Текст книги "Мозговой трест. 39 ведущих нейробиологов – о том, что мы знаем и чего не знаем о мозге"

Недавнее исследование, в котором группу будущих таксистов изучали на протяжении четырех лет, убедительно доказало, что тренировки вызывают изменения в гиппокампе. После нескольких лет обучения у водителей, успешно сдавших экзамен, отмечалось увеличение задней части гиппокампа, и они хуже справлялись с решением зрительных и пространственных задач. А вот те, кто провалил экзамен или не закончил обучение, не отличались по этим показателям от контрольной группы. Именно обучение вызывает структурные изменения в гиппокампе, которые могут иметь непредвиденные последствия, такие как нарушения в формировании зрительной и пространственной памяти.

Важно помнить, что это не всегда плохо – это просто реакция мозга на требования внешней среды. Как насчет лондонских таксистов, вышедших на пенсию? Задняя часть гиппокампа у них меньше, а зрительная и пространственная память лучше, чем у тех, кто еще работает[81]81
  Woollett, Spiers, and Maguire, В «Talent in the TaxiВ».


[Закрыть]. Когда требования к нейронным цепям, связанным с пространственной навигацией, снижаются, мозг, по всей видимости, возвращается к исходному состоянию, которое наблюдается в контрольной группе. Это еще раз подтверждает, что наш мозг постоянно меняется.

Удивительно, что именно повседневный опыт может менять базовую организацию нашего мозга, причем значительно и ощутимо. Этот биологический феномен изящен и прост. Мы видим прекрасную симметрию: мозг определяет наше восприятие окружающего мира, а перцептивный опыт влияет на соответствующие структуры и функциональные возможности самого мозга.

Мозг мгновенно перестраивается, когда вы берете в руки инструмент
Элисон Барт

ВЫ ВОЗВРАЩАЕТЕСЬ ДОМОЙ после субботних дел и заезжаете в гараж, стараясь свернуть в нужный момент, чтобы не задеть мусорные баки с одной стороны дорожки и велосипеды с другой. Затем останавливаетесь так, чтобы дверь гаража, закрываясь, не повредила автомобиль. Как вам удается точно чувствовать габариты своей машины? В вождении автомобиля есть один удивительный момент: когда вы садитесь за руль, ваше ощущение тела расширяется до внешних границ машины. Вы чувствуете, как близко можно подъехать к бордюру, чтобы его не задеть; понимаете, как далеко можно сдать назад, не врезавшись в препятствие; оцениваете положение автомобиля на дороге, мельком взглянув на разметку. Возникает ощущение, будто ваше тело увеличилось в сорок раз и оканчивается колесами и бампером.

Интересно, что, как только вы отстегиваете ремень безопасности и выходите из машины, ощущение тела (или соматическое чувство) мгновенно возвращается в границы вашей кожи. Такое быстрое расширение и сжатие границ тела связано с поразительной пластичностью мозга. Пластичность – базовое свойство мозга, и ученые исследуют конкретные механизмы, с помощью которых отдельные нейронные пути в соматосенсорной коре ослабляются, усиливаются или маскируются, что позволяет нам ощущать и делать чрезвычайно сложные вещи. В этом эссе я покажу, что отображение нашего тела в мозге пластично и что изменения происходят непрерывно, в процессе наших повседневных занятий. Это особенно важно для нас как для вида, использующего орудия труда и инструменты. Каждый раз, когда мы берем в руки предмет и ловко пользуемся им, мы расширяем представление о своем теле, включая в него этот предмет и тем самым получая возможность обращаться с ним по своему усмотрению.

