Мозг ищет калории

Мы согласимся на том, что еда выступает в роли мощного подкрепляющего средства и перетягивает на себя управление поведением человека. При этом некоторые продукты сильнее воздействуют на мозг, чем другие. Например, брюссельская капуста кажется нам менее привлекательной, чем мороженое. Чтобы понять, почему мы переедаем, прежде нужно ответить на один фундаментальный вопрос: Что именно содержится в пище, что запускает процесс подкрепления? Энтони Склафани, тот самый ученый из первой главы нашей книги, который изобрел «ресторанную диету», посвятил свою карьеру решению этого вопроса. И он добился серьезного прогресса.

Обычная лабораторная крыса любит напиток с искусственным ароматом вишни также сильно, как напиток с ароматом винограда. Если поставить в клетку два напитка, то крыса выпьет примерно одинаковое количество из обеих поилок. В 1988 году Склафани и его коллеги опубликовали революционные результаты исследования по изменению вкусовых пристрастий крыс. Ученые вводили крысам в желудки частично переваренный крахмал, пока они пили вишневый напиток. Из-за чего животные начинали больше любить вишневый напиток, чем виноградный. Их вкус изменился на противоположный, когда ученые повторили эксперимент с участием виноградного напитка. Крысам больше не вводили крахмал, но спустя четыре дня они все равно демонстрировали стойкое предпочтение к напитку, который попал к ним в рот вместе с крахмалом. Этот феномен Склафани назвал условное вкусовое предпочтение.

Условные вкусовые предпочтения стоит рассмотреть подробнее. Крысы не подозревали, что ученые вводят им в желудки крахмал. Но крахмал каким-то образом смог подать сигнал в мозг, из-за которого крысы больше полюбили тот напиток, вкус которого ощутили вместе с крахмалом. Они научились отдавать предпочтение до сих пор нейтральному вкусу таким же образом, как собаки Павлова научились пускать слюну в ответ на звук колокольчика. Как же это работает?

Калории формируют не только вкусовые предпочтения, они отвечают и за появление привязанности к запахам, внешнему виду, звуку и даже месту, где, предположительно, можно найти калорийную пищу. Из наблюдений можно сделать вывод, что крысы держатся поблизости от тех мест, где с ними уже произошло что-либо хорошее. А живот, набитый калориями, разумеется, вещь хорошая. Так мы учимся реагировать на наше окружение и добиваться от него того, чего хотим.

Дальнейшие эксперименты выявили, что крысы реагировали не на крахмал, а на молекулы глюкозы, которые возникают при распаде крахмала в пищеварительном тракте. Главным образом реакция на глюкозу происходила в тонком кишечнике. Каким-то образом кишечник определял присутствие глюкозы и посылал мозгу сообщение: «Произошло что-то хорошее. Хочу еще раз!»

Склафани до конца не изучил, каким образом сигнал из кишечника достигает мозга. Но он и другие ученые точно определили, как сигнал, попадая в мозг, влияет на развитие вкусовых предпочтений. Главный подозреваемый – я думаю, вы догадались – дофамин в вентральном стриатуме. Иван де Араухо, доцент кафедры психиатрии Йельского университета провел исследования, не опираясь на работы Склафани, и обнаружил, что калории в тонком кишечнике способствуют выбросу дофамина в вентральный стриатум. Чем больше калорий попадает в кишечник, тем сильнее повышается уровень дофамина в вентральном стриатуме. В соответствии с заключениями Араухо, научная группа под руководством Склафани пришла к выводу, что блокирование дофаминового всплеска не позволяет развиваться условным вкусовым предпочтениям. «Из этого следует, – сообщает Склафани, – что дофамин является ключевым компонентом всего процесса».

Данный опыт хорошо иллюстрирует способность углеводов влиять на вкусовые предпочтения. Когда крыса ест, то чувствует вкус и запах, которые ассоциируются с пищей. После того как она проглатывает еду, та попадает в желудок и оттуда – в тонкий кишечник, где определяется наличие глюкозы. Далее идет пока неопределенный сигнал в мозг, что, в свою очередь, приводит к дофаминовому взрыву в вентральном стриатуме. Если пища богата крахмалом или в ней много сахара, то после дофаминового взрыва у крысы вырабатывается предпочтение к вкусу и запаху только что съеденной пищи и она обретает мотивацию к поиску подобного продукта. Таким образом крыса учится выбирать углеводную пищу.

Исследователи из группы Склафани пробовали воздействовать и на вкусовые предпочтения с помощью жиров и белков. В серии опытов показано, что крысы одинаково хорошо реагируют на присутствие всех трех основных питательных элементов – углеводов (крахмал и сахар), жиров и белков. Склафани выявил, что чем пища калорийнее, то есть чем выше концентрация калорий в ней, тем сильнее ее подкрепляющее воздействие. По всей видимости, мозг крысы настроен не только на углеводы, но и на все типы калорий в принципе – животное предпочитает пищу, которая дает как можно больше калорий за один укус. Звучит знакомо, не правда ли?

Вкус и аромат еды позволяют мозгу быстро определять ее качество еще до попадания в пищеварительный тракт. Склафани и другие ученые доказали, что некоторые вкусы, попав на язык, повышают вероятность возникновения вкусового предпочтения. Например, у крыс появляется стойкая вкусовая привязанность к сладкому вкусу, и она сильнее по сравнению с теми опытами, в ходе которых крысам подавали глюкозу прямо в желудок. Сахар воздействует на язык, затем – на тонкий кишечник, что закрепляет поведенческий шаблон. Пища с другими вкусами воздействует на организм таким же образом. Богатый и плотный вкус умами («приятный вкус») создают аминокислоты и глутамат (основной компонент глутамата натрия). Этот вкус повышает желание употреблять данную пищу у крыс так же сильно, как и у людей. В том числе глутамат создает вкусовые предпочтения, если вводится непосредственно в желудок. Сладость фрукта означает, что плод спелый. Также вкус глутамата говорит о поступлении богатой белковой пищи, к примеру мяса. Оба вкуса очень приятны и указывают на важный источник калорий и других питательных веществ в условиях дикой природы. В противоположность им, горечь, запах разложения и любая пища, которая в прошлом привела к пищевому отравлению, вызывают отвращение.

Все эти факторы говорят о том, что животные не выбирают пищу наугад – их привлекают в ней определенные качества, которые мозг инстинктивно распознает как ценные, а в основном ее качество измеряется ее калорийностью. Предположительно, наиболее важны питательные вещества, необходимые для выживания и воспроизведения потомства в естественной среде. Мозг крысы реагирует на их присутствие и выбрасывает порцию дофамина. Вариант поведения таким образом закрепляется, и в будущем животное настроено на поиск и поедание продуктов с нужными элементами. Его мозг инстинктивно дает высокую оценку питательным веществам, которые поддерживают здоровье и плодовитость. Постепенно под руководством дофамина крыса учится добывать необходимые продукты эффективнее.