Счастливый мозг

Ramjes · 30.03.2014, 07:07

Счастливый мозг

Недавно учеными были получены многообещающие сведения о механизмах возникновения в мозге чувства удовольствия. Возможно, это приведет к появлению нового лекарства от депрессии и пагубных зависимостей, а возможно - и к появлению новой науки о счастье.
В 50-х гг. XX в. психиатр Роберт Хит (Robert Heath) из Университета Тулейна начал скандально известную исследовательскую программу по хирургической имплантации электродов в мозг пациентов психиатрических клиник, страдающих эпилепсией, шизофренией, депрессией и другими серьезными неврологическими и психическими заболеваниями. Его первоначальными целями были локализация в мозге очагов, связанных с данными расстройствами, и, возможно, лечение больных с помощью искусственной стимуляции этих участков.
По мнению Хита результаты оказались поразительными. Пациенты, которые были практически неподвижными из-за охватившей их безысходности, начали улыбаться, говорить и даже смеяться. Но улучшение оказалось временным, и после прекращения стимуляции симптомы возвращались.

Чтобы усилить потенциальный терапевтический эффект, Хит снабдил небольшую группу пациентов кнопками, благодаря которым они могли стимулировать свой мозг электрическими разрядами в любой момент, когда у них появится в этом потребность. И некоторые из испытуемых ощущали необходимость в самостимуляции слишком часто. Пациент под номером Б-19, 24-летний гомосексуалист, которого Хит пытался излечить от депрессии (а заодно и от его влечения к мужчинам), вовремя курса, состоящего из нескольких отдельных трехчасовых сессий, нажимал кнопку около 1,5 тыс. раз. По мнению Хита, эта навязчивая самостимуляция давала юноше ощущение эйфории и ошеломляющего восторга. Конец каждой сессии вызывал у него энергичные протесты.
Данные эксперименты позволили выявить в мозге ряд структур, которые стали известны как центры удовольствия. Они породили также стремление (и в науке, и в популярной культуре) выяснить, каковы биологические основы удовольствия. В последующие 30 лет нейробиологи идентифицировали вещества, на которые реагировали (и которые синтезировали) выявленные Хитом зоны мозга, распространяя, как считалось, волны наслаждения. И люди начали воображать дивный новый мир, в котором активация этих центров будет вводить человека в состояние бесконечного блаженства.

Увы, обнаружение в мозге гипотетических центров удовольствия не привело к какому бы то ни было успеху влечении психических заболеваний. Напротив, оно скорее ввело ученых в заблуждение, будто они понимают, как возникает и за счет чего реализуется в мозге чувство наслаждения. Недавние исследования, как на грызунах, так и на людях свидетельствуют, что активация этих структур электрическими импульсами или химическими веществами вообще не приводит к появлению чувства удовольствия. Она может лишь усилить имеющиеся желания и в результате вызвать маниакальное стремление к самостимуляции.

С помощью современных методов молекулярной биологии в сочетании с новыми технологиями стимуляции глубоких зон мозга в ряде лабораторий заново изучили схему формирования чувства удовольствия. Мы обнаружили, что системы мозга, отвечающие за наслаждение, устроены намного сложнее и гораздо более специализированы, чем считалось ранее. Теперь мы надеемся, выявив истинные нейрологические основы удовольствия, проложить путь к более целенаправленному и эффективному лечению депрессии, зависимостей и других нарушений работы мозга. Кроме того, возможно, когда-нибудь мы сможем узнать, каковы истоки человеческого счастья.

Обманчивые электроды

Удовольствие, будь то дрожь наслаждения или теплая волна радости, - это совершенно эфемерная вещь, которую можно ощутить только после того, как будут удовлетворены все основные потребности. Жизнью управляют чувства, и чувство удовольствия подпитывает и поддерживает интерес животных к тем вещам, которые обеспечивают им выживание. Еда, секс, а в некоторых случаях и социальные взаимодействия вызывают приятные ощущения и служат естественным положительным подкреплением, как для животных, так и для человека.
Первых заметных успехов в изучении биологических основ удовольствия ученые добились около 60 лет назад, проведя оригинальное исследование с использованием так называемых «электродов удовольствия». Джеймс Олдс (James Olds) и Питер Милнер (Peter Milner) из Университета Макгилла попытались выяснить, электростимуляция каких участков мозга влияет на поведение животных. Более ранние исследования, проведенные в Йельском университете, когда крысам в мозг вводились электроды, выявили область, стимуляция которой заставляла животное избегать того действия, которое совпадало по времени со стимуляцией. А Олдс и Милнер поставили перед собой задачу найти другие зоны, которые напротив заставляли бы грызунов предпринимать активные действия по воспроизведению своего поведения, как всегда делают животные, получив ощутимое положительное подкрепление.

