Дослідження лікарів показує, як залежність порушує функції мозку

Дослідники гори Синай у співпраці з ученими з Університету Рокфеллера виявили, як кокаїн і морфін захоплюють природні системи винагороди мозку. Їх дослідження, опубліковане в журналі Science 18 квітня, дає нове розуміння нейронних механізмів мозку, залучених до наркотичної залежності. Цей прорив може сприяти фундаментальним дослідженням, клінічній практиці та розробці потенційних методів лікування залежності.

«Хоча ця галузь досліджується десятиліттями, наше дослідження є першим, яке демонструє, що психостимулятори та опіоїди впливають і змінюють функціонування тих самих клітин мозку, які відповідають за обробку природних винагород», — пояснює старший автор Ерік Дж. Нестлер, доктор медичних наук, доктор філософії, професор неврології сім’ї Неш, директор Інституту мозку Фрідмана та декан з академічних питань Школи медицини Ікан на горі Сінай, а також головний науковий співробітник системи охорони здоров’я Маунт-Сінай. «Ці висновки дають пояснення того, як ці препарати можуть заважати нормальній роботі мозку і як це втручання посилюється зі збільшенням впливу наркотиків, щоб в кінцевому підсумку примусово перенаправити поведінку на наркотики — ознака патології залежності».

Дослідження було зосереджено на виявленні конвергентних механізмів залежності на мишачих моделях від двох різних класів наркотиків: кокаїну, психостимулятора, і морфіну, опіоїду. Ця новаторська робота вимагала об’єднання міждисциплінарної команди, організованої доктором Нестлером і давнім співробітником Джеффрі М. Фрідманом, доктором медицини, доктором філософії, професором Мерилін М. Сімпсон з Університету Рокфеллера, дослідником Медичного інституту Говарда Хьюза та співстарший автор дослідження.

Серед його членів було двоє біофізиків: Аліпаша Вазірі, доктор філософії, професор неврології та поведінки в Університеті Рокфеллера та співавтор дослідження, і Тобіас Небауер, доктор філософії, асистент професора-дослідника в Університеті Рокфеллера та співавтор дослідження. Тісно співпрацюючи, команда використовувала набір передових інструментів і методологій, що охоплюють поведінкові, ланцюгові, клітинні та молекулярні сфери нейронауки.

Висновки щодо реакції клітин мозку

Завдяки цим інноваційним зусиллям дослідники змогли відстежити, як окремі нейрони в області переднього мозку, що називається nucleus accumbens, реагують на природні винагороди, такі як їжа та вода, а також на гострий і повторюваний вплив кокаїну та морфіну у спосіб, специфічний для типу клітини. Вони виявили популяцію клітин, що значною мірою перекривається, реагуючи як на наркотики, що викликають звикання, так і на природні винагороди, і продемонстрували, що повторний вплив препаратів поступово порушує здатність клітин нормально функціонувати, в результаті чого поведінка спрямована на пошук наркотиків і відходить від природних винагород.

«Відстежуючи ці клітини, ми показуємо, що подібні клітини не тільки активуються в різних класах винагороди, але також що кокаїн і морфін спочатку викликають сильнішу реакцію, ніж їжа або вода, і це фактично посилюється зі збільшенням впливу», — зазначає один з авторів Калеб Браун. , доктор філософії, колишній інструктор у лабораторії доктора Нестлера, який зараз є науковцем у Дослідницькому інституті психічного здоров’я сім’ї Кемпбелл у Центрі залежностей та психічного здоров’я (CAMH) у Торонто. «Після відмови від наркотиків ці самі клітини демонструють дезорганізовану реакцію на природні винагороди таким чином, що може нагадувати деякі з негативних афективних станів, які спостерігаються при відміні при розладі вживання психоактивних речовин».

Потенційні терапевтичні цілі та майбутні дослідження

Крім того, дослідницька група визначила добре встановлений внутрішньоклітинний сигнальний шлях — mTORC1 — який сприяє порушенню природної обробки винагороди препаратами. У рамках цього відкриття дослідники виявили ген (Rheb), який кодує активатор шляху mTORC1, який може бути посередником у цьому зв’язку, потенційно забезпечуючи нову терапевтичну мішень для майбутніх відкриттів у галузі медицини, яка наразі пропонує мало ефективних методів лікування.

З цією метою дослідницька група планує глибше дослідити клітинну біологію, що лежить в основі нейронауки залежності, щоб краще охарактеризувати молекулярні шляхи, які можуть мати вирішальне значення для фундаментальних досліджень і, зрештою, клінічної практики.

«Завдяки нашій роботі ми також створили знаковий набір даних, який об’єднує спричинену наркотиками нейронну активацію в усьому мозку з відображенням вхідних ланцюгів із прилеглого ядра, що може бути корисним для широкого наукового співтовариства, яке проводить дослідження розладів, пов’язаних із вживанням психоактивних речовин», — говорить Боуен Тан. , інший співавтор дослідження та аспірант лабораторії доктора Фрідмана.

«Ми знали десятиліттями, що природні нагороди, такі як їжа та ліки, що викликають звикання, можуть активувати ту саму область мозку», — каже доктор Фрідман. «Але те, що ми щойно дізналися, це те, що вони впливають на нейронну активність разюче по-різному. Одним із головних висновків тут є те, що наркотики, які викликають звикання, мають патологічний вплив на ці нервові шляхи, який відрізняється, скажімо, від фізіологічної реакції на їжу, коли ви голодні, або випивання склянки води, коли ви відчуваєте спрагу».

«Головна частина наших поточних досліджень буде спрямована на визначення того, як потік мультимодальної інформації включається в обчислення цінностей у клітинах мозку та як цей важливий механізм дозволяє наркотикам обганяти обробку природних винагород, що призводить до залежності», — говорить доктор Nestler.