызова временного состояния недомогания для снижения ценности памяти."

Будущие исследования могут изучить, распространяется ли влияние дофамина на память на более сложные поведения, такие как принятие решений и формирование привычек. Также существует интерес в изучении, вовлечены ли похожие механизмы в условиях, подобных аддикции, где проблемные воспоминания о вознаграждениях могут приводить к компульсивному поведению. Понимание того, как дофамин изменяет память, может привести к новым подходам к снижению влияния вредных воспоминаний, потенциально предлагая новые стратегии лечения для аддикции, расстройств пищевого поведения и других психиатрических состояний.

Долгосрочной целью исследования является "дальнейшее выяснение мозговых цепей, контролирующих то, как мы кодируем вознаграждения в нашей среде, и есть ли подходы, использованные в исследовании, могут быть применены для борьбы с нейропсихиатрическими расстройствами,"- объяснил Джонсон.

Исследование "Снижение ценности воспоминаний о вознаграждении: случай для дофамина" было написано Бенжамином Р. Фри, Николеттой Рассел, Викторией Фекс, Бингом Мо, Натаном Пенсом, Джозефом А. Битти, Фредриком П. Мансфессоном, Брендоном А. Тотом, Кристианом Р. Берджесом, Самуэлем Гершманом и Александром В. Джонсоном.