Младенец должен научиться понимать, где начинается и где заканчивается его тело; он дотрагивается до разных предметов, двигает руками и ногами, наблюдая за ними. Карта поверхности тела формируется в нашем мозге в период эмбрионального развития в виде встроенного в сознание грубого наброска, а затем уточняется в процессе обретения опыта. Термин «соматосенсорная карта» отражает то обстоятельство, что организация тактильной информации на поверхности мозга примерно соответствует расположению частей тела: проекция большого пальца соседствует с проекциями других пальцев руки и с проекцией ладони, а проекция ладони граничит с проекцией локтя и так далее. Размеры участков мозга, отведенных разным частям тела, могут не соответствовать реальным пропорциям этих частей тела (например, проекции пальцев и губ занимают несоизмеримо большую область по сравнению с областью коленей или плеч), но их взаимное расположение в целом сохраняется.

Растущие дети часто неуклюжи; на определенном этапе они с трудом адаптируются к изменениям формы и размера тела – ноги оказываются длиннее, чем кажется, и дети спотыкаются и падают. Ребенок может забраться к родителям на колени и с удивлением обнаружить, что уже не умещается там. Соматосенсорные карты, расположенные в неокортексе («новых» областях коры), должны постоянно «перезагружаться», чтобы адекватно представлять меняющиеся формы тела. К счастью, для этого предусмотрены специальные механизмы.

Соматосенсорные карты обладают одним важным свойством: они могут изменяться под воздействием опыта. Чрезмерная стимуляция некоторых частей тела, например пальцев скрипача, который репетирует по шесть часов в день, может привести к относительному увеличению области коры, где хранится проекция этих пальцев[82]82
  T. Elbert, C. Pantev, C. Wienbruch, B. Rockstroh, and E. Taub, «Increased Cortical Representation of the Fingers of the Left Hand in String Players», Science 270 (1995): 305–307.


[Закрыть]. В случае изменения размеров тела – например, когда человек поправляется или худеет – соматосенсорные карты тоже должны корректироваться. Каждая беременная женщина хоть раз пыталась протиснуться через толпу, прежде чем понимала, что ее тело гораздо больше, чем ей казалось. После этого ей приходилось корректировать свои представления, чтобы лучше координировать движения в пространстве. Подобная пластичность соматосенсорных проекций, обусловленная рутинным опытом, постоянно проявляется в повседневной жизни, а не только в лабораторных условиях.

Соматосенсорная потеря, например в результате ампутации конечности (или удаления зуба, что случается гораздо чаще), также может привести к «территориальному переделу» в мозге, когда зоны неповрежденных частей тела со временем «захватывают» те области коры, которые больше не получают входящих сигналов. После удаления зуба у нас возникает навязчивое желание прикоснуться языком к тому месту, где он был раньше. Но через несколько дней или недель мы привыкаем к пустому пространству во рту и уже его не замечаем. Наша способность корректировать представление о размере своего тела обусловлена пластичностью нейронных связей в мозге. Ученые постепенно выявляют сложные механизмы, по которым нейроны мозга анатомически перестраиваются под воздействием опыта. Во многих случаях подобные изменения бывают устойчивыми и долговременными. В других ситуациях нейронные цепи меняют свои функции без какой-либо анатомической перестройки, за счет ослабления или усиления синаптических связей между нейронами. Это эффективная стратегия (поскольку в ней используются уже существующие связи), и она обеспечивает быстрое переключение соматосенсорных проекций в зависимости от выполняемой задачи. Кроме того, она дает нам огромное преимущество как виду.

Наша способность к долговременным настройкам ощущения своего тела удивительна – но не меньше впечатляет способность соматосенсорных проекций мгновенно подстраиваться под актуальную задачу. Вспомните, например, как быстро вы понимаете, выезжая из гаража, что зеркало заднего вида заденет стену. Или как ловко вы управляетесь с ножом и вилкой. Границы нашего тела мгновенно меняются, и столовые приборы становятся как бы продолжением нас, что расширяет сенсорные возможности пальцев. Держа в руке вилку, мы «чувствуем» тарелку и тот кусок, который берем с нее. Наши «границы» раздвигаются до зубцов вилки, на несколько сантиметров дальше кончиков пальцев. Эта форма обусловленной опытом пластичности соматосенсорной системы позволяет нам искусно обращаться с инструментами, поскольку мозг корректирует наше ощущение границ тела, позволяя использовать инструменты как его продолжение.

