На путях свободы

Наталья Ивлиева
Наталья Ивлиева
«Иметь или быть». К проблеме иррационального поведения

Уже давно замечено: мы часто делаем то, что в принципе могли бы и не делать. Иногда это осуждается (например, трудоголизм сына), иногда одобряется (трудоголизм подчиненного). В обоих примерах предполагается, что трудоголик не знает или не хочет знать чужого мнения о своем трудоголизме. Оказывается, наша склонность делать то, что не требуется, может быть причислена к нашим устойчивым индивидуальным особенностям.

Помимо изучения естественных индивидуальных различий в популяции, исследователи создают линии животных, отобранных по какому-либо поведенческому признаку. Так, Хирст и его коллеги в 1974 году описали поведение животных, которые отбирались по двигательной реакции в ответ на новизну: одни животные в новой обстановке очень активны, а другие не проявляют выраженной двигательной реакции на новизну; эти группы животных часто очень по-разному ведут себя во многих поведенческих тестах, в частности, они интересны исследователям своими подчас противоположными реакциями на психоактивные вещества.

Таких животных исследовали Шелли Флагель с сотрудниками [1]. Процедура обучения — одинаковая для всех животных и самая простая: сначала крыс обучают получать корм из кормушки, а потом у них вырабатывают классический условный рефлекс, как у собак Павлова. В качестве условного стимула выдвигается подсвеченный рычаг, и ровно через восемь секунд одновременно с возвращением рычага в кормушке появляется маленький ароматный сладкий шарик. Таким образом, выдвинутый в камеру рычаг, над которым включается лампочка, безо всяких дополнительных условий и требований сигнализирует, что через восемь секунд в кормушке появится пища.

И здесь происходит нечто неожиданное: крысы разных линий начинают вести себя совершенно по-разному. Представители одной линии в полном согласии со схемой эксперимента реагируют на выдвинутый рычаг как на сигнал скорого появления пищи в кормушке и быстро обучаются при выдвижении рычага сразу идти к кормушке. А представители другой линии, как только рычаг выдвигается, идут к нему, как-то с ним контактируют и переходят к кормушке лишь в момент появления пищи. Но обратите внимание, что пишут Шелли Флагель с соавторами: для второй группы «условный стимул приобретает одно свойство <…> — способность привлекать; другая черта побуждающего стимула — его „желанность“». Ну, со способностью привлекать более-менее понятно: животное идет к рычагу, следовательно, рычаг его привлекает, но «желанность»? Как авторы обосновывают это утверждение?

Для этого они специально провели дополнительный опыт с этими животными. Всех крыс теперь отправили обучаться уже не классическому, а инструментальному условному рефлексу: животным необходимо было просунуть нос в специальное небольшое отверстие. Всего отверстий было два, но вознаграждение полагалось только за просовывание носа в одно определенное («активное»). Самое интересное здесь — что это было за вознаграждение: выдвижение подсвеченного рычага, того самого, и больше ничего. Оказалось, что представители обеих линий крыс существенно чаще просовывают нос именно в активное отверстие (видимо, желая увидеть рычаг), но sign-trackers (а именно так названы в статье животные, без необходимости нажимающие на рычаг: «отслеживающие стимул», в противоположность тем, что на рычаг не нажимают, названным «отслеживающими цель», goal-trackers) делают это гораздо чаще. Хотя стоит отметить, что результаты этого дополнительного опыта допускают неоднозначные интерпретации.

Теперь посмотрим, как ведет себя дофаминовая система у этих двух линий крыс. Флагель с сотрудниками измеряли концентрацию дофамина в глубине мозга в так называемом прилежащем ядре. Они обнаружили, что различия в поведении сопровождаются и различиями дофаминового сигнала (рис. 1). У крыс, реагирующих в первую очередь на рычаг, в начале обучения дофаминовая система активировалась как в ответ на условный стимул (рычаг), так и в ответ на безусловный стимул (сладкий шарик), в конце же обучения реакция дофаминовой системы на выдвижение рычага заметно возросла, в то время как реакция на пищу полностью исчезла. У крыс, сразу приближающихся к кормушке, в самом начале обучения дофаминовая система меньше реагировала на события эксперимента, потом концентрация дофамина стала возрастать в ответ на оба стимула, и к концу обучения сохранились стабильные приблизительно равные по величине реакции дофаминовой системы как на выдвижение рычага, так и на подачу пищи.

