14:00 
Новое открытие исследователей из Медицинского центра Джорджтаунского университета показывает, что процесс обучения связыванию сигналов с вознаграждением может быть изменен увеличением или снижением активности определенного белка в мозге. Знание того, когда следует положительно реагировать на сигналы, которые приводят к полезным результатам или вознаграждению, а когда игнорировать сигналы, которые приводят к появлению вредных привычек, таких как зависимость от курения, является важной частью приобретенного поведения.
Наша способность связывать определенные сигналы или стимулы с положительным или полезным опытом — это основной мозговой процесс, и он нарушается при многих состояниях, таких как зависимость, депрессия и шизофрения. Например, злоупотребление наркотиками может вызвать изменения в белке KCC2, который имеет решающее значение для нормального обучения. Вмешаясь в этот механизм, вещества, вызывающие привыкание, могут нарушить процесс обучения».
Алексей Остроумов, доктор философии, доцент кафедры фармакологии и физиологии Медицинской школы Джорджтаунского университета и старший автор исследования.
Исследование, финансируемое Национальными институтами здравоохранения (NIH), опубликовано 9 декабря в журнале Nature Communications.
Исследователи обнаружили, что изменения в процессе обучения могут Это происходит из-за изменений в KCC2. В обратной зависимости снижение уровня KCC2 может вызвать усиление активности дофаминовых нейронов, что, в свою очередь, приводит к формированию новых ассоциаций вознаграждения. Дофаминовые нейроны представляют собой специализированные нервные клетки, которые производят и высвобождают нейротрансмиттер дофамин, который участвует в вознаграждении, мотивации и моторном контроле.
Исследователи изучали ткани мозга грызунов, а также наблюдали за поведением лабораторных крыс в классических экспериментах по сигналу-поддержке, описанных в Павловской методике. такой сигнал, как короткий звук, уведомляет крыс о том, что они получат кубик сахара. Исследователи также обнаружили, что, когда нейроны действуют синхронно, они могут неожиданно увеличить активность выброса дофамина. Эти короткие всплески дофамина, по-видимому, являются ключевыми сигналами, которые могут помочь мозгу придать ценность совместному учебному опыту.
"Наши результаты помогают объяснить, почему так легко формируются мощные и нежелательные ассоциации. когда курильщик, который всегда сочетает утренний кофе с сигаретой, позже обнаруживает, что просто употребление кофе вызывает сильную тягу к курению", - отмечает Остроумов. "Предотвращение даже относительно мягких ассоциаций, вызванных наркотиками, с ситуациями или местами или восстановление здоровых механизмов обучения может помочь разработать более эффективные методы лечения зависимости и связанных с ней расстройств".
Исследователи также хотели выяснить, могут ли определенные лекарства, которые действуют непосредственно на клеточные рецепторы, такие как успокаивающие препараты, называемые бензодиазепинами, влиять на механизмы обучения. В исследованиях ученые обнаружили, что изменения в выработке KCC2 и, следовательно, в активности нейронов могут изменить то, как диазепам, более известный как валиум, оказывает успокаивающее и тормозящее действие на мозг. Это исследование подчеркивает новое измерение в функции нейронов: нейроны не просто меняют свою активность, они также могут ее координировать, и когда активность координируется, нейроны могут передавать информацию более эффективно. Исследователи обнаружили, что этой координации могут способствовать такие препараты, как диазепам, когда они тестировали его в своих исследованиях. эксперименты.
"Чтобы прийти к нашим выводам, мы объединили множество экспериментальных подходов, включая электрофизиологию, фармакологию, волоконную фотометрию, поведение, компьютерное моделирование и молекулярный анализ", - говорит первый автор исследования Джойс Ву, кандидат наук в лаборатории Остроумова.
Она также отметила, что, хотя во многих экспериментах в качестве животных моделей используются мыши, исследовательская группа использовала крыс в поведенческой части своих исследований, потому что крысы, как правило, выполняют больше задач. надежнее, чем мыши, при выполнении более длительных и сложных задач; они обычно лучше справляются со многими частями экспериментов по обучению с вознаграждением, что помогло предоставить исследователям более стабильные и последовательные данные.
«Мы считаем, что эти открытия выходят за рамки фундаментальных исследований в области обучения», — говорит Остроумов. «Они открывают новые способы, которыми мозг регулирует связь между нейронами. И поскольку эта коммуникация может нарушаться при различных заболеваниях головного мозга, мы надеемся, что, предотвращая эти нарушения или исправляя нормальную коммуникацию, когда она нарушена, мы сможем помочь разработать более эффективные методы лечения широкого спектра заболеваний головного мозга».
Помимо Остроумова и Ву, среди авторов в Джорджтауне есть Аджай Упрети, Дэниел Рид, Ирен Чанг, Элон Кетема Сэмюэл, Хелена де Карвальо Шуч и Кэролайн С. Суэйн.
Остроумов и его соавторы сообщают, что не имеют личных финансовых интересов, связанных с исследованием.
Эта работа была поддержана грантами NIH MH125996, DA048134, NS139517, DA061493, а также грантами Фонда исследований мозга и поведения, Фонда Уайтхолла и Фонда исследований мозга.
