Алкоголь меняет маркер торможения мозга

Новое исследование, опубликованное в журнале NeuroImage, показало: математический показатель, применяемый к функциональным МРТ мозга, способен отслеживать, как хорошо мозг умеет «глушить» собственную активность. Учёные из США и Германии доказали — когда в организме появляется алкоголь и активируется система торможения ЦНС, этот показатель (экспонента Херста) заметно падает, мозг становится менее предсказуемым и структурированным. Простыми словами — под градусом мозг работает хаотичнее, а неуверенности в себе у него становится больше. Для медицины это новый способ неинвазивно заглянуть в работу мозга живого человека.

В проекте участвовали научные группы из Пенсильванского университета, Университета Северной Каролины и немецких институтов. Цель у них была простая, но амбициозная: научиться видеть изменения работы мозговых сетей у разных видов, не разбирая череп.

Человеческий мозг балансирует между возбуждением (ускоряет процессы) и торможением (тормозит, то есть фильтрует) — как газ и тормоз в машине. Если тормозной механизм сбоит, это выражается в депрессии, аутизме или шизофрении. Измерять этот тормоз напрямую почти невозможно: приборы либо смотрят только кусочки, либо вторгаются в живой мозг, что врачи нежно не любят. Поэтому учёные пытаются найти косвенные признаки – такие, что заметны во всей голове сразу. Одним из них и стала экспонента Херста — математическая «линейка», прикладываемая к данным фМРТ, традиционного способа следить за мозгом через кровоток. Чем выше Херст — тем спокойнее, предсказуемее мозг, чем ниже — тем он хаотичнее и шумнее. До сих пор это была лишь гипотеза.

Тогда учёные решили — проверим на практике. Для конкретики выбрали алкоголь, ведь он тормозит ЦНС через рецепторы ГАМК-А — те самые, на которые действует главный тормозящий нейромедиатор мозга GABA.

Сначала отыграли эксперимент на 35 лабораторных крысах (3 изначально выбраковали за излишнюю подвижность в «томографе»), которые получили сперва «контрольный» физраствор, а потом возрастающие дозы спирта. Результат: чем выше доза, тем ниже показатель Херста по всему мозгу — особенно сильно снижался он в сенсорных и «эмоциональных» зонах (слух, зрение, обоняние), а также в мозжечке и миндалине. Интересно: сильнее всего «проседал» Херст там, где ГАМК-А рецепторов больше всего. Корреляция отрицательная, то есть мозг как раз и тормозит себя активнее в этих местах под действием алкоголя.

Потом схожий эксперимент повторили на 11 здоровых людях (24-33 года). Испытуемые раз за разом приходили в лабораторию, где пять раз пили коктейль из водки и сока до определённого уровня алкоголя в крови (0,08%), а в другие пять — делали то же самое, но без спиртного. Каждый раз их клали в МРТ и велели смотреть на крест на чёрном экране. Результаты оказались похожими: показатель Херста уверенно снижался на фоне алкоголя, особенно в регионах, отвечающих за высшую нервную деятельность. Визуально на картах МРТ это совпало с известными зонами скопления ГАМК-А рецепторов, а также, чуть попроще, рецепторами к дофамину и серотонину — нейрохимическая сложность, которую мозг под закуской предпочитает не объяснять.

Авторов не смутил и тот факт, что движения под алкогольной нагрузкой осложняют работу томографа, а кровоток меняется сам по себе. Испытуемых с излишней подвижностью отправили домой. Тем не менее, эффект на уровне отдельных участков мозга был скромен — спиртное не устраивает революций, а разводит небольшой хаос.

Нюанс исследования — сравнивали карты рецепторов у людей и грызунов, заблаговременно нарисованные другими учёными, а не у тех же, что побывали в томографе. Потом можно будет сделать анализ индивидуальных особенностей, а ещё проверить, как падение показателя Херста сказывается на поведении: ухудшится ли память и самоконтроль. Эта работа дала только инструмент, позволяющий фиксировать, как алкоголь отключает «стабилизатор» мозга.

Исследование "Alcohol impacts an fMRI marker of neural inhibition in humans and rodents" провели Monami Nishio, Xinyi Wang, Eli J. Cornblath, Sung-Ho Lee, Yen-Yu Ian Shih, Nicola Palomero-Gallagher, Michael J. Arcaro, David M. Lydon-Staley и Allyson P. Mackey.