Помещая электроды в разные зоны мозга (иногда не со-всем туда, где они должны были бы быть размещены), ученые неожиданно обнаружили участок, умеренная электрическая стимуляция которого, по их мнению, вызывала у животных опьяняющее наслаждение. Крысы беспрестанно возвращались в тот угол большой клетки, в котором получали подкрепление слабым электрическим разрядом. Пользуясь этим методом, Олдс и Милнер обнаружили, что могут заставить животное сделать все что угодно. В некоторых экспериментах грызуны выбирали стимуляцию, отказываясь от еды. Если исследователи нажимали на кнопку, когда животные были на полпути к выходу из лабиринта, где их ждала вкусная зерновая смесь, то крысы просто останавливались и стояли на этом месте, даже не пытаясь добраться до лакомства.

Что еще более удивительно: если электроды подключались к педали, с помощью которой крысы могли самостоятельно посылать импульсы в мозг, то, как обнаружили Олдс и Милнер, они делали это с одержимостью; некоторые животные нажимали на педаль более тысячи раз за час. А когда электричество отключали, грызуны еще какое-то время продолжали жать на кнопку.

Результаты привели Олдса и Милнера к следующему выводу: «Вероятно, мы обнаружили в мозге зону, характерная функция которой - обеспечение положительного подкрепления поведения животного». За этими участками (включая прилежащее ядро, которое примыкает к основанию переднего мозга, и поясную кору, которая формирует кольцо вокруг сплетения нервных волокон, связывающих правое и левое полушарие) закрепилась слава биологического субстрата, на котором реализуется в мозге схема подкрепления.

Практически сразу другие исследователи воспроизвели эти эксперименты на высших обезьянах и людях, получив аналогичные результаты. И Хит в своей интерпретации данных настаивал, что стимуляция этих зон не просто каким-то образом подкрепляет поведение, а вызывает чувство эйфории. В умах многих ученых и представителей общественности эти структуры так и остались основными «центрами удовольствия» в мозге.

Однако около десяти лет назад нам обоим пришла в голову мысль: действительно ли можно измерять удовольствие с помощью актов электрической самостимуляции? И как мы можем узнать, что субъект стимулирует данные зоны именно потому, что ему это приятно, а не по каким-то другим причинам? Мы поняли, что для того, чтобы внести ясность в этот вопрос, нам нужно придумать другой способ, с помощью которого можно было бы выяснить, что же испытуемые (включая животных) на самом деле ощущают.

Как измерить удовольствие

В случаях экспериментов с людьми определить, чувствуют ли они удовольствие, очень легко: достаточно просто спросить. Конечно, итоговые оценки могут не полностью совпадать или недостаточно точно отражать переживаемые ощущения, но этого будет вполне достаточно. Однако с лабораторными животными - наиболее популярным объектом исследований в биологии - подобные эксперименты провести невозможно.

Поэтому мы были вынуждены разработать альтернативный подход, использовав идею, которую мы почерпнули из изданной в 1872 г. книги Чарлза Дарвина «Выражение эмоций у людей и животных». Знаменитый ученый писал, что животные в ответ на изменения окружающей их обстановки выдают определенные заметные эмоциональные реакции - другими словами, они гримасничают. Известно, что нейронные механизмы, лежащие в основе подобных эмоциональных проявлений, в мозге большинства млекопитающих работают сходным образом. Следовательно, определенная общая, базовая мимика должна сохраниться у всех млекопитающих, даже если они находятся в столь отдаленном родстве, как люди и грызуны. Это касается, например, «гримасы удовольствия», с помощью которой мы все реагируем на вкусную пищу.

Пища - универсальный способ получить удовольствие, потому что этот ресурс - самый важный для выживания. А еще это один из самых доступных психологам и нейрофизиологам инструментов при экспериментальном изучении поведения животных. В наших исследованиях было подтверждено, что реакция на пищу может служить тем окном, через которое можно увидеть проявления удовольствия, не выраженные словами.

