Стресс заставляет делать противоестественный выбор

1 марта 2018



Многие из наиболее сложных решений в жизни имеют общий знаменатель: все варианты имеют как плюсы, так и минусы. Это то, что психологи называют «конфликтом затрат и выгод», и это то, с чем регулярно сталкиваются подопытные крысы и мыши в нейробиологической лаборатории под руководством Энн Грейбиэль (Массачусетский технологический институт).

Нервные структуры, называемые стриосомами (островки или участки стриатума, где концентрация нейронов, содержащих определенный медиатор или плотность рецепторов к медиатору существенно выше соседних участков). Здесь звездочкой выделен участок полосатого тела человеческого мозга, который принимает участие в комплексном принятии решений.

Грейбиэль проводит исследования чтобы понять, как мозг оценивает затраты и выгоды, и почему способность делать это иногда нарушается при неврологических и нейропсихиатрических расстройствах, таких как болезнь Хантингтона (Гентингтона), тревожность и депрессия. Грейбиэль и ее коллеги открыли специфическую схему в мозге (контур), состоящую из префронтальных кортикальных нейронов, нейронов в структурах, известных как стриосомы (островки или участки стриатума, где концентрация нейронов, содержащих определенный медиатор или плотность рецепторов к медиатору, существенно выше соседних участков) и тормозных интернейронов (промежуточных нейронов), последние подавляют активность стриосом. Данные участки в мозге, по мнению ученых, контролируют принятие решений. В исследовании, опубликованном в ноябре 2017 года, исследователи сообщили, что хронический стресс заставлял крыс и мышей принимать более рискованные решения, чем обычно, и что мотивация грызунов нормализовалась при определенных манипуляциях с данной системой.

Грейбиэль давно была очарована стриатумом (полосатым телом), расположенным в базальных ганглиях, глубоко в переднем мозге, или в прозэнцефалоне. Предполагалось, что он примитивен, «и не связан с каким-либо ужасно интересным поведением», — объясняет она. Но сейчас мнение ученых о нем изменилось. Область головного мозга имеет много проекций в префронтальную кору, иннервируется дофаминергическими цепями среднего мозга, и считается, что она используется организмом как «ретрансляционная станция» между когнитивными и двигательными задачами.

Нарушение связи между кортикальными и стриосомальными нейронами сделало грызунов склонными выбирать вариант с более высокими выигрышем и риском.

В 1978 году лаборатория Грейбиэль обнаружила небольшие, лабиринтные структуры внутри стриатума, которые были названы стриосомами, или тельцами стриатума. В ходе дальнейшего исследования Грейбиэль и соавторы обнаружили, что в нормальном мозге, столкнувшемся с конфликтом затрат и выгод, нейроны префронтальной коры стимулируют тормозные интернейроны стриатума, которые, в свою очередь, подавляют деятельность стриосом. По сути, этот стриарный контур контролирует, может ли кора «разговаривать» со стриосомами или нет. Удивительно, говорит Грейбиэль, что глубокая структура переднего мозга может контролировать кору, считающуюся главным управляющим мозга млекопитающих. Это дает стриатуму сильное влияние на аффект и мотивацию, а также движение.

Чтобы протестировать важность контура для принятия решений, требующих выделения затрат и выгод, команда Грейбиэль создала мотивационный конфликт для крыс и мышей, разработав T-образный лабиринт, который имитировал задачу, обычно используемую клинически для оценки поведения пациентов с депрессией или тревожностью. В опыте использовалось разное освещение лабораторий, где проводился эксперимент. После ознакомления с лабиринтом крысам и мышам было предоставлено два варианта выбора: идти по опасно хорошо освещенной дорожке (грызуны предпочитают избегать яркого света), ведущей в отсек лабиринта с вкуснейшим шоколадным молоком, или выбрать второй, тусклый путь, который приводил к шоколадному молоку с ощутимо менее насыщенным вкусом. Нормальные крысы и мыши избегали рискованного пути, предпочитая маршрут с низким риском, но и с худшей премией примерно в половине случаев.

