Дофаминовый бумеранг: Как мыши учат нас избегать тока и страха

Нейробиологи бросают вызов распространенному тренду "детокса дофамина" новыми данными из исследований обучения избеганию. Новое исследование, опубликованное в журнале Current Biology, проливает свет на то, как мозг учится избегать опасных ситуаций, показывая, что дофамин — обычно ассоциируемый с удовольствием и вознаграждением — также играет гибкую и сложную роль в том, чтобы помочь нам уклоняться от опасностей. Исследователи из Северо-Западного университета обнаружили, что две подрегионы центра вознаграждения мозга реагируют по-разному на негативные переживания, и эти реакции со временем меняются по мере процесса обучения. Результаты предполагают, что дофамин не только ответственен за поиск наград, но и формирует наше поведение в ответ на неприятные ситуации, что, в свою очередь, может помочь понять тревогу, депрессию и Obsessive-Compulsive Disorder (ОКР).

Исследование было задумано для того, чтобы выяснить, как дофамин влияет на обучение на основе негативного опыта, особенно в том, что касается его избегания. В то время как предыдущее исследование показало, что дофамин может реагировать на угрозы или дискомфорт, было неясно, как эти сигналы эволюционируют с течением времени и отличаются ли они в разных регионах мозга. Исследовательская группа хотела понять, как мозг адаптируется, когда результаты предсказуемы и контролируемы, и как это обучение может пойти не так в психических состояниях, связанных с чрезмерными избеганиями.

Для изучения этих вопросов ученые провели эксперименты с мышами, используя поведенческое задание, разработанное для измерения избегания обучения. Мыши помещали в двухкамерную установку и давали пятисекундное предупреждение — состоящее из звука и света — перед тем, как будет осуществлен легкий удар током по лапке. Если мышь двигалась в другую камеру во время предупреждения, удар не происходил. Если она оставалась на месте, удар происходил, но прекращался, как только мышь двигалась. Эта установка позволила команде измерить как поведения избегания, так и побега в течение нескольких дней тренировок.

Исследователи записали активность дофамина в двух определенных частях системы вознаграждения мозга: коре и вентромедиальной оболочке ядра accumbens. С помощью современных техник фибро-оптонии и генетически закодированных сенсоров дофамина они отслеживали, как уровни дофамина менялись в ответ на сигнал предупреждения, удар и движение мыши между камерами. Это дало им возможность отслеживать, как обучение развивалось со временем и как разные регионы мозга способствовали этому процессу.

Результаты показали, что два региона мозга обрабатывают избегающее обучение по-разному. В вентромедиальной оболочке уровень дофамина первоначально возрастал в ответ на сам удар. Но когда мыши стали ассоциировать сигнал предупреждения с грядущим ударом, активность дофамина переключилась на ответ на сигнал. Однако с улучшением мышей в избегании удара, уровень дофамина в этом регионе падал. Это говорит о том, что вентромедиальная оболочка играет роль в раннем обучении и в определении момента, когда что-то неприятное должно произойти.

В отличие от этого, ядро accumbens продемонстрировало другой паттерн. Уровень дофамина в этой области снижался в ответ как на сигнал предупреждения, так и на удар. Когда мыши стали лучше избегать удара, падение дофамина в ответ на сигнал становилось существеннее. Это говорит о том, что ядро участвует в уточнении поведения избегания, по мере того как животное становится более опытным. Исследователи обнаружили, что сигналы дофамина в ядре особенно связаны с действиями животного, что предполагает его роль в ориентировании изученных движений во время избегания.

Эти паттерны также изменялись в зависимости от контролируемости результата. После того, как мыши научились избегать удаra, исследователи изменили задачу так, чтобы удар происходил вне зависимости от поведения животного. В этих условиях реакции дофамина вернулись к предыдущим паттернам, указывая на то, что сигналы обучения мозга чувствительны к тому, может ли угроза быть избегнута. Эта гибкость может быть важна для того, чтобы помочь животным адаптировать свое поведение, когда окружение меняется.

Важно, что результаты помогают объяснить, почему некоторым людям может быть сложно точно оценить угрозы или они могут вести себя чрезмерно осторожно, как это наблюдается при тревожных и обсессивно-компульсивных расстройствах. Изменения в сигналах дофамина могут привести к чрезмерным восприятиям опасности, что затрудняет адаптацию к изменениям ситуации или когда риски больше не присутствуют. Понимание этих процессов в конечном итоге могло бы помочь разработать методы лечения для этих состояний.

Исследование также бросает вызов популярным идеям о дофамине, включая тренд, известный как “детокс дофамина”, который предполагает, что уклонение от приятных занятий может сбалансировать систему наград мозга. По словам исследователей, этот взгляд упрощает роль дофамина. "Дофамин не может быть только хорошим или только плохим", — сказала Габриэла Лопес, первый автор исследования. "Он награждает нас за хорошие вещи, но также помогает нам ориентироваться в сигналах, предупреждающих о неприятностях, учиться на последствиях и постоянно адаптировать наши стратегии обучения в нестабильной среде."

Талия Лернер, старший автор исследования, уточнила, что гибкость дофамина является ключевой. "Эти реакции не только различаются по знаку — где в одной области дофамин возрастает в ответ на что-то плохое, а в другой области — падает в ответ на это же плохое действие — но мы также увидели, что одна важна для раннего обучения, в то время как другая важна для обучения на более поздних стадиях," — объяснила она.

Хотя результатыобнадеживающие, исследователи подчеркивают, что их работа проводилась на мышах и может не полностью переноситься на людей без дальнейших исследований. Кроме того, хотя команда наблюдала за рядом поведений и реакций мозга, точные молекулярные механизмы этих паттернов все еще находятся в стадии изучения. Будущие исследования могут исследовать, как реакции дофамина отличаются у различных индивидуумов, как они изменяются в психических состояниях и возможно ли, что вмешательства, направленные на конкретные мозговые цепи, могут снизить чрезмерные избегательные поведения.

Команда также собирается изучить, как реакции дофамина формируются под действием опыта, такого как хронический стресс, зависимости от наркотиков или длительная боль — условия, которые связаны с нарушенным обучением и избеганием. Поняв, как дофамин формирует поведение в условиях негативных последствий, ученые надеются лучше решать проблемы в области психического здоровья, которые нарушают способность людей функционировать в повседневной жизни.