Рис. 1. Различия дофаминового сигнала у двух групп крыс в эксперименте Шелли Флагель. УС — условный стимул, БС — безусловный стимул
Рис. 1. Различия дофаминового сигнала у двух групп крыс в эксперименте Шелли Флагель. УС — условный стимул, БС — безусловный стимул

После этого исследователи взяли нелинейных крыс, также обучили их ассоциации рычага и пищи. Животные также поделились на sign-trackers и goal-trackers. И оказалось, что активность дофаминовой системы у нелинейных и линейных крыс с одинаковым поведением практически не различалась. И значит, эти изменения связаны именно с определенным поведением, а не с принадлежностью к той или иной линии.

Затем в период обучения линейных крыс был применен блокатор дофаминовой передачи. Под действием этого вещества крысы обеих линий перестали спешить и к кормушке, и к рычагу, но, когда в последующем тестовом опыте уже без введения блокатора точно так же выдвигался рычаг и за этим следовало пищевое подкрепление, буквально все крысы оказались goal-trackers: крысы обеих линий в ответ на предъявление подсвеченного рычага направлялись прямиком к кормушке. Значит, нарушение дофаминовой передачи не помешало формированию ассоциации условного стимула с безусловным, но что-то оно изменило. Что? Возможно, крысы просто стали более рациональны: зачем бегать к рычагу, если в этом нет смысла?

А может быть, они решили, что иметь все-таки важнее, чем быть?

Соль земли. К проблеме преподавания литературы в школе

А как же ты меня любишь, моя голубка?
Я люблю тебя, как мясо любит соль.

Английская сказка

Часто в вопросах о содержании школьных программ по литературе учителя занимают две противоположные позиции. Одни говорят, что в школе необходимо познакомить детей с большинством знаковых классических произведений; пускай рановато, сложновато, многовато, главное — познакомить, потом, уже повзрослевшие, они сами разберутся, что из пройденного для них важно. Другие же считают, что главное — это актуальность, интерес и прочувствованность, а общее представление сложится само, ведь главное — нет безразличия.

Рис. Билла Сандерсона
Рис. Билла Сандерсона

Но эти вопросы волнуют и физиологов. Джексон Коун с коллегами изучали, тянет ли крыс на соленое [2]. В качестве безусловного стимула на протяжении всего эксперимента использовался раствор поваренной соли одной и той же концентрации (около 3%). В обычном состоянии и нам, людям, и крысам такой раствор кажется чрезмерно соленым и неприятным, но если в организме возникает недостаток натрия — в результате высоких физических нагрузок, под влиянием некоторых фармакологических препаратов или по какой-то иной причине, — этот вкус становится желанным. То есть под влиянием изменений в физиологическом состоянии в нормальном диапазоне один и тот же стимул по своей привлекательности меняет знак с минуса на плюс и наоборот. Конечно, это свойственно многим стимулам, но, во-первых, в значительно меньшей степени, во-вторых, привлекательность других стимулов зависит от большего числа физиологических переменных, да и с обратимостью всё менее однозначно. В этом исследовании повышенную потребность в натрии вызывали с помощью препарата, действующего на почки и приводящего к высокому выделению натрия из организма.

Сначала исследователи подавали только безусловный стимул — раствор соли — прямо крысам в рот через вживленную трубочку и одновременно измеряли концентрацию дофамина в глубине мозга (вентральном стриатуме). Оказалось, что концентрация дофамина существенно повышается в ответ на соленый вкус только у животных с искусственно вызванным аппетитом к соленому, у контрольных животных уровень дофамина при введении солевого раствора оставался без изменений. Дофаминовая реакция на соль была быстрой, поэтому неудивительно, что нарушение чувствительности вкусовых рецепторов на языке к соленому вкусу с помощью добавления в раствор особого вещества приводила к почти полному устранению дофаминовой реакции. А вот то, что в течение всей ночи животные так и не восполнили потребность в натрии за счет солевого раствора с этим веществом (ведь они так и не выпивали его в необходимом для организма объеме), вызывает недоумение. Почему?