Почему использование инструментов требует практики? Потому что для перенастройки карты необходимы время и многократные повторы – с обратной связью, чтобы мы могли учиться методом проб и ошибок. Иногда такое обучение обходится довольно дорого, в чем могут убедиться неопытные водители. Многим случается несколько раз поцарапать машину, прежде чем они поймут, какую дистанцию нужно держать, чтобы избежать столкновения. И все же наш мозг прекрасно умеет усваивать новую соматосенсорную информацию и менять представление о размере и форме «тела», чтобы мы могли овладевать новыми навыками. Обратная связь, которую мы получаем, когда учимся пользоваться палочками для еды, помогает добиться нужного результата. Когда наши усилия наконец увенчиваются успехом, карта тела дополняется и закрепляется. Исследования показывают, что для нейропластичности особенно важны подобные периоды проб и ошибок с промежуточными успехами и повторяющимися попытками – и с перерывами на сон[83]83
  S. Diekelmann and J. Born, «The Memory Function of Sleep», Nature Reviews Neuroscience 11 (2010): 114–126.


[Закрыть]. Со временем от неловких попыток брать еду двумя палочками мы переходим к ощущению, что эти палочки стали продолжением нашей руки. Изменение ментального представления под воздействием опыта впервые было описано психологами больше ста лет назад, и сегодня этот феномен хорошо изучен[84]84
  M. Martel, L. Cardinali, A. C. Roy, and A. Farne, «Tool-Use: An Open Window into Body Representation and Its Plasticity», Cognitive Neuropsychology 33 (2016): 82–101.


[Закрыть]. Непрерывный процесс корректировки карты тела на основании опыта начинается еще в раннем детстве, когда мы учимся обуваться, держать карандаш, кататься на лыжах, рисовать, переворачивать котлету на сковородке, играть на пианино. В основе всех этих навыков лежат изменения в реакции клеток мозга на поступающие сигналы – одни изменения ограничены областями мозга, отвечающими за движение, а другие происходят в сенсорных зонах.

Мозг состоит почти из 100 миллиардов нейронов, и на их свойства могут влиять опыт, болезни, травмы или наркотики. Нейронов в мозге так много, что нам трудно понять, какие из них нужно исследовать. Если речь идет об использовании инструментов, мы можем сосредоточиться на нейронах, которые находятся в ограниченной области мозга, активируются посредством тактильных манипуляций и соответствуют определенным частям тела. Кое-что нам достоверно известно: отработка навыка одной рукой не позволяет легко передать этот навык другой руке (то же относится и к ногам)[85]85
  J. A. Harris, I. M. Harris, and M. E. Diamond, «The Topography of Tactile Learning in Humans», Journal of Neuroscience 21 (2001): 1056–1061.


[Закрыть]; мастерство требует практики для закрепления изменений в нейронных связях; восприятие инструмента как продолжения тела отключается почти мгновенно. Подобные отключения происходят, например, когда мы выходим из машины или откладываем вилку – границы тела тут же возвращаются к исходному состоянию. Это говорит о том, что изменения в нейронных связях могут активироваться или подавляться в зависимости от ситуации. Повседневный опыт показывает, что мы способны пользоваться самыми разными инструментами, а значит, «инструментальные карты» сосуществуют в мозге и, вероятно, пересекаются.

Эксперименты на животных показывают, что визуальная обратная связь способствует расширению возможностей нейронов, когда инструмент становится частью ментальной проекции тела. У приматов (кроме человека) в этом процессе участвует зона мозга, которая называется внутритеменной бороздой. Она объединяет зрительную и соматосенсорную информацию[86]86
  A. Iriki, M. Tanaka, and Y. Iwamura, «Coding of Modified Body Schema during Tool Use by Macaque Postcentral Neurones», Neuroreport 7 (1996): 2325–2330; S. Obayashi et al., «Functional Brain Mapping of Monkey Tool Use», Neuroimage 14 (2001): 853–861.