Любой, кто проводил достаточно времени с детьми, знает, что даже самые маленькие способны известить тех, кто за ними ухаживает, о том, что у данной пищи приятный вкус. Сладкое вызывает довольное облизывание губ, тогда как горькая пища чаще всего сопровождается гримасой, при которой ребенок широко раскрывает рот, трясет головой и энергично вытирает губы. Эти две реакции, характерные для детей, также наблюдаются у крыс, мышей и обезьян. Чем больше животному нравится вкус, тем более интенсивно оно облизывает свои губы. Снимая на видео реакцию грызунов на пищу, а затем, подсчитывая количество раз, когда они высовывали язык для облизывания (как будто пытаясь собрать каждую молекулу этого замечательного вкуса до последней капли), мы смогли измерить, насколько приятен животным данный вкусовой стимул. А затем на основании полученной информации мы определили, где именно в мозге на самом деле «обитает» удовольствие.

Желать - не значит любить

Одним из первых наших открытий стал тот факт, что удовольствие не связано с теми зонами мозга и веществами, с которыми оно должно было быть связано, если бы прежние представления были верными. Области, впервые идентифицированные Олдсом, Милнером и другими исследователями, располагаются в передней части мозга и активируются нейротрансмиттером дофамином, который синтезируется нейронами, располагающимися возле ствола мозга. И если бы эти фронтальные зоны действительно регулировали чувство удовольствия, то, как мы предположили, насыщение их дофамином (или полное его удаление) должно было бы изменить реакцию животных на приятные стимулы. Но полученный нами результат отличался от гипотетического.
Для экспериментов наш коллега Сяоси Чжуан (Xiaoxi Zhuang) из Чикагского университета с помощью генной инженерии создал мышей, у которых отсутствовал белок, обеспечивающий после передачи импульса обратный захват дофамина из синаптической щели в нейроны.

Соответственно, характерной особенностью животных-нокаутов с подобной мутацией будет существенно превышающая нормальный уровень концентрация дофамина в мозге. Однако в наших исследованиях эти мыши не демонстрировали, что получают больше удовольствия от сладкого, чем их не подвергшиеся изменениям товарищи по клетке. Мы не заметили, чтобы они облизывали губы чаще, напротив, они облизывались несколько реже, чем мыши с нормальным уровнем дофамина. Зато дофаминовые мыши гораздо быстрее двигались в сторону лакомства по сравнению с нормальными грызунами.

То же самое мы обнаружили и у крыс, уровень дофамина у которых превышал норму (если сделать инъекцию амфетамина в прилежащее ядро, то концентрация дофамина в мозге возрастает). Сладкое подкрепление также не стало для этих крыс более приятным, хотя после того как у них вызвали повышение уровня дофамина, они проявили гораздо больше стремления получить приманку.

В отличие от них грызуны с минимальным количеством дофамина не проявляли никакого желания получить лакомство. Такие животные вообще не обнаруживали интереса к пище и погибали от голода, если их не кормили насильно. Однако, несмотря на отсутствие интереса к пище, если все же сладкое лакомство попадало к ним в рот, то они облизывали свои усы вполне активно.

В результате экспериментов стало ясно, что эффекты, связанные с количеством дофамина в мозге, весьма неоднозначны. Выяснилось, что этот нейротрансмиттер оказывает больше влияния на мотивацию, чем на само ощущение удовольствия. У людей тоже более отчетливо прослеживается связь между уровнем дофамина и тем, как энергично они заявляют о своем желании получить награду, и почти не наблюдается связи с тем, как много они говорят о том, что лакомство им нравится.

То же самое может происходить и в случае развития наркотической зависимости. Наркотики наводняют мозг (и, в частности, те зоны, которые ассоциированы с желанием) дофамином. Волна дофамина не только провоцирует возникновение чувства острого желания, но и приводит клетки этой области в состояние повышенной чувствительности к воздействию психотропного препарата. По данным нашего коллеги Терри Робинсона (Terry Robinson) из Мичиганского университета, такая сенсибилизация может сохраняться в течении многих месяцев и даже лет. В результате, даже когда наркотик перестает доставлять удовольствие, наркоман по-прежнему ощущает острое желание его принять - печальное последствие воздействия дофамина.

