Гибкая схема мозга создает привычки к кокаину

Гибкие ансамбли нейронов мозга обеспечивают формирование привычки к кокаину — таков вывод свежего исследования, опубликованного в bioRxiv. В этом исследовании учёные из Питтсбургского университета (Linjie Jin, Xiguang Qi, Yan Dong) раскрыли, как мозг животных перестраивает свои внутренние цепи, когда формируется наркотическая зависимость, а затем переставляет их обратно, когда всё становится на поток.

Привычка к веществам почти всегда начинается с фазы обучения, постепенно переходя в механическую автоматическую рутину. Учёные до сих пор не до конца понимали, какие именно переплетения нейронов лежат в основе этой странной эволюции. Команда исследователей решила приглядеться поближе к ядру accumbens — району мозга, где обрабатывается чувство удовольствия, награды и мотивации. Главные работяги тут — средние шиповатые нейроны. Они образуют особую активную "бригады" — нейронные ансамбли, вспыхивающие в ответ на еду или наркотики. Предположение исследователей: состав этого ансамбля меняется по мере трансформации тяги к наркотику из новой привычки в рутинную необходимость.

Эксперименты проводились на мышах-самцах: их обучали нажимать на рычаг в специальной камере, чтобы получать кокаин. Одна из педалей выдавала дозу, сопровождая это световым и звуковым сигналом. В течение одиннадцати дней мышей по два часа запускали в экспериментальные боксы, фиксируя каждое движение. В отличие от мышей на сахаре, "кокаиновые" проходили идентичные круги и траектории, будто катаясь по мозговым рельсам — тело начинало играть по новым автоматизмам: шаг вправо, шаг влево, рычаг — и так по кругу. Такой ритуал становился всё более повторяющимся, а общее количество пройденных мышами метров — только росло.

Для того чтобы заглянуть внутрь развивающейся привычки, учёные применили in vivo кальциевую микроскопию: они вводили в мозг вирус, чтобы определённые нейроны светились при активации. Через вживлённую микролинзу фиксировалось, как отдельные группы клеток буквально "загораются" в ответ на нажатие на рычаг. За первые три дня обучения таких активных нейронов становилось резко больше — мозг собирал силы, чтобы освоить новый рефлекс. А вот когда мышь перешла на автомат, армия нейронов вновь редела: к 9-11-му дню число светящихся клеток вновь падало до стартового значения, причём интенсивность каждого нейрона оставалась прежней — просто уже не весь штат был нужен для забега по кольцевому маршруту.

Аналогичная схема, к слову, есть и в искусственных нейросетях: сначала сеть "распухает" для обучения, а потом ненужные соединения безболезненно отбрасываются. Учёные также проследили судьбу отдельных нейронов — оказалось, состав ансамбля постоянно обновляется. Только четверть клеток, активных сегодня, будет "играть" в команде послезавтра. Состав ансамбля текучий, но поведение зверька стабильное: маршрут неизменен — актёры другие.

В исследовании были свои ограничения: изучались только самцы (голова крупнее — микроскоп легче крепить), а также не учитывался разный тип нейронов, которых в ядре accumbens два (D1 и D2 — они противоположно реагируют на дофамин).

Новый взгляд на мозг: постоянная текучка в ансамбле помогает мозгу "держать" зависимость, не замораживая рутину навечно. Привычки создаются на бегу и обновляются по мере необходимости.