Нейронная цепь компульсивного поведения: открытие для понимания ОКР и зависимости

Недавнее исследование, проведенное в Каролинском институте, пролило свет на один из самых загадочных аспектов поведения как животных, так и человека: почему мы иногда застреваем в определенных действиях, выполняя их снова и снова, даже когда это не приносит пользы или даже вредно. Ученые определили конкретную нейронную цепь в мозге, которая способна переключать поведение в своего рода «режим повтора», заставляя организм неустанно повторять одни и те же действия, независимо от наличия или отсутствия вознаграждения. Это открытие имеет огромное значение для понимания таких состояний, как обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР) и зависимость.

Нейронная цепь компульсивного поведения: открытие механизма

Исследователи сосредоточили свое внимание на сложной сети нервных путей, начинающейся в nucleus accumbens (прилежащем ядре) – ключевой области мозга, входящей в систему вознаграждения. Оттуда этот путь ведет к гипоталамусу, а затем передает сигнал дальше, в lateral habenula (латеральную habenula). Латеральная habenula известна своей ролью в обработке неприятных или аверсивных переживаний.

Используя оптогенетику – передовой метод, позволяющий контролировать активность нервных клеток с помощью света, – ученые смогли выборочно активировать эту нейронную цепь у мышей. Результаты оказались поразительными: активация этого пути привела к возникновению у грызунов негативного внутреннего состояния. Это состояние, в свою очередь, заставляло их проявлять навязчивое, повторяющееся поведение, такое как бесцельное копание и нюханье, даже когда им предлагалась пища или другие желаемые награды.

«Мы идентифицировали мозговую цепь, которая может переключать поведение в повторяющийся режим. Это помогает нам понять, как возникают компульсивные действия, и может способствовать пониманию таких состояний, как обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР) и зависимость», – говорит Константинос Мелетис, профессор Департамента нейронаук Каролинского института, который руководил исследованием вместе с Даниэлой Кальвигиони, доцентом того же департамента.

Как работает негативное состояние?

Исследование показало, что многократные активации цепи между nucleus accumbens и гипоталамусом постепенно индуцируют негативное внутреннее состояние. Это состояние настолько сильно, что заставляет мышей отдавать приоритет повторяющимся действиям, игнорируя при этом свои естественные потребности и мотивации, такие как поиск пищи или социальное взаимодействие.

Важным моментом стало то, что когда исследователи смогли отключить релейную часть цепи – связь между гипоталамусом и habenula – компульсивное поведение полностью исчезло. Это говорит о критической роли данного участка в поддержании навязчивых действий.

«Это дает нам новое понимание того, как мозг может отдавать приоритет одним видам поведения над другими, даже когда эти действия нефункциональны или не приносят вознаграждения», – отмечает Константинос Мелетис.

Терапевтический потенциал: ключ к лечению ОКР и зависимости?

Обнаруженная нейронная цепь предоставляет ценные сведения о биологических механизмах, лежащих в основе компульсивного поведения, которое является отличительной чертой как ОКР, так и различных форм зависимости. Понимание того, как эта цепь функционирует и как она может быть нарушена, открывает новые перспективы для разработки более эффективных методов лечения.

Ключевые факты исследования:

• Триггер повторения: Активация цепи nucleus accumbens–гипоталамус–habenula заставляет животных переходить в режим повторяющихся действий.
• Негативное состояние: Повторяющаяся стимуляция вызывает негативное внутреннее состояние, которое подавляет естественные мотивации.
• Терапевтическая перспектива: Блокирование релея гипоталамус–habenula останавливает компульсивное поведение, что дает намеки для исследований ОКР и зависимости.

Исследователи использовали комбинацию передовых методов, включая генетические инструменты для идентификации и отслеживания специфических нервных клеток, методы измерения активности мозга, оптогенетику для управления активностью нейронов и различные поведенческие тесты. Такая комплексная методология позволила точно связать компульсивноподобное поведение с конкретными мозговыми цепями.

Научный контекст и терминология

Nucleus accumbens (Прилежащее ядро): Часть вентрального стриатума, играющая центральную роль в системе вознаграждения, мотивации и подкрепления. Стимуляция этой области вызывает чувство удовольствия и поощряет определенное поведение.

Hypothalamus (Гипоталамус): Область в промежуточном мозге, отвечающая за регуляцию множества жизненно важных функций, таких как температура тела, голод, жажда, циркадные ритмы, а также участвующая в эмоциональных реакциях и регулировании эндокринной системы.

Lateral habenula (Латеральная habenula): Небольшая структура в мезэнцефалоне, известная своей ролью в обработке негативных стимулов, неудач и предсказании негативных последствий. Часто ассоциируется с депрессивными состояниями.

Optogenetics (Оптогенетика): Методология, использующая свет для контроля и модуляции активности генетически модифицированных клеток. Она позволяет исследователям включать или выключать определенные нейроны или нейронные цепи, чтобы изучить их функцию.

Stereotyped behavior (Стереотипное поведение): Повторяющиеся, неизменные поведенческие паттерны, которые могут быть вызваны различными факторами, включая стресс, лекарства или неврологические расстройства.

Compulsivelike behaviors (Компульсивноподобное поведение): Повторяющиеся действия, которые выполняются насильственно и часто без очевидной цели или вознаграждения, характерные для состояний, таких как ОКР.

Esr1+ LHA neurons: Обозначение нейронов в латеральной части гипоталамуса (LHA), которые экспрессируют рецептор эстрадиола 1 (Esr1). Эти нейроны играют роль в передаче сигналов, связанных с аверсивными состояниями.

Tac1+ striosomal ACB projection: Проекция нейронов из стриатомной области прилежащего ядра (ACB), которые экспрессируют тахикинин-1 (Tac1). Эта проекция нацелена на аверсивные нейроны в гипоталамусе и habenula.

«Наши выводы раскрывают дискретную проекцию из стриатомных клеток Tac1+ в прилежащем ядре, которая нацелена на аверсивную цепь Esr1+ в гипоталамусе и habenula. Эта цепь играет ключевую роль в усилении стереотипного и компульсивноподобного поведения, отдавая ему предпочтение перед целенаправленными действиями», – говорится в статье.

«Мы обнаружили, что активация проекции D1+ в прилежащем ядре к гипоталамусу или ингибирование нейронов гипоталамус–habenula, определенных по входным сигналам из прилежащего ядра, могут вызывать независимое от вознаграждения компульсивноподобное поведение, обобщающееся в различных контекстах. Мы выяснили, что это сложное, но стереотипное поведение конкурирует с высоко мотивированными состояниями и может подавлять стремление к естественным вознаграждениям или социальным взаимодействиям.»

– Одно из ключевых утверждений исследования

Исследование, финансируемое несколькими авторитетными шведскими фондами, включая Шведский исследовательский совет, Фонд Кнута и Алисы Валленберг, а также Фонды Веннер-Грен, StratNeuro и Шведский фонд мозга, не выявило никаких конфликтов интересов со стороны исследователей.

Это новаторское исследование, опубликованное в журнале Science Advances, не только углубляет наше понимание фундаментальных механизмов работы мозга, но и открывает двери для разработки новых терапевтических стратегий, направленных на коррекцию дезадаптивного компульсивного поведения, которое столь разрушительно сказывается на жизни миллионов людей.