Исследователи выявили клетки мозга, отвечающие за чувство разочарования

Фото из открытых источников

Мышь заглядывает в кормушку в ожидании сахарной воды, но ничего не находит. Где-то в её мозге активируется группа клеток. Если через мгновение неожиданно подуть на ту же мышь потоком воздуха, эти клетки почти не мелькнут. Источник этого контраста находится в мозге, и никто раньше его не выделял.

Недавно обнаруженная группа клеток, по-видимому, запрограммирована на единственный тип переживаний – разочарование от неполученной ожидаемой награды. Скопление клеток расположено внутри латеральной хабенулы — небольшой древней структуры, расположенной глубоко в головном мозге.

Эмили Сильвестрак из Университета Орегона (UO), руководит лабораторией, которая отследила источник сигнала. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology.

Исследователи давно знают, что эта область мозга активизируется во время неприятных сюрпризов — внезапного наказания или прекращения получения награды. Благодаря этому она получила прозвище «центр анти-вознаграждения» в мозге. В этом регионе находится множество типов нейронов, и никто до сих пор точно не определил, для чего предназначен каждый из них.

Сильвестрак случайно наткнулась на эти клетки, улавливая случайные сигналы от соседей всякий раз, когда мышь ожидала лакомства. Но ничего не нашла.

В качестве продолжения исследования команда обучила мышей, испытывающих жажду, тыкать носом в освещенное отверстие, чтобы получить глоток сахарной воды. Кана Сузуки, аспирантка лаборатории, записывала активность клеток по мере того, как животные учились ожидать вознаграждения.

Когда привычка закрепилась, кормилца иногда не хватало корма – он делал меньший глоток или ничего не давал. Датчик заставлял клетки светиться при срабатывании, и они загорались в тот момент, когда ожидаемое вознаграждение не поступало.

Сильвестрак описывает эти нейроны как «индикатор разочарования».Они в основном молчали, когда получали ожидаемые награды, но бурно реагировали, когда реальность не соответствовала ожиданиям. 

Скептик мог бы возразить, что клетки просто стреляют во всё неприятное.

Команда добавила несколько действительно неприятных ситуаций — струю воздуха, кратковременное удержание или слабый электрический разряд — и наблюдала за реакцией тех же нейронов.

Клетки, вызывающие разочарование, оставались в основном бездействующими на протяжении всего этого времени. Более широкий спектр нейронов в той же области активировался при каждой угрозе, как показали более ранние исследования.

Такая избирательность имеет свою цель. Упущенная выгода и реальная угроза требуют разной реакции, отметила Сузуки. Различать их — это то, как животные учатся на ошибках, — связь, которую более ранние эксперименты установили с этими сигналами ошибок.

Величина реакции определяется ожиданием. В другом задании два звуковых сигнала указывали мышам, вероятно ли получение вознаграждения или нет. Когда многообещающий тон ни к чему не приводил, клетки реагировали гораздо сильнее. Чем больше было нарушение ожиданий, тем больше была ошибка прогнозирования.

Недавние события подкрепляли тот же расчет. Череда неудач притупляла реакцию на следующую, и в конце концов мыши перестали тыкать в них.

Дофаминовые нейроны в среднем мозге работают в противоположных направлениях: поднимаются при неожиданном приливе и опускаются при разочаровании. Многолетние исследования подтвердили эту асимметрию.

Изменение размера вознаграждения дало наиболее убедительные доказательства. Мыши, обученные ожидать обычного глотка, иногда получали скудный, и клетки расширялись пропорционально недостатку. Если переучить их ожидать щедрого глотка, то та же самая скромная награда превратится в разочарование.

Мозг — это машина предсказаний. Он работает, и именно в процессе коррекции он и работает, а эти клетки, по-видимому, предоставляют эту коррекцию в четкой, специфической форме. Этот механизм выходит из строя в результате ряда нарушений.

При депрессии эта же область мозга, как правило, проявляет повышенную активность, и исследователи уже проверяют, может ли её успокоение облегчить симптомы.

Современные лекарства воздействуют на огромное количество клеток одновременно. Это приводит к побочным эффектам. Привязка конкретной функции к конкретному типу клеток позволяет сузить область применения.

«Если вы изучаете нейропсихиатрическое заболевание, вам нужно знать, какие регуляторы нужно повернуть, чтобы все исправить», — сказала Сильвестрак.

До этой работы ученые знали, что латеральная хабенула передает сигналы разочарования, но не могли отделить ответственные за это клетки от соседних. Теперь появился генетический маркер, позволяющий их идентифицировать – первое точное определение этого конкретного случая в регионе. Получив этот ориентир, лаборатория планирует перестать слушать и начать управлять процессом.

Изменяя активность этих клеток в сторону повышения или понижения, команда надеется выяснить, как они направляют здоровое стремление к вознаграждению и как их сбой может способствовать развитию таких состояний, как зависимость и депрессия.

Для области, которая долгое время рассматривала анти-вознаграждающий центр мозга как единое целое, урок заключается в том, что он говорит разными голосами – и по крайней мере один из них теперь можно услышать отдельно. Эта ясность превращает расплывчатую цель в полезную.