Но разрушение связи между кортикальными нейронами и стриосомальными нейронами с использованием оптогенетики (оптогенетика — это набор технологий, позволяющих при помощи излучения возбуждать либо затормаживать активность определённого нейрона с помощью белков-опсинов) заставило грызунов с большей вероятностью выбирать вариант с лучшей отдачей, но с высоким риском. «Похоже, теперь они не заботятся о цене за возможность иметь много хорошего», — объясняет Грейбиэль.

В новом исследовании команда Грейбиэль постоянно подвергает подопытных крыс и мышей стрессу, помещая их на короткое время в закрытую сумку, либо две недели ежедневно недолго тряся их ноги, что, по мнению Грейбиэль, является для них эквивалентом состояния каждодневного нахождения в автомобильной пробке. Поведение стрессующих грызунов изменилось, отражая принятие решений у крыс и мышей, контур которых был изменен оптогенетически. Они значительно чаще выбирали опасный путь с большей отдачей, даже если исследователи пытались искушать их, добавляя дополнительный шоколад к молоку на стороне безопасного тусклого света. Этот эффект продолжался в течение нескольких месяцев.

«Это было потрясающе. Мы не могли отличить поведение животного, у которого префронтальная кора была отсоединена от стриосом от поведения животного в состоянии стресса, у которого все структуры были сохранены», — говорит Грейбиэль.

Грейбиэль считает, что стресс достаточно быстро нарушает способность кортикальных нейронов подавлять стриосомы, которые, в свою очередь, становятся перевозбужденными. Чтобы проверить это ее команда оптогенетически активировала легковозбуждаемые интернейроны, тем самым ингибируя стриосомы, и обнаружила, что это восстановило нормальное поведение у стрессующих грызунов.

Есть некоторые свидетельства того, что стресс может оказывать аналогичное воздействие на принятие решений и у людей. Мара Мазер, исследователь психологии из Университета Южной Калифорнии, заметила, что люди в состояние стресса (испытуемые ненадолго опускали руку в ледяную воду). После манипуляций участники завершили вероятностную задачу обучения с положительной и отрицательной обратной связью. В данном исследовании была проверена гипотеза о том, что стресс увеличивает ценность вознаграждения, что приводит к повышению эффективности положительных результатов в сравнении с отрицательными в задаче вероятностного отбора. Исследования на животных и исследования нейровизуализации человека показывают, что стресс увеличивает уровни допамина в областях мозга, участвующих в обработке вознаграждений, и стресс также, по-видимому, повышает привлекательность наркотических веществ. Мара Мазер предполагает, что стрессующие крысы, возможно, были сфокусированы больше на награде в виде концентрированного шоколадного молока, чем на стоимости для них рискованного пути. Это и другие исследования по стрессу и принятию решений «соответствуют уже давно известным фактам, показывающим, что в условиях стресса людям гораздо труднее избегать их зависимостей, например, им сложнее бросить курить или сесть на диету».

Имеются также свидетельства того, что стриатум человека играет определенную роль в процессе принятия решений. Амстердамский когнитивный нейробиолог Бирте Форстманн и соавторы проводили сканирование мозга людей, выясняя, двигается ли большинство точек на экране в последовательном направлении. Исследователи обнаружили, что при стрессовых нагрузках стриатум и связанная с движением область в коре, которые, как считается, участвуют в создании добровольных планов действий, «начали проявлять большую активность», объясняет она. В другом исследовании Форстманн и ее коллеги изучали, как пациенты с поражениями дорзального стриатума (верхняя часть полосатого тела) и контрольная группа справляются с одной и той же задачей. Было выяснено, что пациенты с поврежденным полосатым телом в процессе эксперимента были менее осторожны, чем контрольные. Хотя результаты являются предварительными и основаны на изучении всего пяти пациентов, ученая отмечает, что можно предположить зависимость проявления осторожности при принятии решений от полосатого тела. Пока неясно, работает ли схема одинаково у людей и грызунов, но Грейбиэль считает, что нейронный путь может быть задействован во многих случаях, когда принятие решений изменяется, например, при зависимостях, тревожности, депрессии и посттравматическом стрессовом расстройстве. «В конечном счете, должны быть общие схемы, которые затрагиваются», — говорит она. «И поэтому я надеюсь, что мы нашли одну и таких схем, что может помочь людям. В этом весь смысл нашего исследования».