Серотониновый парадокс: «газ» или «тормоз»?

То, что шоколад, бананы и ещё некоторые продукты содержат так любимый всеми нейромедиатор «счастья» серотонин – уже научно доказанный факт. Помимо этого он – один из основных медиаторов коммуникации мозга. Недавно даже выяснилось, что его повышение влияет на мотивацию – но только в определённых обстоятельствах. Однако, самым интересным оказалось непредвиденное свойство его функциональной системы: кратковременное и длительное воздействие повышенных уровней серотонина оказывает совершенно противоположный эффект.

preview16 (5)

Фото: Stockvault

Удивительное поведенческое влияние обнаружили нейробиологи из Champalimaud Centre for the Unknown (CCU), находящегося в Лиссабоне (Португалия). Они с уверенностью заявили, что серотонин непосредственно участвует в биологическом механизме, который влияет на мотивацию животных, и опубликовали данные в онлайн-журнале eLife.

Серотонин – это один из химических «гонцов» или нейротрансмиттеров в головном мозге, которые используются для передачи информации между нейронами. Он играет важную роль в регуляции сна, движений и других действиях, которые имеют существенное значение для выживания животных. Но оставалось загадкой, нужен ли серотонин для мотивации.

Серотонин-продуцирующие нейроны располагаются в мозговом стволе (наиболее «примитивной» части мозга в эволюционном смысле) и собираются в так называемые ядра шва. Поскольку аксоны этих нейронов «уходят» сразу в несколько регионов мозга, то действие серотонина распространяется достаточно широко. Избыток же медиатора поглощают те же самые нейроны (по принципу «Я тебя породил…»).

Тормоз на пике

Используя оптогенетику, учёные стимулировали высвобождение серотонина из нейронов ядер шва у мышей. Для начала они создавали «пики» серотонина, стимулируя эти нейроны импульсами света длительностью в три секунды, которые повторялись через каждые десять секунд в течение трёх пятиминутных временных интервалов.

Мыши, помещённые при этом в поле, могли свободно исследовать среду. В этих условиях наиболее частые спонтанные виды поведения проявлялись в виде ходьбы, изучения местности, принюхивания, рытья ямок или поддержания относительно равнодушного, но тем не менее бдительного состояния.

Единственная разница, которую смогли увидеть исследователи после стимуляции – снижение скорости их двигательной активности примерно на 50%. На другие функции раздражение серотонин-продуцирующих нейронов не влияло.

«Эффект серотониновых пиков на движения был почти мгновенным (снижение скорости проявлялось через одну секунду после стимуляции), а возвращался к норме через пять секунд. Но за этот короткий промежуток времени, животные действовали так, как будто у них не была абсолютно никакой мотивации», — отмечает Зак Майнен (Zach Mainen), возглавляющий исследование.

serot

Короткая стимуляция серотонин-продуцирующих нейронов только снижает мотивацию, если мы делаем что-то без конкретной цели. Источник: Gil Costa

Но подобный эффект не проявлялся, если животное занималось конкретной задачей, например, бежало или проходило лабиринт для того, чтобы получить награду. То есть серотонин оказывает прямо действует на передвижения и разведывательную реакцию и потенциально влияет на мотивацию.

Чем больше, тем быстрее

После этого исследователи решили определить, что будет, если они многократно простимулируют серотонин-продуцирующие нейроны в течение длительного периода времени.

Во второй серии экспериментов мыши подвергались стимуляции ежедневно в течение 24 дней подряд. Удивительно, что хотя каждая стимуляция по-прежнему и снижала скорость двигательных реакций, их общая скорость постепенно увеличивалась. В конце чуть больше, чем трёх недель этого режима он возрос от 30 до 40 процентов по сравнению с отправной точкой.

Такой эффект учёные не ожидали. Мыши стали гораздо активнее несмотря на то, что поначалу наблюдалась совершенно противоположная картина.

Существование этого второго эффекта, который связан с долгосрочным повышением уровня серотонина в мозге, может хорошо объяснить, почему антидепрессанты – ингибиторы обратного захвата серотонина, которые повышают его концентрацию в мозге – действуют так медленно. А нужно им около трёх недель, чтобы начать действовать на симптомы депрессии.

Текст: Анна Хоружая

Transient inhibition and long-term facilitation of locomotion by phasic optogenetic activation of serotonin neurons by Patrícia A Correia, Eran Lottem, Dhruba Banerjee, Ana S Machado, Megan R Carey, and Zachary F Mainen eLife. Published online February 2017 doi:10.7554/eLife.20975

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *