Ученые из Беркли через дыру в черепе мыши увидели, как наркотик образует доминанту в мозгу
Ученые увидели, как формируется тяга к наркотику: он вызывает у нейронов появление выростов (шипиков) и формирует новые связи, приводя к переобучению мозга и направляя его на единственную цель — прием следующей дозы.
У наркомана все мысли и действия направлены на поиск наркотика, все остальные жизненные обстоятельства, важные для здорового человека, отходят на второй план. Ученым из Калифорнийского университета в Беркли удалось своими глазами увидеть, как формируется это поведение, как наркотик образует доминанту в мозгу.
Психоактивное вещество — это мощный стимул, под действием которого мозг быстро и эффективно обучается, но обучается только одному – наркотическому поведению.
Чтобы увидеть это, биологи в прямом смысле слова заглянули в мозг мыши, которая испытала наркотический опыт при введении кокаина. О проведенных экспериментах и его результатах можно прочитать в журнале Nature Neuroscience.
Это открытие было бы невозможно без применения высокотехнологичного метода – двухфотонного лазерного сканирующего микроскопа. Прибор, разработанный в 2002 году, позволяет делать удивительные вещи – наблюдать за нейронами живой мыши через маленькое «окошко» в черепе. Его разрешение столь велико, что ученые могут видеть отростки нейронов –дендриты и возникающие на них выросты – шипики. Количество эти самых шипиков – очень важный показатель, поскольку в местах шипиков к дендриту одного нейрона подходит аксондругого нейрона и формируется синапс – место контакта.
При любом новом обучении возникают новые синапсы, а для этого нейроны отращивают шипики на дендритах.
В первой серии экспериментов биологи вводили одной группе мышей кокаин, а другой, контрольной, — физиологический раствор. На следующий день они «заглянули» в мозг животным одной и другой групп при помощи двухфотонного лазерного сканирующего микроскопа. «Окошко» в черепе крысы было проделано в месте лобной коры – важнейшей для обучения и принятия решений области коры мозга.
Исследователи изучили шипики на дендритах нейронов лобной коры и убедились в том, что
в группе мышей-кокаинистов количество этих шипиков намного увеличилось по сравнению с контрольной группой. Это произошло через сутки после всего лишь одной дозы кокаина.
В другом эксперименте мышей наблюдали перед инъекцией кокаина и через два часа после инъекции. Оказалось, что дендриты ощетиниваются новыми шипиками уже через два часа после введения наркотика. А через сутки их становится в четыре раза больше.
Новые шипики – признак того, что мозг активно учится. Под влиянием кокаина в нем происходит сверхобучение, какого не добиться никакими другими стимулами.
Новые шипики – признак того, что мозг активно учится. Под влиянием кокаина в нем происходит сверхобучение, какого не добиться никакими другими стимулами.
Результат этого обучения ученые наблюдали в третьем эксперименте.
Он проходил в двух камерах, которые отличались цветом, текстурой поверхности и даже запахом: в одной пахло корицей, а в другой – ванилью. Сначала дверцу между камерами открывали и мыши давали возможность свободно обследовать обе; исследователи регистрировали проведенное в каждой камере время и вычисляли, какую из них мышь предпочитает. На другой день мышь сажали в предпочитаемую камеру и делали ей инъекцию физиологического раствора. А на следующий день сажали во вторую камеру, которой мышь ранее избегала, и делали инъекцию кокаина. После этого проводили тест – открывали дверцу и вновь регистрировали, где мышь будет дольше находиться.
Результат – все животные стремились в ту камеру, которую они раньше не любили: память о кокаине полностью изменила их предпочтения.
Когда у этих мышей сравнили число шипиков на дендритах, выяснилось, что их было тем больше, чем больше животные предпочитали «кокаиновую» камеру.
«Это показывает нам механизм, по которому наркотик формирует наркотическое поведение, - говорит ведущий автор исследования Линда Уайлбрехт. – Известно, что длительный прием наркотиков снижает функцию лобной коры в решении различных задач, но повышает ее в том, что касается любой связанной с наркотиком информации. Теперь мы видим, как мозг наркомана смещает активность в сторону наркотического поведения».
Путем снабжения дендритов новыми шипиками наркотик «переделывает» мозг, перекоммутирует клетки.
Те самые нейроны лобной коры, которые интенсивно отращивали шипики в ответ на кокаин, обеспечивают целенаправленное поведение поиска наркотика,
что и привело к тому, что мыши стали стремиться в то помещение, которое по виду и запаху ассоциировалось у них с получением дозы вещества.
Это объясняет поведение наркотически зависимых людей. Специалисты, занимающиеся их лечением, хорошо знают, что в период воздержания наркоману бывает достаточно любого напоминания о наркотике, чтобы вновь подсесть на иглу.
