Кредит: Шаттерсток
Способность доводить начатое до конца, даже когда препятствия множатся, — один из самых загадочных аспектов человеческой психики. Особенно остро вопрос встает при таких состояниях, как депрессия, зависимость или синдром дефицита внимания и гиперактивности, где утрата мотивации становится клинической проблемой. Тем не менее учёные долго не могли понять, какие именно мозговые структуры отвечают за преодоление этих мотивационных кризисов.
Теперь исследователи из Нагойского университета в Японии представили доказательства того, что ключевая роль здесь принадлежит нейронам, синтезирующим орексин. Эти клетки давно известны как регуляторы жизненно важных функций — от сна и аппетита до расхода энергии. Ранее высказывались предположения, что они могут влиять и на мотивацию, однако их конкретный вклад оставался неопределённым. Как показала работа, выполненная под руководством доцента Хироюки Мидзогучи и почётного профессора Киёфуми Ямады из Высшей школы медицины, именно орексиновые нейроны выступают необходимым звеном в поддержании устойчивого стремления к цели. Результаты экспериментальной работы опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS).
В рамках исследования учёные сосредоточились на том, как изменения активности орексиновых нейронов влияют на поведение крыс, стремящихся получить пищевое вознаграждение. Выбор животных был неслучаен: крысы, в отличие от мышей, обладают более выраженными способностями к обучению и лучше справляются со сложными поведенческими задачами. Однако манипулировать именно орексиновыми клетками у крыс долгое время было крайне трудно — точное воздействие на них считалось почти невозможным.
Клетки мозга, определяющие решимость продолжать движение к цели
Эту проблему удалось решить созданием особой генетической линии — так называемых «орексин-Кре» крыс. Данная модель открыла возможность избирательно нацеливаться на нейроны, продуцирующие орексин, и управлять их работой. В ходе первой серии опытов применялась хемогенетика — метод, позволяющий активировать клетки. Крыс помещали в тест с прогрессивным соотношением, где для получения каждого следующего вознаграждения требовалось совершать всё больше прикосновений.
Момент, когда животное прекращало попытки, известный как точка остановки, служил количественной мерой мотивационной силы. Выяснилось, что у крыс с искусственно активированными орексиновыми нейронами эта точка оказывалась значительно выше: они были готовы выполнять больший объём работы ради награды. Напротив, у особей с избирательно разрушенными орексиновыми клетками мотивация резко падала — точки остановки снижались, а животные быстро оставляли попытки.
Чтобы наблюдать за динамикой нейронной активности в реальном времени, команда применила волоконную фотометрию. Эта техника позволила регистрировать изменения в работе орексиновых нейронов в тот момент, когда крысы ожидали появление еды и потребляли её. Оказалось, что активность этих клеток плавно нарастала по мере ожидания вознаграждения, а после его получения быстро угасала. Однако, если ожидаемая пища не появлялась, уровень активности оставался стабильно высоким, как бы сигнализируя о сохранении устремлённости.
Примечательно, что сила реакции усиливалась по мере роста требуемых усилий. По мнению авторов, такая закономерность указывает на то, как мозг связывает ожидание вознаграждения с предстоящими усилиями.
Для подтверждения прямой причинно-следственной связи исследователи обратились к оптогенетике — методу, позволяющему включать или выключать нейроны с помощью света. Когда активность орексиновых нейронов подавлялась в момент ожидания награды, поведение крыс становилось заметно менее целеустремлённым: животным требовалось больше времени для выполнения задач, а точки остановки уменьшались. Интересно, что попытка дополнительно стимулировать эти нейроны возбуждающим белком не приводила к дальнейшему росту работоспособности. Таким образом, орексин выступает скорее необходимым условием мотивации, чем её усилителем.
ормального уровня может оказаться недостаточным для создания дополнительной мотивации. Потребуются дополнительные исследования, чтобы определить, почему эффекты неравномерны, и повлиять на результаты таких факторов, как продолжительность или характер активности.
Мидзогучи утверждал: «Наше исследование показало значительные изменения в активности нейронов орексина в зависимости от ожидаемого вознаграждения и требуемых тенденций, что указывает на потенциальный механизм преобразования ожиданий в устойчивые действия».
Понимание мотивации потерь
Будущие исследования будут изучать цепи мозга, которые отправляют информацию нейронам орексина и получают сигналы от них. Более четкое понимание того, как функционируют нейроны, может в конечном итоге обеспечить новые способы ограничения мотивационного дефицита, включая факторы мотивации и трудности с поддержанием этого целенаправленного поведения.
Эта работа поддержана грантом на научные исследования [22K19749; 23К27360; и 23H02669 (2023)]; Медицинский исследовательский фонд «СЕНШИН»; Фонд Найто, Япония; Научный фонд Такеда, Япония; СРФ, Япония; Фонд Асахи Гласс, Япония; Мемориальный фонд Мисима Каюн, Япония; Фонд медицинских наук Као, Япония; и AMED, Япония (JP21wm0425014).