Наука и жизнь
Дофамин активирует нейронную систему, которая поддерживает рабочую память, и подавляет работу другой, которая отвлекает нас от того, что нужно сделать.
Нейроны передают друг другу сигналы с помощью нейромедиаторов, и, хотя нейромедиаторы используются в разных нейронных сетях, часто оказывается, что та или иная молекула-нейропередатчик ассоциируется у нас с какой-то одной функцией. Так, например, про дофамин чаще всего можно услышать в связи с системой подкрепления - или системой вознаграждения - и чувством удовольствия. Масса всевозможных зависимостей, или аддикций, прячутся как раз в нервных центрах системы подкрепления, так что, когда мы говорим о вредных привычках, о тяге к перееданию, о наркозависимости, речь неизбежно зайдёт и о дофамине.
Но, кроме того, дофамин нужен ещё и нейронным путям, отвечающим за двигательную активность - характерная заторможенность и невозможность контролировать свои движения, возникающие при синдроме Паркинсона, развиваются как раз из-за гибели дофаминэргических нейронов - то есть тех, которые вырабатывают дофамин. Наконец, он же необходим для целого ряда высших когнитивных функций - в частности, для рабочей памяти.
В рабочей памяти мозг хранит то, с чем он работает вот прямо сейчас: стихотворение, которое нужно рассказать на уроке, имя человека, которому нужно перезвонить насчёт заказа, тезисы доклада, которые нужно послать письмом и так далее. В известном смысле её можно сравнить с кэшем компьютерного процессора. Известно, что когда мы заняты каким-то конкретным делом, в мозге активируется особая лобно-теменная нейронная сеть - FPCN - frontoparietal control network - и одновременно падает активность так называемой дефолтной сети - DN - default network, которая работает, когда мозг ничем не занят, когда наши мысли блуждают где-то в неопределённости. И считается, что как раз дофамин помогает активировать ту нейронную систему, которая поддерживает рабочую память, и отключить другую, которая отвлекает нас от того, что нужно сделать.
Более детально представить работу дофамина удалось после экспериментов сотрудников Общеклинической больницы штата Массачусетс. Джошуа Роффман и его коллеги сумели объединить два метода - функциональную магнитно-резонансную томографию - фМРТ) и позитронно-эмиссионную томографию - ПЭТ. фМРТ позволяет определить активность тех или иных зон мозга - если человеку, находящемуся в МРТ-сканере, задать какую-нибудь задачу, то мы увидим, какие нейронные сети заняты её решением, а какие, наоборот, отдыхают. Что же до ПЭТ, то с её помощью можно оценить распределение каких-то молекул, или клеток, на которых они сидят - для этого нужен радиоактивный препарат, который, попав в организм, свяжется именно с той молекулой, которая нам нужна.
В ходе эксперимента добровольцев сканировали магнитно-резонансным сканером, а потом сравнивали, как человеческий мозг рабтает во время отдыха и во время теста на память - человеку нужно было запомнить некую последовательность букв, а потом, глядя на очередные появляющиеся буквы, определить, были ли они в предыдущей серии или нет. Как и ожидалось, во время умственного упражнения сеть FPCN и дефолтная сеть разошлись друг с другом - активность первой возросла, активность второй упала. Затем участникам эксперимента давали радиоактивно меченое вещество, которое связывалось с дофаминовыми рецепторами D1 - исследователи дополнительно позаботились, чтобы это вещество больше ни с чем не взаимодействовало – теперь дофаминовые рецепторы можно было увидеть с помощью ПЭТ.
В статье в Science Advances говорится, что их плотность прямо соответствовала тому, насколько расходились обе нейронные сети - то есть насколько активировалась FPCN, отвечающая за рабочую память, и насколько «засыпала» DN. Причём в нейронах дефолтной сети DN плотность дофаминовых рецепторов была выше, то есть, очевидно, дофамин по-разному влияет на работу обеих сетей. Так или иначе, получается следующая схема: когда нам нужно сосредоточиться на решении какой-то задачи, мозг использует дофамин, чтобы разъединить две нейронные сети, чтобы та из них, которая отвечает за рабочую память, смогла включиться на полную мощность.
Здесь, впрочем, следует уточнить две вещи. Во-первых, авторы работы оценивали только плотность рецепторов к дофамину, а динамику самого нейромедиатора они не отслеживали. Во-вторых, все добровольцы одинаково хорошо справились с тестом, так что тут не было возможности выяснить, как соответствуют перепады в активности нейронных сетей - и всё та же плотность рецепторов - уровню самой памяти.
Другие исследователи, занимающиеся этой темой, отмечают, что подобные тесты на память человек выполняет тем лучше, чем сильнее связаны между собой вышеупомянутые сети - что несколько противоречит новым данным. В то же время опыты на приматах показали, что связь между количеством дофаминовых рецепторов и рабочей памятью есть, но она непростая: память работает хорошо только при каком-то оптимуме рецепторов, если их слишком много или слишком мало, то начинаются когнитивные проблемы.
В общем, хотя мы теперь лучше понимаем, как дофамин - точнее, его рецепторы - участвуют в мыслительных процессах, для нейробиологов тут предстоит ещё много работы. Но в перспективе, вероятно, мы сможем избавляться от психоневрологических расстройств, связанных с неспособностью сосредоточиться, и повысить эффективность умственного, да не только умственного, труда - если научимся правильно воздействовать на дофаминовую систему мозга.