[Закрыть]. Нам важно понимать, как разные типы нейронов – возбуждающие и тормозящие – и связи между ними динамически меняются при умелом обращении с инструментом. Без этого понимания трудно объяснить, как биологические компоненты мозга обеспечивают соматосенсорную пластичность, не говоря уже о том, чтобы использовать это свойство для восстановления функций мозга.

Вполне возможно, что для ловкой манипуляции инструментами привлекаются стандартные механизмы пластичности и сенсорной памяти – точно так же, как тактильные сигналы вызывают изменения в возбуждении нейронов неокортекса[87]87
  M. E. Diamond, W. Huang, and F. F. Ebner, В «Laminar Comparison of Somatosensory Cortical PlasticityВ», Science 265 (1994): 1885–1888; S. Glazewski and A. L. Barth, В «Stimulus Intensity Determines Experience-Dependent Modifications in Neocortical Neuron Firing RatesВ», European Journal of Neuroscience 41 (2015): 410–419; S. Glazewski and K. Fox, В «Time Course of Experience-Dependent Synaptic Potentiation and Depression in Barrel Cortex of Adolescent RatsВ», Journal of Neurophysiology 75 (1996): 1714–1729.


[Закрыть]. Этот процесс почти наверняка сопровождается укреплением связей между возбуждающими нейронами в соматосенсорных зонах[88]88
  R. L. Clem and A. Barth, В «Pathway-Specific Trafficking of Native AMPARs by in vivo ExperienceВ», Neuron 49 (2006): 663–670.


[Закрыть], а также изменениями в моторных зонах мозга[89]89
  M. S. Rioult-Pedotti, D. Friedman, G. Hess, and J. P. Donoghue, «Strengthening of Horizontal Cortical Connections Following Skill Learning», Nature Neuroscience 1 (1998): 230–234; G. Yang, F. Pan, and W. B. Gan, «Stably Maintained Dendritic Spines Are Associated with Lifelong Memories», Nature 462 (2009): 920–924.


[Закрыть]. Но одни лишь долговременные изменения в соединениях возбуждающих нейронов не могут объяснить легкость, с которой мы способны взять инструмент и начать пользоваться им, менять одно орудие труда на другое или возвращаться к своему обычному состоянию, без применения каких-либо орудий. Крайне важно, что подобное расширение границ собственного тела можно мгновенно отключить. Таким образом, мозг должен обладать способностью блокировать эти крепкие связи посредством торможения – как только мы откладываем вилку, выходим из машины или снимаем туфли.

По-прежнему остается загадкой, как карты тела, адаптированные к использованию инструментов, существуют отдельно друг от друга – так, что мы можем использовать самые разные предметы (например, молоток и пинцет), не путая их. Существуют ли методы, помогающие быстрее обучаться обращению с инструментами? Как природные различия между людьми проявляются в навыках – действительно ли одни учатся быстрее других, и если да, то почему? Все эти вопросы активно изучаются. Ясно одно: наш мозг сформировался в результате долгого эволюционного процесса, не предполагавшего, что мы будем использовать доступные предметы, чтобы расширить свои физические возможности. Обычные клеточные и синаптические механизмы обусловленной опытом пластичности, уже существовавшие в центральной нервной системе, могли на каком-то этапе адаптироваться к новым задачам, что позволило нам как виду овладеть еще более сложными навыками. Вступив в эпоху, когда виртуальная реальность становится привычным явлением, мы можем обнаружить новые способы реорганизации своих перцептивных возможностей, не ограниченные использованием предметов, которые мы превращаем в инструменты. Компьютерная обратная связь, возможно, позволит нам быстрее осваивать новые навыки, а тактильная обратная связь в виртуальной реальности преобразует наш довольно примитивный визуальный опыт в нечто пока недоступное. Новые физические законы (снижение гравитации?), пространственные образы объектов и измененная шкала времени в интерактивных компьютерных играх дополнят материальный мир, что приведет к такому изменению карт в мозге, какое не может произойти в привычной для нас реальности.

