25.03.2016

Склонность к азартным играм определяется нейронами прилежащего ядра

Ученые из Стэнфордского университета заставили крыс участвовать в лотерее. Не денежной, конечно, но с привлекательной для них наградой. По своему поведенческому рисунку крысы разделились на две группы — осторожные и готовые идти на риск. Разнице в поведении соответствовала различная картина активации дофаминовых нейронов в одном из участков лимбической системы — так называемом прилежащем ядре. Если активацию этих нейронов снизить, то осторожные особи превращаются в рисковых игроков; если же у заядлых игроков ее увеличить, то они превращаются в сдержанных тихонь.

Нейробиологи из Стэнфордского университета расшифровали нейронный механизм, лежащий в основе страсти к игре и риску. Исследование проводилось на крысах, хотя, как поясняют ученые, в основе лежат механизмы системы награды, общие для всех млекопитающих и многих других животных. Рисковать в надежде на награду в различных ситуациях склонно большинство животных, включая человека, других млекопитающих, мух, пчел, цикад...

Исследование делилось на два этапа. Первый этап — поведенческие эксперименты. Перед подопытными крысами стояла задача: выбрать рычаг, который выдал бы желаемое количество сахарной воды (крысы ее очень любят). Один из рычагов давал небольшую порцию сладкой воды, а другой — или совсем мало, буквально каплю, или иногда, в четверти случаев, сразу очень много (рис. 1). Суммарное количество желанного угощения в обоих случаях было одинаковым.

В первой серии подготовительных опытов крысы учились нажимать носом на кнопку в течение секунды, чтобы стали доступными рычаги, открывающие доступ к сахарной воде.

Во второй серии подготовительных опытов крысы должны были уяснить, что рычаги дают разное количество воды.

В третьей серии животные обучались узнавать по расположению, что один из рычагов (правый или левый) выдает одинаковое количество (50 мкл) сиропа, а второй чаще выдает совсем мало (10 мкл), но изредка нажатие на него дает и очень много сиропа (170 мкл). 12 крыс из 320 не справились с обучением, и их вернули в домашнюю клетку.

В основной серии опытов обученным крысам давали возможность самим выбрать, на какой рычаг нажимать, и, соответственно, получить либо гарантированные 50 мкл, либо надеяться на большой выигрыш при более вероятной неудаче.

Большинство крыс, столкнувшись раз-два с мизерной порцией угощения, переходили к гарантированной средней порции. И старались придерживаться этой стратегии. Иногда все же они снова рисковали: если удача им сопутствовала и в мисочку выливалась большая порция, то они снова нажимали на тот же рычаг. Если же после этого им доставалась жалкая капля, то они возвращались к проверенной стратегии получения среднего количества сиропа. Такое поведение вполне понятно и предсказуемо; предсказуемость его была оценена в 82%, что довольно высоко для поведенческих экспериментов. Но была и вторая группа крыс, которые вели себя иначе (рис. 2). Они готовы были рисковать снова и снова, нажимая на «непредсказуемый» рычаг, даже потерпев ряд неудач. Вторая группа составила примерно 15% от общего числа испытуемых. Получается, что среди крыс, как и среди людей, имеются «игроки» — особо склонные к рискованному поведению индивиды.

Далее следовало изучение специфики работы мозга у сдержанных и азартных животных. На этом этапе были задействованы и фармакологические, и электрофизиологические методы. Фармакологическая часть исследования базировалась на свойстве препарата прамипексола (Pramipexole) усиливать склонность к авантюрным поступкам и азартному поведению у людей и животных. Этот препарат, как известно, специфически связывается с дофаминовыми рецепторами группы D2, наиболее распространенной мишенью нейролептиков. Прамипексол через тончайшие трубочки точечно вводили крысам прямо в мозг, в те участки, где работают рецепторы D2. Только в одном отделе — в прилежащем ядре — инъекции вызвали смену поведения у ранее сдержанных игроков. Они стали выбирать «непредсказуемый» рычаг даже после неудач, превратившись на время в заядлых игроков. Значит, таким образом, узко очертилась цель — дофаминовые рецепторы D2 в прилежащем ядре.

Чтобы их исследовать (а в прилежащем ядре бесчисленное количество разных нейронов), ученые биохимически сконструировали специальный промотор для этих рецепторов, присоединив к нему вдобавок метку. С помощью этой метки можно было регистрировать сигнал возбуждения от требуемых нейронов. После вживили нескольким крысам в прилежащее ядро сверхтонкое проводящее оптоволокно, с помощью которого и регистрировался сигнал от D2-нейронов.

Картина возбуждения этих нейронов оказалась весьма интересной: она различалась у сдержанных и азартных игроков. На принятие решения у крысы уходила секунда — то самое время, пока она нажимала носом на кнопку. Оказалось, что в течение этой секунды после неудачного раунда у сдержанных игроков сигнал возбуждения был четкий и имел высокую амплитуду, а у азартных игроков этот сигнал был совсем незначительным. В результате они склонялись к многообещающему, но рискованному выбору. Если при этом намеренно возбудить у них нейроны D2 — а это можно сделать с помощью того же вживленного оптоволокна, — то весь азарт у крыс пропадает, и они возвращаются после неудач к надежному среднему. Такие изменения в поведении при стимуляции нейронов D2 характерны только для азартных животных, на поведение сдержанных животных стимуляция нейронов D2 никак не влияет (рис. 3).

Складывается впечатление, что в нейронах D2 прилежащего ядра формируется память о неудачах, которая модулирует решение о выборе дальнейшего поведения. Эта память проявляется как возбуждение соответствующих нейронов. Если она ослаблена по тем или иным причинам, то индивид выбирает возможность получения как можно большей награды.

Авторы работы предполагают, что данная схема поможет разработать лечение пациентов с подобными нарушениями, а также скорректировать лечение прамипексолом, который прописывается, например, больным паркинсонизмом. Важно, однако, и то, что нейробиологи нашли место еще одному кусочку колоссальной мозаики, которую представляет работающий мозг. Это еще один небольшой шажок к пониманию нейробиологической схемы регуляции поведения животных. Хотелось бы еще верить, что болезненную склонность к игре, издавна известную у людей, в будущем можно будет так или иначе сгладить.

Источник: Kelly A. Zalocusky, Charu Ramakrishnan, Talia N. Lerner, Thomas J. Davidson, Brian Knutson, Karl Deisseroth. Nucleus accumbens D2R cells signal prior outcomes and control risky decision-making // Nature. Published online 23 March 2016. DOI: 10.1038/nature17400.

Елена Наймарк

Источники:

1. elementy.ru