Обучающая молекула
Росс МакДевитт, стажер-исследователь из Национального института здравоохранения в городе Балтимор, аккуратно сажает подопытную мышь в пластиковую клетку и присоединяет к ее голове тонкий волоконно-оптический кабель, там же расположен миниатюрный коннектор. МакДевитт пользуется передовым методом исследования, который получил название оптогенетики, чтобы воздействовать на клетки мозга в вентральной тегментальной области (вентральной области покрышки). Как мы уже выяснили в предыдущей главе, вентральный тигментум посылает дофаминовые волокна в главный мотивационный центр мозга – вентральный стриатум (рис. 14). Волокна выделяют молекулы дофамина, которые изменяют функцию клеток вентрального стриатума и прилежащих к нему других отделов мозга. Этот процесс оказывает влияние на поведение. Мы уже говорили о том, что высокий уровень дофамина повышает вероятность того, что власть над поведением перейдет в руки определенного генератора сигналов. Дофамин оказывает и более тонкое воздействие на организм. Фактически дофамин является средством подкрепления.
Рис. 14. Дофаминовая связь вентральной тегментальной области и вентрального стриатума. По этому пути проходит подкрепление мотивации и обучение.
В ходе эксперимента МакДевитт вызывает всплеск дофамина в вентральном стриатуме одним щелчком выключателя. Эксперимент наглядно демонстрирует эффективность такого способа обучения и мотивировки.
В клетке у мышки стоит маленькая коробочка. Каждый раз, когда мышь трогает носом коробочку, к датчику на ее голове по кабелю поступает световой сигнал. Сигнал активизирует нейроны в вентральной области покрышки, они выбрасывают порцию дофамина в вентральный стриатум и прилежащие отделы мозга. Но в начале эксперимента мышь об этом ничего не знает. Когда она впервые попадает в клетку, то не проявляет заинтересованности к коробочке. Впервые она дотрагивается до нее носом случайно, из простого любопытства. Всякий раз, когда мышь тычется носом в коробочку, она разом испытывает мышиный эквивалент откушенной шоколадки, секса и выигрыша в лотерею.
Проходит совсем немного времени – и мышь дотрагивается носом до коробочки все чаще. «Мы обнаружили, – говорит МакДевитт, – что мыши начинают сходить с ума от удовольствия. Им этот процесс очень нравится». Хотя изначально мышь соприкасается с коробкой из любопытства, вскоре она понимает исключительную важность этой вещи. Мыши МакДевита в итоге тыкались носом в коробочку со скоростью восемь сотен раз в час, игнорируя все окружающее их пространство. В ходе других опытов над крысами ученые зафиксировали, что животные успевали тыкать носом в коробочку пять тысяч раз за час, чтобы почувствовать стимуляцию вентральной тегментальной области. Они совершали это движение чаще, чем раз в секунду! Другими словами, всплеск дофамина в вентральном стриатуме подкрепляет действие.
На клеточном уровне дофамин взаимодействует с нейронными связями в базальных ганглиях, которые только что проявляли активность, и повышает вероятность того, что те же самые нейронные связи вновь будут задействованы. Таким образом, вы захотите повторить снова любое действие, которые совершаете на момент дофаминового всплеска, если подходящая ситуация повторится. Вентральная тегментальная область говорит: «Мне понравилось то, что сейчас произошло. Я, пожалуй, выплесну дофамин в вентральный стриатум, чтобы в следующий раз произошло то же самое».
Конечно, МакДевитт продемонстрировал гипертрофированную форму подкрепления, потому что воздействовал непосредственно на вентральную область покрышки. Но этот процесс в умеренной степени протекает в нашем мозге ежедневно! Когда вы удовлетворяете запрос на тройной чизбургер с беконом, в мозге происходит короткий дофаминовый всплеск, который подкрепляет ваше «хорошее» поведение. Таким образом дофамин учит нас, как следует себя чувствовать, что думать и как себя вести, чтобы достичь основополагающих целей. При этом совершенно не заботится о том, поддерживает ли эти идеи рациональная, сознательная часть мозга. Присутствие дофамина в вентральном стриатуме имеет огромную важность для закрепления мотивации, например запоминания, какую еду следует хотеть, а какой избегать.
Хотя дофамин был открыт только в 1950-х годах, русский физиолог Иван Павлов за полвека до этого проводил эксперименты и описывал способность животных ассоциировать нейтральные внешние сигналы с пищей. Павлов и его коллеги изучали пищеварительную систему собак и заметили, что у подопытных животных начинала капать слюна при виде пищи. Павлов также отметил, что у собак начинала выделяться слюна даже тогда, когда у него при себе не было еды, так как присутствие Павлова ассоциировалось у них с пищей.
Исследователи продолжили эксперименты и начали звонить в колокольчик прежде чем кормить собак. Со временем у последних слюна начинала выделяться уже при одном звуке колокольчика, который ассоциировался со скорым угощением. В этой связи прежде нейтральный внешний раздражитель приобрел для них особую важность. Тот же самый процесс заставил мышей МакДевитта придать обычной скучной коробочке огромное значение, поскольку взаимодействие с ней очень хорошо поощрялось (дофамин попадал в вентральный стриатум).
Сегодня мы называем это явление условными рефлексами. При виде кока-колы, воспоминании о вкусе мороженого мы тут же, следуя зову условного рефлекса, начинаем хотеть эти продукты. И выделять слюну.
Дофамин: молекула удовольствия?
Вы, должно быть, слышали, что дофамин называют «молекулой удовольствия», которая запускает приятную нейрохимическую волну, благодаря чему мы чувствуем радость от победы в соревнованиях, занятий сексом, поедания шоколада и курения крэка. Несмотря на то что в научно-популярной литературе встречается такая информация, она давным-давно устарела. На самом деле дофаминовый всплеск не является необходимым компонентом для получения удовольствия. В ходе экспериментов показано, что животные и люди могут получать удовольствие и без дофамина. Скорее за удовольствие отвечают эндорфины, которые попадают в стриатум одновременно с дофамином. Только молекула эндорфина отвечает за возникновение приятных ощущений. Дофамин лучше называть «обучающей молекулой», а не «молекулой удовольствия».
Вы научились с помощью дофамина ассоциировать вид и запах картошки фри с наградой для своего живота. Внешние раздражители органов чувств приобрели значимость и мотивируют вас съесть жареную картошку, как только представится случай. Хотя не все продукты одинаково возбуждающе на нас воздействуют. Но почему?