Айван Де Арауджо и его сотрудники исследовали крыс, у которых преднамеренно был поврежден ген, кодирующий рецепторы к сладкому, поэтому эти животные не могли распознавать вещества, сладкие на вкус [3]. Однако они научились различать две поилки, в одной из которых была вода, а в другой — раствор сахара: они выпивали значительно больше сладкого раствора, при этом не отдавая никакого предпочтения растворам с сахарозаменителями. Авторы считают, что животные научились отличать разные поилки на основании метаболических эффектов сахарозы. И тогда интересно, почему крысы в эксперименте Коуна не «распознали» раствор соли по его метаболическим эффектам?

На следующем этапе эксперимента Коун и его коллеги искали ответ на очень интересный вопрос: если мы предварительно очень старательно познакомим животное, не испытывающее потребности в соли, с тем, что солевой раствор всегда появляется во рту вскоре после того, как загорается лампочка, то как это животное и его дофаминовая система отреагируют на включение лампочки в другом состоянии, когда потребность в соли будет высока? То есть что будет, если мы сначала на протяжении семи дней путем многократных сочетаний выработаем у крыс ассоциацию света лампочки с соленым вкусом, который в лучшем случае безразличен (но возможно, неприятен), а потом вызовем у этих крыс сильный аппетит к соли и предъявим им свет лампочки?

Оказалось — ничего! Животное никак не меняло поведения в ответ на условный стимул — свет лампочки, и изменений в активности дофаминовой системы также не было обнаружено. И это гораздо больше, чем просто отрицательный результат. На следующем этапе эксперимента Коун с сотрудниками показали, что крысы все-таки пойдут к лампочке как к путеводной звезде и их дофаминовая система отреагирует всплеском на ее свет, но только в том случае, если перед этим свет лампочки будет многократно сочетаться не с безразличным, а с очень желанным солевым раствором. Получается, что длительный опыт ассоциирования мало значащих для индивида вещей заметно не сказывается на последующих реакциях и предпочтениях.

Читатель вправе решать, насколько можно расширить диапазон ситуаций для такой интерпретации. Мы лишь отметим, что существуют и другие данные.

Например, Майк Робинсон и Кент Берридж в 2013 году показали [4], что крысы в похожих экспериментальных условиях кардинально меняют свою реакцию на рычаг, выдвижение которого служило условным стимулом подачи солевого раствора, с самого первого его предъявления в новом физиологическом состоянии. В этом исследовании крысы после сочетаний выдвижения рычага с введением в рот насыщенного солевого раствора стараются держаться от рычага подальше, но при первом же его предъявлении животному в состоянии солевого голода крыса, по их описанию, начинает вести себя так, «как будто рычаг съедобный». Но, несмотря на сходство этих двух экспериментальных ситуаций, в работе Робинсона и Берриджа присутствуют и важные отличия, которые могли бы повлиять на результаты.

То есть получается, что если ребенку в школе скормили «Капитанскую дочку», он, скорее всего, не обратится за ответами к этой книге, когда она ему действительно будет нужна. С другой стороны, согласно исследованию Робинсона и Берриджа, если ребенка на уроке литературы как следует разозлить, это повысит вероятность того, что он вернется к этой книге. Судите сами, насколько хороша аналогия, но согласитесь, что физиологов, изучающих дофаминовую систему, волнуют не совсем узкие вопросы.

«Просто» выбор

А могут ли дофаминовые нейроны предопределять наш выбор? Для ответа на этот вопрос Мэтью Рош с соавторами провели изящное исследование [5]: реагируя на световой сигнал, крыса направляется к месту предъявления обонятельных условных стимулов. Их всего три: первый запах сигнализирует о доступности вознаграждения только слева, второй — справа, а третий — о наличии подкрепления с обеих сторон. Таким образом, в третьем случае крысе предоставлен выбор. Вознаграждением во всех случаях был сахарный сироп, но его количество или время задержки было всегда разным слева и справа, и это соотношение сохранялось достаточно долго, чтобы животное запомнило, с какой стороны поступает более выгодное предложение. Как и во многих других исследованиях, реакция нейронов на условный стимул, обещающий предпочитаемое вознаграждение (конечно, большее или незамедлительное), была значительно выше, чем реакция на условный стимул, связанный с худшей возможностью. Но вот в ситуации выбора (о чем сигнализировал третий условный стимул) нейроны активируются точно так же, как в случае стимула, связанного с предпочитаемой стороной. Но что самое важное, от этого не зависит, как животное поведет себя после: выберет ли оно более выгодное подкрепление. Такие ситуации обычны в нашей повседневной жизни: например, мы часто бываем в двух кафе — в одном днем во время обеденного перерыва, и там всё неплохо, а в другом — вечером после работы (оно открывается позже), где, при прочих равных, вкусный кофе и живая музыка; как-то раз рабочий день заканчивается раньше, и мы понимаем, что и дневное кафе еще открыто, и вечернее уже открыто, так что мы можем выбирать. И что же наши дофаминовые нейроны? Они сразу напоминают нам про вкусный кофе и живую музыку в вечернем кафе, но это не предопределяет, что мы пойдем именно туда! Таким образом, дофаминовые нейроны вне подозрения — не они навязывают нам, что выбирать. Правда, участие дофамина в формировании наших привычек (далеко не всегда хороших) не снимает с него подозрений, но об этом поговорим подробней как-нибудь в другой раз.

Азарт

…Его состояние не позволяло ему <…> жертвовать необходимым
в надежде приобрести излишнее.

А. С. Пушкин. Пиковая дама

Имеет ли дофамин отношение к поведению, связанному с риском или, точнее, с выбором риска? Этот вопрос, конечно, интересен и сам по себе, но при лечении пациентов с болезнью Паркинсона агонистами дофаминовых рецепторов иногда развивается неукротимая страсть к азартным играм. Каков механизм этого явления? На этот вопрос в методически очень продвинутом и обстоятельном исследовании попытались ответить Келли Залокусски и его сотрудники [6]. Они предоставляли мышам возможность выбирать между двумя педалями. Нажатие на одну из педалей всегда гарантировало получение небольшой, но надежной порции сиропа, зато другая педаль была не такой скучной: в 75% случаев после нажатия на нее животное получало крошечную порцию сиропа, зато в остальные 25% — очень большую воодушевляющую порцию. Как и ожидалось, часть животных избегала педали, связанной с риском, но другая часть определенно предпочитала нажимать на ненадежную педаль. Животным стали вводить в область прилежащего ядра препарат, используемый для лечения болезни Паркинсона, и выяснилось, что под влиянием этого препарата вероятность выбора педали, связанной с риском, возрастает. Используя изощренный генетический прием, исследователи обнаружили, что с каждым конкретным выбором связана активность определенных клеток в прилежащем ядре. Что это за клетки? Это нейроны, на мембране которых находятся дофаминовые рецепторы. Эти клетки оказались чувствительными к результату рискованного выбора. После этого в клетки такого типа были встроены мембранные каналы, позволяющие с помощью световой стимуляции (!) управлять активностью этих клеток. И оказалось, что стимуляция этих нейронов в момент принятия решения превращает азартных мышей в мышей, не желающих «жертвовать необходимым в надежде приобрести излишнее».

Привязанность

В 1951 году был опубликован знаменитый доклад Джона Боулби о состоянии психического здоровья бездомных детей в странах Европы в послевоенные годы. Доклад был подготовлен по поручению Всемирной организации здравоохранения, и в нем оказалось нечто большее, чем тщательный анализ тяжелого текущего момента: было продемонстрировано травмирующее влияние разлуки ребенка с матерью в раннем возрасте и говорилось о важной самостоятельной роли теплых, интимных и продолжительных отношений детей и родителей. То, что правительство Великобритании, а также власти ряда других стран внесли принципиальные изменения в систему государственных учреждений для детей после этого доклада, говорит очень много хорошего о властях этих стран и о Джоне Боулби. Но многое это говорит и о привязанности.

О том, что между отдельными людьми существует особая связь, конечно, догадывались. И даже были разработаны теории привязанности. Одна из них имела сексуальную подоплеку и уходила корнями в психоанализ, а другая носила название «буфетной теории». В последней постулировалось, что мы склонны привязываться к тому, от кого зависит наше благополучие. И тогда, в общем-то, совершенно неважно, кто (или даже что) заботится о нашем благе, если мы обеспечены всем необходимым. Но оказалось, что всё не так. И одним из первых это обнаружил проводивший далеко не гуманные опыты на обезьянах Гарри Харлоу. Он показал, что детенышу в первую очередь нужна не безупречная, пускай даже безликая забота, а мягкая и теплая мать.