Жизненный опыт и наркотики изменяют мозг схожим образом
Джули Кауэр

ПОЧЕМУ МЫ НЕ МОЖЕМ восстановить в памяти самые примечательные события своей жизни так ярко, как нам хотелось бы? Почему, как бы мы ни старались, у нас не получается быстро забыть что-то неприятное? У памяти есть свой срок службы, и с течением времени она понемногу ослабевает, нравится нам это или нет. Как ни странно, у наркотической зависимости есть некоторое сходство с памятью. Когда наркоман пытается порвать с вредной привычкой, он сталкивается с проблемой, похожей на ту, что возникает при попытке забыть неприятный опыт: он не может сознательно контролировать связанную с наркотиками память, которая провоцирует рецидивы. Откуда у пристрастия к наркотикам так много общего с памятью?

Каждый день вы приобретаете новый опыт, чему-то учитесь. Одни воспоминания быстро стираются (например, где вы припарковались вчера утром), другие остаются надолго. Даже если новый опыт настолько зауряден, что вы его почти не замечаете (скажем, вы увидели соседа за рулем новой машины), эта информация все равно сохраняется и впоследствии ее можно извлечь из памяти. Но сделать это можно только в том случае, если ваш мозг немного изменится, когда вы сохраните знание о новой машине. Перестроившийся мозг вместит в себя информацию, так что при необходимости вы сможете вспомнить нужный факт.

Память формируется в мозге посредством усиления и ослабления синапсов – связей между отдельными нейронами. Усиленный синапс между двумя нейронами интенсивнее возбуждает электрическую активность в принимающей клетке цепи. Даже на основе личного опыта мы можем выявить некоторые аспекты обучения и памяти, которые, по всей видимости, кодируются в мозге благодаря синаптической пластичности. Во-первых, мы способны очень быстро учиться. Когда мы сталкиваемся с чем-то новым, для формирования памяти об этом моменте требуется лишь несколько секунд; так же быстро мы запоминаем имена и лица. Во-вторых, одни воспоминания хранятся дольше, другие меньше. Например, после знакомства с человеком мы можем при следующей встрече вспомнить его лицо, но не вспомнить имя. В-третьих, события нашей жизни, которые для нас особенно важны или эмоционально заряжены, мы помним долго и в мельчайших подробностях. Первый день в школе, день покупки своей первой гитары, день рождения ребенка – все эти моменты запоминаются мгновенно и хранятся долгие годы. Такие яркие воспоминания очень трудно или даже невозможно стереть. Память о том, что мы делали 11 сентября 2001 года или в день, когда на город обрушился ураган, остается с нами на долгие годы, даже если мы очень хотим все забыть.

Перенастройка синапсов посредством изменения силы синаптических связей (синаптическая пластичность) – механизм, участвующий в процессах обучения и формирования памяти и, по всей вероятности, лежащий в их основе. Синапсы перенастраиваются за несколько секунд. Некоторые изменения в синапсах сохраняются дольше других, и синаптическая пластичность может быть чрезвычайно стабильной – достаточной для формирования долговременной памяти. Эти синаптические изменения локализуются в определенных областях мозга, например в гиппокампе, который, как известно, необходим для обучения и для кодирования памяти.

Примечательно, что почти такой же процесс перенастройки мозга происходит при употреблении наркотиков. Наркозависимость, как и память, всегда обусловлена изменениями в мозге[90]90
  R. Z. Goldstein and N. D. Volkow, «Dysfunction of the Prefrontal Cortex in Addiction: Neuroimaging Findings and Clinical Implications», Nature Reviews Neuroscience 12 (2011): 652–669.


[Закрыть]. Об этом факте стоит задуматься, хотя он и кажется очевидным. Даже однократное употребление наркотика перенастраивает мозг, в результате чего меняется восприятие окружающего мира. Любой наркотик влияет на силу синаптических связей, в то время как лекарства от эпилепсии или антидепрессанты вроде прозака, воздействуя на мозг, не вызывают привыкания. В отличие от наркотиков, антидепрессанты и противоэпилептические препараты не стимулируют выработку дофамина и не провоцируют изменения в синапсах нейронных цепей, связанных с мотивацией; и это объясняет, почему они не вызывают привыкания[91]91
  D. Saal, Y. Dong, A. Bonci, and R. C. Malenka, «Drugs of Abuse and Stress Trigger a Common Synaptic Adaptation in Dopamine Neurons», Neuron 37 (2003): 577–582.


[Закрыть].

Наркотики целенаправленно воздействуют на конкретные молекулы в мозге и изменяют его работу быстро и надолго[92]92
  C. Luscher, «Drug-Evoked Synaptic Plasticity Causing Addictive Behavior», Journal of Neuroscience 33 (2013): 17641–17646.


[Закрыть]. Именно из-за этих изменений от наркозависимости так трудно вылечиться. Вентральная область покрышки и прилежащее ядро мозга содержат использующую дофамин нейронную цепь, которая считается центром мотивации; эти зоны активны во время мотивированного поведения, а при их повреждении мотивированные реакции утрачиваются. Убедительным доказательством этому служит тот факт, что именно повреждение прилежащего ядра, а не какой-нибудь другой области мозга избавляет курильщиков от никотиновой зависимости[93]93
  N. H. Naqvi and A. Bechara, «The Insula and Drug Addiction: An Interoceptive View of Pleasure, Urges, and Decision-Making», Brain Structure and Function 214 (2010): 435–450.


[Закрыть]. Побороть наркотическую зависимость не менее трудно, чем избавиться от неприятных воспоминаний. Эта задача выполнима, но требует огромных усилий. Наркоманы испытывают сильную тягу к наркотикам, они не могут думать ни о чем другом. Эту тягу усугубляет все, что как-то ассоциируется с зависимостью: если вы привыкли выкуривать сигарету после обеда, то после того, как вы бросите курить, послеобеденный период станет тяжелым испытанием из-за неудержимого желания сделать затяжку. Острые потребности и навязчивые мысли наблюдаются не только при наркотической зависимости. Представьте, что вы отправились на долгую пешую прогулку и не взяли с собой воду. Солнце печет все сильнее, и мысли о воде – а точнее, неприятное навязчивое ощущение, что вам нужна вода (это и есть тяга), – возникают все чаще, и вы уже не в состоянии думать ни о чем другом. Ни живописный закат, ни аппетитный кусок пиццы не избавят вас от этого мучительного чувства, пока жажда не будет утолена.

Несложно понять, почему нервная система использует мотивационные цепи для создания неприятных ощущений при сильной жажде. Без воды мы можем прожить лишь несколько дней, и поэтому очень важно иметь в мозге структуру, которая при необходимости будет посылать напоминания о жизненно важных потребностях. Наркотики изменяют эти нейронные цепи. Стремление искать средства для поддержания жизни, то есть воду и пищу, возникает потому, что они активируют использующие дофамин нейроны вентральной области покрышки, которые служат главными звеньями в мотивационной цепи. Эти нейроны вырабатывают нейромедиатор дофамин и направляют его в клетки-мишени в других областях мозга, таких как прилежащее ядро, которое тоже является важным компонентом мотивационной цепи. Возбуждение дофаминового нейрона, по всей видимости, сигнализирует о том, что нам срочно необходимо то или иное средство выживания, а дофаминовые клетки активизируются в ответ на пищу, воду, тепло или даже секс. Но что произойдет, если химическое соединение, природное или синтезированное, проникнет в мотивационную цепь и искусственно возбудит дофаминовые нейроны мозга? Именно так, вероятно, и действуют наркотики. Разные наркотики бьют по разным клеткам-мишеням, вызывая разные поведенческие эффекты, но все эти вещества усиливают электрическую активность дофаминовых нейронов или выработку дофамина этими клетками (в отличие от лекарств, не вызывающих привыкание, таких как прозак)[94]94
  G. Di Chiara and A. Imperato, «Drugs Abused by Humans Preferentially Increase Synaptic Dopamine Concentrations in the Mesolimbic System of Freely Moving Rats», Proceedings of the National Academy of Sciences 85 (1988): 5274–5278.


[Закрыть].

После того как вы поедите или выпьете воды, дофамин будет вырабатываться лишь в течение получаса, тогда как наркотики, воздействующие на мозг, повышают уровень дофамина на несколько часов[95]95
  G. Di Chiara and V. Bassareo, «Reward System and Addiction: What Dopamine Does and Doesn’t Do», Current Opinions in Pharmacology 7 (2007): 69–76.


[Закрыть]. Поначалу постоянное действие дофамина может быть приятным – как глоток холодной воды после долгой прогулки по жаре. Но в долгосрочной перспективе опасность заключается в том, что, когда наркотические соединения, такие как кокаин или оксикодон, достигают мотивационной цепи, мозг воспринимает прилив дофамина как сигнал о поступлении вещества, необходимого для выживания. Даже при первом приеме кокаин или оксикодон захватывают существующую мотивационную цепь, усиливая синапсы, которые возбуждают дофаминовые клетки и связанные с ними клетки-мишени[96]96
  J. A. Kauer and R. C. Malenka, «Synaptic Plasticity and Addiction», Nature Reviews Neuroscience 8 (2007): 844–858.


[Закрыть]. В этой ситуации инициированная наркотиками синаптическая пластичность вызовет резкий рост мотивации к поиску и приему наркотика, а не формирование новой памяти. Если мотивационная цепь представляет собой систему, тщательно настроенную для обнаружения важных событий во внешнем мире посредством приятных ощущений и стремления к ним, то перенастройка этой цепи может иметь катастрофические последствия. У наркомана все в жизни подчинено стремлению достать и употребить наркотик – как будто он необходим для выживания.

Когда лабораторные животные чувствуют голод или жажду, они нажимают на рычаг, чтобы получить еду или воду. И они точно так же нажимают на рычаг, чтобы получить от людей наркотики, даже если для этого требуется приложить намного больше сил[97]97
  V. Deroche-Gamonet, D. Belin, and P. V. Piazza, «Evidence for Addiction-like Behavior in the Rat», Science 305 (2004): 1014–1027.


[Закрыть]. Таким образом, даже эксперименты на грызунах дают представление о действии наркотических веществ на мозг человека. Опыты с животными позволили выяснить, когда и как наркотики вызывают изменения в синапсах мотивационной цепи мозга. Усиление синапсов происходит в определенные моменты времени после введения наркотика и в определенных местах мотивационной цепи. В чувствительных к дофамину клетках вентральной области покрышки пластичность наблюдается в течение нескольких часов после воздействия – как после учебной лекции по новой теме. Интересно, что эти же синапсы усиливались после того, как голодным грызунам давали сахар, но эффект от сахара сохранялся лишь несколько дней, а синаптическая пластичность от кокаина – несколько месяцев[98]98
  B. T. Chen, M. S. Bowers, M. Martin, F. W. Hopf, A. M. Guillory, R. M. Carelli, J. K. Chou, and A. Bonci, «Cocaine but Not Natural Reward Self-Administration Nor Passive Cocaine Infusion Produces Persistent LTP in the VTA», Neuron 59 (2008): 288–297.


[Закрыть].

Эту быструю перенастройку можно рассматривать как одну из форм обучения – бессознательного, без ощутимых признаков изменений в мозге. Подобная быстрая пластичность не эквивалентна привыканию (подавляющее большинство наркотиков вызывает привыкание только после многократного употребления), но эти первые изменения в синапсах вентральной области покрышки, вероятно, указывают на снижение порога наркотической зависимости или маркируют прием наркотика как очень яркое и приятное событие[99]99
  J. A. Kauer, «Learning Mechanisms in Addiction: Synaptic Plasticity in the Ventral Tegmental Area As a Result of Exposure to Drugs of Abuse», Annual Review of Physiology 66 (2004): 447–475.


[Закрыть]. В отличие от вентральной области покрышки, в прилежащем ядре однократное воздействие наркотика не влияет на синапсы и пластичность возникает только после многократного приема. А когда наркоман пытается избавиться от зависимости, в дело вступает коварная форма пластичности, которую называют актуализацией влечения при отложенном периоде абстиненции[100]100
  L. Lu, J. W. Grimm, B. T. Hope, and Y. Shaham, «Incubation of Cocaine Craving after Withdrawal: A Review of Preclinical Data», Neuropharmacology 47 (2004): 214–226.


[Закрыть]. Тяга к наркотику возникает в начале периода абстиненции и в течение следующих недель значительно усиливается. Одновременно с этими поведенческими изменениями в период абстиненции усиливаются синапсы прилежащего ядра, связанные с дофаминовыми нейронами[101]101
  J. A. Loweth, K. Y. Tseng, and M. E. Wolf, «Adaptations in AMPA Receptor Transmission in the Nucleus Accumbens Contributing to Incubation of Cocaine Craving», Neuropharmacology 76 (2014): 287–300.


[Закрыть]. Эта синаптическая пластичность не ослабевает со временем, а закрепляется и стабилизируется – как долговременная память. После регулярного употребления наркотиков ваш мозг уже не будет таким, как прежде.

Мы еще многого не знаем об изменениях в мозге, которые вызывает употребление наркотиков, но весьма вероятно, что при этом меняются синапсы в мотивационной цепи. Какие последствия приема наркотиков остаются у тех, кто сумел расстаться с этой вредной привычкой? Неужели нет никакого способа вернуть мозг в нормальное состояние? Синаптическая пластичность в мотивационных цепях объясняет, почему так трудно навсегда отказаться от наркотиков. Мотивационная цепь в мозге наркомана видоизменяется, и вернуть силу синаптических связей к прежнему уровню ничуть не легче, чем сознательно избавиться от тех или иных воспоминаний. Но если наркотик вызывает быстрые и необратимые изменения в мозге, сама пластичность синаптических связей предполагает, что мозг способен и к терапевтической перестройке. Исследования на животных показали, что некоторые воздействия позволяют ослабить синапсы или перестроить мотивационные цепи. Например, у грызунов некоторые препараты обращали вспять процесс усиления синапсов, вызванный употреблением кокаина[102]102
  M. Mameli, B. Balland, R. Lujan, and C. Luscher, «Rapid Synthesis and Synaptic Insertion of GluR2 for mGluR-LTD in the Ventral Tegmental Area», Science 317 (2007): 530–533; J. E. McCutcheon, J. A. Loweth, K. A. Ford, M. Marinelli, M. E. Wolf, and K. Y. Tseng, «Group I mGluR Activation Reverses Cocaine-Induced Accumulation of Calcium-Permeable AMPA Receptors in Nucleus Accumbens Synapses via a Protein Kinase C-Dependent Mechanism», Journal of Neuroscience 31 (2011): 14536–14541.


[Закрыть]. Для лечения некоторых неврологических заболеваний, в том числе болезни Паркинсона, применяется электрическая стимуляция мозга[103]103
  A. V. Kravitz, D. Tomasi, K. H. LeBlanc, R. Baler, N. D. Volkow, A. Bonci, and S. Ferre, «Cortico-Striatal Circuits: Novel Therapeutic Targets for Substance Use Disorders», Brain Research 1628 (2015): 186–198.


[Закрыть], и аналогичное воздействие на мотивационную цепь посредством глубокой стимуляции мозга, а также другие новые методы дают надежду на восстановление мозга бывших наркоманов даже без использования медикаментов[104]104
  Y. Y. Ma, X. Wang, Y. Huang, H. Marie, E. J. Nestler, O. M. Schluter, and Y. Dong, «Re-silencing of Silent Synapses Unmasks Anti-Relapse Effects of Environmental Enrichment», Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 113 (2016): 5089–5094.


[Закрыть]. Возможно, новые лекарства и технологии позволят эффективно устранять катастрофические поведенческие последствия наркозависимости.