Социальная изоляция и чувство голода имеют общие «корни» в системе вознаграждения

Еще Аристотель в своих трактатах отмечал что «человек по природе существо общественное», с этим утверждением трудно спорить. Ученые Массачусетского университета решили выяснить насколько потребность в общении можно назвать базовой, сравнив с другой жизненно важной потребностью – голодом. Полученные результаты оказались весьма занятными, показали некоторые механизмы работы мозга. Исследование опубликовано в топовом Nature Neuroscience.

Система вознаграждения (reward system) – это комплекс структур мозга, который имеет огромное влияние на поведение: при удовлетворении потребностей возникают положительные эмоции, что заставляет нас двигаться к поставленной цели. Мышление, планирование, возможность принятия обдуманных решений стали для человека обыденными инструментами благодаря развитию этой системы.

С этимифункциями связаны несколько областей, и некоторые из них, например, орбитофронтальная кора (ОФК), представляют собойчасти более обширных анатомических структур – например, префронтальной коры (ПФК) или лобных долей. Хотя по полям Бродманна (карта участков коры, различающихся по своим тканевым свойствам) граница определена, субрегионы ПФК не совсем четко можно разделить электрофизиологически, так как связи между различными областями могут идти как в одну, так и в другую сторону, и разделить их не представляется возможным.

Вернемся к орбитофронтальной коре. Она ответственна за оценку выгоды от принятых решений, как бы «собирая» воедино доступные источники информации: сенсорные, вкусовые, обонятельные, слуховые сигналы, воспоминания о прошлом опыте, возможные ожидания и трудности, с которыми можно столкнуться на пути к удовлетворению потребности. Например, вы спешите, но хотите выпить кофе. Можно пойти в ближайшее кафе, но вы вспоминаете, что уже там были, и кофе невкусный и необоснованно дорогой, можно пройти дальше и гарантированно выпить вкусный кофе… Но вы опаздываете, и решаете выпить кофе вообще где-то в другом месте.

Размер ПФК у различных животных. Credit: Dale Purves et al. Neuroscience Six Edidion//Oxford University Press//2018//P: 727 

Помимо всех перечисленных источников информации ОФК так же получает данные от дофаминергических нейронов, что находятся в структурах среднего мозга. Их последовательности, цепи и называются дофаминергическими путями. В исследовании группы американских ученых из Массачусетского университета во главе с Ливией Томовой (Livia Tomova) изучались процессы, происходящие при влиянии голода и социальной изоляции. В результате ученые получили данные о том, что как при десятичасовой изоляции, так и при десятичасовом голодании активируются нейроны вентральной области покрышки и черной субстанции. Именно эти структуры входят в состав мезолимбического пути.

Схема дофаминергических путей в мозге. Credit: Размер ПФК у различных животных. Credit: Dale Purves et al. Neuroscience Six Edidion//Oxford University Press//2018//P: 727

Само исследование состояло из нескольких этапов. В нем участвовало 40 добровольцев, которым предложили пройти три теста в разные дни. Перед первым тестом добровольцев предварительно изолировали от любого общения в течение 10 часов. Перед вторым тестом участников изолировали от еды, используя тот же временной промежуток, в третьем – не ограничивали вообще.

После каждого из этих тестов участникам предстояло пройти функциональную МРТ с изображениями, на которых демонстрировались радостные встречи с друзьями, еда, а также контрольные снимки с цветами. После каждого блока испытуемым задавали вопрос о том, как сильно они хотят есть/общаться/красивые ли цветы.

Схема эксперимента: после теста участникам показывали разные картинки по несколько секунд, после чего спрашивали об их желании/пообщаться (или насколько красивыми им показались цветы). В это время записывалась фМРТ. Credit: Livia Tomova et al. / Nature Neuroscience 2020

Логично, что после социальной изоляции, как и после голода, повышалось желание пообщаться с друзьями/поесть соответственно (p < 0,001). По опросникам, которые участники также заполняли ранее, удалось показать, что уровень дискомфорта повышается.

При анализе ученые не обнаружили статистически значимых отличий в реакциях при сравнении «изолированных» испытуемых на предъявляемые фото друзей и контрольной группы, поэтому в дальнейшем сравнивались показания активности мозга людей после изоляции с активностью после голодовки. Необходимо отметить, что активность области среднего мозга коррелировала с желаниями поесть\пообщаться. Причем, рисунки (паттерны) активности мозга в обоих экспериментах с лишением оказались сильно похожими Далее для анализа общих паттернов воспользовались мультивоксельным анализом (p = 0,025).

Так же ученые исследовалиактивность других структур, что входят в состав системы вознаграждения: полосатого тела (чечевицеобразное, хвостатое, прилежащее ядра), миндалины, островковой доли, орбитофронтальной коры и ограды. Именно в эти структуры попадает дофамин из области вентральной покрышки и черной субстанции (то есть среднего мозга). После изоляции была статистически заметна разница в хвостатом ядре и орбитофронтальной коре, при голодании же затрагивались в основном другие структуры – миндалина, прилежащие ядро, ограда, хвостатое ядро.

То есть система вознаграждения играет важную роль не только в удовлетворении базовых потребностей. Лучшее понимание механизмов работы этой системы может открыть новые пути лечения зависимостей, шизофрении или ОКР.

Текст:ЕкатеринаПолищук

Acute social isolation evokes midbrain craving responses similar to hunger by Livia Tomova, Kimberly L. Wang, Todd Thompson, Gillian A. Matthews, Atsushi Takahashi, Kay M. Tye & Rebecca Saxe in Nature Neuroscience. Published November 2020.

https://doi.org/10.1038/s41593-020-00742-z