Рис. М. Смагина
Рис. М. Смагина

С тех пор мы очень многое узнали об огромной роли привязанности для нормального физического, эмоционального и интеллектуального развития ребенка (и не только ребенка). Прояснились и физиологические механизмы привязанности. Обнаружилось, что такие гормоны, как вазопрессин и окситоцин, создают благодатную почву для развития взаимопонимания и доверия, причем не только между родителями и детьми, но и между супругами, друзьями, партнерами, соединяя судьбы людей и зверей. К таким зверям относятся желтобрюхие полевки, обитатели прерий: они формируют моногамные супружеские пары и не просто вместе живут и воспитывают детей, но и стремятся к постоянному физическому контакту и большую часть времени проводят, тесно прижавшись друг к другу. В то время как гормоны создают почву для формирования привязанности, дофамин выполняет основную тяжелую работу. После короткого знакомства и спаривания самец и самка этого вида полевок практически не расстаются друг с другом и одновременно начинают проявлять недружелюбие в отношении чужаков. Оказалось, что обе эти столь разные реакции обеспечиваются одним веществом в одном ядре мозга — дофамином: сразу после бракосочетания D2-рецепторы к дофамину опосредуют развитие привязанности, а через некоторое время у самцов подключаются D1-рецепторы, чтобы давать отпор посторонним [6].

Дофамин работает не только у полевок. Но показать это, как вы догадываетесь, непросто. Шир Атцила с коллегами занялись созданием фильмов: они снимали на видео эпизоды взаимодействия мам со своими маленькими детьми прямо у них дома. По этим видеозаписям они оценивали, насколько синхронно поведение матери и ребенка: например, как часто они смотрят друг на друга, разговаривают, обмениваются разными забавными звуками, вместе поют. А потом они приглашали мам пройти обследование на фМРТ-ПЭТ аппарате. Во время обследования мамам показывали два фильма, где дети играют одни: первый — с участием их ребенка, второй — с участием незнакомого ребенка. И в это время оценивали активность дофамина в таких областях мозга, как миндалина, медиальная префронтальная кора и вездесущее прилежащее ядро, а также определяли связь этих важных для социального поведения мозговых образований между собой. В результате исследователи обнаружили, что бóльшая отзывчивость матери на сигналы, поступающие от малыша, связана с бо́льшими всплесками дофамина при просмотре фильма с участием своего ребенка. Также выяснилось, что у не скупящихся на дофамин матерей прилежащее ядро, медиальная префронтальная кора и миндалина более тесно связаны между собой, а значит, работа этих «социальных» областей мозга более согласована [8]. Наверное, это нечто большее, чем привязанность, но определенно здесь присутствует и выбор.

Наталья Ивлиева, нейрофизиолог

1. Flagel S. B. et al. A selective role for dopamine in stimulus-reward learning // Nature. 2011. 469(7328). P. 53–57.

2. Cone J. J. et al. Physiological state gates acquisition and expression of mesolimbic reward prediction signals // PNAS. 2016. 113(7). P. 1943–1948.

3. De Araujo I. et al. Food reward in the absence of taste receptor signaling // Neuron. 2008. 57(6). P. 930–941.

4. Robinson M. J, Berridge K. C. Instant transformation of learned repulsion into motivational «wanting» // Curr. Biol. 2013. 23(4). P. 282–289.

5. Roesch M. R., Calu D. J., Schoenbaum G. Dopamine neurons encode the better option in rats deciding between differently delayed or sized rewards // Nat. Neuroscience. 2007. 10. P. 1615–1624

6. Zalocusky K. A. et al. Nucleus accumbens D2R cells signal prior outcomes and control risky decision-making // Nature. 2016. 531(7596). P. 642–646.

7. Curtis J. T., Liu Y., Aragona B. J., Wang Z. Dopamine and monogamy // Brain Res. 2006. 1126(1). P. 76–90.

8. Atzil S., Touroutoglou A., Rudy T., Salcedo S., Feldman R., Hooker J. M., Dickerson B. C., Catana C., Barrett L. F. Dopamine in the medial amygdala network mediates human bonding // PNAS. 2017. 114(9). P. 2361–2366.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

См. также:

Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (4 оценок, среднее: 4,50 из 5)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: