Целевое разрушение воспоминаний снизило тягу крыс к кокаину

Со времен экспериментов Павлова над собаками известно, что в мозгу формируются устойчивые связи между определенным действием и сопутствующими ему факторами окружающей среды, и таким образом регулирует поведение. Эксперименты русского нейрофизиолога начала ХХ века наглядно продемонстрировали, что если регулярно звонить в колокольчик, а затем кормить собаку, она запомнит связь «колокольчик-еда» и в следующий раз при звуках колокольчика будет искать еду.

То же самое верно для наркотиков. Употребление кокаина ведет к формированию долговременных воспоминаний о факторах окружающей среды, ассоциированных с его употреблением. И в следующий раз при возникновении тех же факторов наркоман начинает испытывать тягу к наркотику, так как в его мозге сформирована устойчивая связь. Следовательно, чтобы справиться с этим — нужно работать с причиной, т.е. силой воспоминаний о факторах среды, ассоциированных с наркотиками. Ученым даже известен способ, как это сделать — предъявлять сами факторы, но не наркотик много раз, так чтобы связь между тем и другим ослабела. Такой метод — так называемая экспозиционная терапия — применяется при лечении фобий и зависимостей. Но эффективность ее за стенами лечебного кабинета не слишком высока, а нейронные механизмы этого явления ранее не были известны.

Новое исследование, опубликованное в Cell Reports, показало, что, если целенаправленно разрушать нейронные пути, ответственные за связь факторов окружающей среды с употреблением кокаина, то тяга к наркотику, а значит и вероятность рецидива, значительно сокращается, по крайней мере у крыс.

Ученые провели с животными серию экспериментов. Сначала крысы, как и когда-то собаки Павлова, нажимали на рычаг и получали инъекцию кокаина, одновременно слыша специфический звук и видя мигание лампочки. Так у них в голове формировались воспоминания о том, что доза кокаина связана со звуком и включением лампочки. Через 10 дней формировалась связь, и когда им просто включали лампочку и сигнал, но не давали кокаин, они начинали искать рычаг, на который следует нажать. То есть сигналы внешней среды вызывали у них желание совершить действие, которое ассоциировалось с этими сигналами в прошлом.

Затем этих крыс подвергали «терапии», призванной разрушить нейронную связь между сигналами и наркотиком. Их продолжали стимулировать теми же звуками и светом — доводя число стимулирующих событий до нескольких десятков — но кокаин упорно не давали. В итоге, где-то 120 подобных событий спустя, крысы переставали искать наркотик – следовательно, память о связи кокаинового удовольствия в связи с определенными звуковыми и световыми сигналами разрушались. Все эксперименты повторяли с контрольной группой, которая на первом этапе получала только солевой раствор. Как и обычно в случае с экспозиционной терапией, будучи помещены в другую среду, многие из крыс-кокаинщиц вновь возвращались к аддиктивной реакции на соответствующие стимулы.

Затем у обоих групп извлекли мозг и изготовили из него препарат живой ткани «в пробирке», выделили в нем участок таламо-миндалины (так как предыдущие исследования уже показали, что именно там, в синапсах, соединяющих таламус и миндалину, формируется реакция на воспоминания, вызванные звуковыми стимулами). В этих участках мозга крыс, употреблявишх и не употреблявших кокаин, записали электрические токи отдельных наиболее важных нейронов. В итоге, у тех, кто принимал наркотик, активность токов в таламо-миндалине была высокой. Но у тех, в ком воспоминания о связи кокаиновой дозы с экспериментальным стимулом была разрушена, электрическая активность была намного ниже, практически на уровне контрольной группы. Это указывает на то, что связь со стимулом в этой области мозга ослабела.

Так ученые выяснили, что воспоминания о факторах внешней среды, связанных с приемом наркотиков, формируются в синапсах между медиальным коленчатым телом таламуса – мозговым коммутатором звука – и латеральной миндалиной.

Чтобы показать связь между этими воспоминаниями, ассоциированными с сигналом, и поиском наркотиков, исследователи воспользовались оптогенетикой. Внедрив при помощи аденоассоциированного вируса в синапсы, связывающие нейроны медиального коленчатого тела таламуса с латеральной миндалиной, белки каналродопсины, активирующиеся при воздействии синего света, ученые смогли по желанию активировать или подавалять нужные нейроны. С помощью световых импульсов они на длительное время (>15 минут) ингибировали нейроны в миндалине и таламусе у крыс, ранее сформировавших привычку принимать кокаин под воздействием света и звука. В результате такие крысы стали значительно реже нажимать на «кокаиновый» рычаг в клетке, когда слышали звук и видели световой сигнал. То есть, подавление работы таламо-миндалиевых синапсов работало также как экспозиционная терапия — разрушало связь между тягой к наркотику и факторами внешней среды.

Так, исследование показало, что стимуляция кокаином вызывает активацию синапсов в таламусе и миндалине, что приводит к поиску наркотиков. Но если эту связь разрушить при помощи долговременной ингибиции синапсов, тяга к наркотику ослабевает. Это может стать перспективной основой терапии наркотических аддикций у людей.

Миндалина задействована во множестве когнитивных процессов. Она не только отвечает за формирование аддикции к наркотикам, но и помогает мозгу обманщика адаптироваться к постоянной лжи.