Это привело нас к мысли, что в отличие от изначальных предположений стимуляция через «электроды удовольствия», повышающая уровень дофамина в мозге крыс и людей, может и не быть связана с приятными ощущениями. Данную точку зрения подтверждают сведения о том, что активация электродов, повышающих уровень этого нейромедиатора в прилежащем ядре, побуждает крыс есть и пить, но не делает пищу более приятной, а скорее наоборот, лакомство становится невкусным. Крысы, которых заставляли питаться при помощи электрической стимуляции, трясли головами и вытирали морду (признаки сильного неудовольствия), как будто электрический ток превратил сладкое в горькое. Подобные результаты свидетельствуют о возможности существования в мозге сразу двух различных механизмов, один из которых контролирует желание крыс есть корм, а второй отвечает за то, чтобы пища им нравилась.

Нам кажется, что у людей эти ощущения также регулируются различными участками мозга. Пропускание электрического тока через классические «электроды удовольствия», вызвало, как минимум у одного пациента сильное желание пить. У других, включая Б-19, электрическая стимуляция «включала» сильное сексуальное желание. В то время сексуальное желание сочли признаком удовольствия. Тем не менее, тщательно проанализировав литературу, мы не встретили ни одного свидетельства того, что пациенту с имплантированными электродами стимуляция казалась приятной. Например, В-19 никогда не восклицал: «О, какое наслаждение!» Вместо этого стимуляция «электродов удовольствия» заставляла его, как и других пациентов, желать еще больше стимуляции - и, вероятно, не потому, что она ему нравилась, а потому, что она заставляла его желать ее.

«Горячие клавиши» удовольствия

Механизм формирования положительного подкрепления в мозге тесно связан с двумя ощущениями: с тем, что мы этого хотим, и с тем, что нам это нравится. Поэтому мы предположили, что настоящие «центры удовольствия» (которые непосредственно отвечают за возникновение данного чувства) должны входить в состав структур, которые уже были ранее идентифицированы как часть системы, связанной с подкреплением.

Наши эксперименты заключались в выявлении внутри этой системы тех участков мозга, стимуляция которых усиливала бы ощущение удовольствия, в нашем случае = удовольствие от поедания лакомства у грызунов. Одну из таких «гедонических точек» мы обнаружили в медиальной оболочке (небольшой области внутри прилежащего ядра), вторая была найдена в вентральном паллидуме - глубинной структуре в основании переднего мозга, которая тесно связана с прилежащим ядром и получает большую часть сигналов именно от него.

Химическое воздействие на эти участки с помощью энкефалина (синтезируемого мозгом морфиноподобного вещества) вызвало у крыс проявление большего удовольствия от поедания сладкого. Тот же эффект оказал анандамид - синтезируемый мозгом аналог марихуаны. Другой гормон, называемый орексином, который выделяется в мозге в момент голода, также может воздействовать на точки удовольствия, усиливая привлекательность пищи.

Каждая из перечисленных зон - всего лишь небольшая область внутри более крупной структуры (около 1 мм3 в мозге крысы и не более 1 см3 у человека). Они связаны между собой (как острова одного архипелага) и с другими зонами мозга, которые также производят сигналы удовольствия, формируя мощную и сложноорганизованную сеть, отвечающую за наслаждение. Эта сеть весьма устойчива. В наших опытах выключение отдельных компонентов внутри данной схемы не влияло на обычную реакцию на лакомство - за одним исключением. Повреждая вентральный паллидум, мы добились ослабления способности животных наслаждаться едой, как будто превратив приятный вкус в отталкивающий.

С другой стороны, блокировка любого отдельного элемента должна ослаблять силу ощущения. Возможно, для достижения мощного чувства наслаждения (как, например, эйфории, вызванной у лабораторных животных с помощью химической стимуляции) требуется активация практически всей сети целиком. Вероятно, именно поэтому достичь эйфории гораздо сложнее, чем мелких повседневных радостей.
Существует ли у людей подобная схема, и работают ли отдельные ее компоненты так же, как и у животных, пока неясно. Не так много людей попадает в больницу с точечным повреждением только этих структур и сохранением функций прилегающих областей. Поэтому очень сложно оценить, действительно ли вентральный паллидум и прочие компоненты сети представляют собой ключевые элементы, обеспечивающие у людей чувство удовольствия. Мы знаем лишь одного пациента, у которого вентральный паллидум был поврежден в результате сильнейшей передозировки наркотиков. После восстановительного периода пациент описывал свое состояние как охватившую его депрессию, чувство безнадежности, вины и неспособность чувствовать удовольствие - что выступает потенциальным подтверждением важнейшей роли данной структуры в формировании приятных ощущений.

Достаточно - значит достаточно

Эта сеть - не единственная система, регулирующая чувство удовольствия. Чтобы усилить теплую волну наслаждения, сопровождающую какое-либо ощущение или переживание, к игре присоединяются и другие участки мозга. Эти высшие структуры определяют степень выраженности удовольствия в связи с текущим состоянием субъекта: голоден он или сыт, и не получил ли он уже достаточно данного конкретного удовольствия. Так любой, даже законченный сладкоежка, съев огромный кусок шоколадного торта, сочтет вазу с конфетами не слишком привлекательной. В случае еды подобное избирательное насыщение могло сформироваться в связи с тем, что оно побуждало животных не концентрироваться на одном самом вкусном корме, а включать в свой рацион широкий спектр продуктов, таким образом, обогащая его всеми необходимыми питательными веществами.

За избирательное насыщение, скорее всего, отвечает зона мозга, называемая орбитофронтальной корой. Это передняя часть префронтальной коры, которая у людей располагается над глазами и в которую поступает информация, исходящая из прилежащего ядра и вентрального паллидума. Вероятно, именно орбитофронтальная кора определяет степень испытываемого нами удовольствия, вызывая то волну восхитительного наслаждения в момент полного удовлетворения, то быстрое затухание после насыщения.

С помощью высокоэффективного метода компьютерной томографии мы обнаружили, что активность маленького участка внутри орбитофронтальной коры, точки в передне-медиальной части префронтальной коры, тесно связана с субъективным переживанием наслаждения от какого-то приятного ощущения, например, от смакования горячего какао. В момент первого глотка эта зона взрывается активностью, но когда человек допивает последнюю каплю, активность в ней сходит на нет, превращая вкус из божественного в обыкновенный.

Предположение, что данная точка играет важную роль в формировании у людей чувства удовольствия, подтверждают данные, полученные при проведении терапевтической стимуляции глубоких зон мозга. Эта процедура использовалась при лечении некоторых нарушений, включая неизлечимые хронические боли. Один из наших пациентов с ампутированной конечностью испытывал фантомные боли. Стимуляция определенных участков ствола мозга не только избавляла его от страданий, но и вызывала приятные ощущения. Проводимая параллельно томография выявила одновременный резкий всплеск активности в передне-медиальной части префронтальной коры. Однако может ли стимуляция отдельных элементов сети, отвечающей за чувство удовольствия, использоваться при лечении депрессии и других форм ангедонии (неспособности ощущать радость), пока неизвестно.
Кроме того, еще никто не провел исследований, которые показали бы, как именно связаны между собой сети, обеспечивающие ощущение удовольствия и положительное подкрепление. В нормальных условиях центры удовольствия функционируют в комплексе с дофаминергической системой подкрепления, поэтому мы желаем получить то, что доставляет нам удовольствие, и игнорируем все, что не вызывает положительных эмоций. В случае развития зависимости эти системы каким-то образом рассогласуются, в результате чего наркоман жаждет получить то, что больше не приносит ему удовольствия. Подобное рассогласование может участвовать также в развитии и других типов компульсивного поведения, например переедания и увлечения азартными играми. Если мы выясним, как и почему происходит подобное разъединение, мы сможем разработать методы обратного переключения на нормальную согласованность желания с удовольствием.

Когда-то Аристотель сказал, что счастье слагается из двух компонентов: гедонии (или чувства удовольствия как такового) и эвдемонии (т.е. радости от собственной добродетельности). И хотя с тех пор ученые добились значительного прогресса в изучении биологических основ гедонии, мы по-прежнему практически ничего не знаем о том, как в мозге формируется более широкое ощущение «хорошо прожитой жизни». Однако мы надеемся, что со временем и эта тайна будет разгадана, и тогда люди смогут объединить полезное с приятным, подняв уровень повседневных переживаний до состояния перманентного глубокого удовлетворения, а возможно, даже просветления.

Kent C. Berridge - профессор психологии и нейронаук в Университете Мичигана.

Morten L. Kringelbach - директор исследовательской группы Hedonia: TrygFonden при Оксфордском университете в Дании.

<noindex>Источник</noindex>

По материалам журнала <noindex>В Мире Науки
</noindex>

Счастливый мозг

Список последних тем раздела: