Впервые американским нейрофизиологам удалось выделить в мозге мышей особую цепочку нейронов, уровень активности которой отражает вероятность того, станет ли грызун в будущем алкоголиком и будет ли он часто впадать в запои. На это потребуется всего несколько недель. Результаты исследований опубликованы в научном журнале Science.
«Я надеюсь, что наша работа станет большим прорывом в изучении алкоголизма, — прокомментировала одна из авторов исследования — нейрофизиолог из Института Солка (США) Кей Тай. — Нам впервые удалось найти такую область мозга, активность которой очень точно предсказывает, станет ли мышь алкоголиком за несколько недель до того, как это реально произойдет».
Она пояснила, что за последнее десятилетие нейрофизиологи и генетики получили множество указаний на то, что алкоголизм и запойное пьянство возникают не только, как было принято считать, из-за слабой воли человека или других проблем с характером и поведением. Этому способствуют появления мутаций в генах, связанных с импульсивным поведением, метаболизмом спиртов и работой центра удовольствия в мозге.
В частности, появление определенных мутаций в гене PDRM2, который отвечает за развитие клеток мозга на первых этапах жизни человека, приводит к развитию самых тяжелых форм алкогольной зависимости и значительно повышает шансы на то, что их носитель будет впадать в запои. Аналогичным образом на поведение человека влияют различные неблагоприятные вариации в генах KLB и FGF21, отвечающие за метаболизм сахаров и реакцию на сладкое.
По словам Тай, открытие всех этих мутаций не давало ученым ответа на главный вопрос — как именно развивается алкоголизм, какие области мозга за это отвечают и почему далеко не все носители неблагополучных вариаций генов впадают в запои и пьют чрезмерно много.
Эксперты получили ответ на все эти вопросы, изучая, как меняется работа мозга мышей во время длительных запоев, и как эти изменения могут влиять на развитие алкогольной зависимости.
Модификация ДНК
Для проведения этих экспериментов ученые вырастили особую породу генетически модифицированных мышей, чьи нервные клетки вырабатывали вспышки света при отправке сигналов в другие нейроны. Приучив этих грызунов к алкоголю, ученые наблюдали за тем, как меняется работа их мозга при первом и последующих приемах спиртного, дожидаясь развития полноценного алкоголизма.
Его появление они проверяли простым способом: в некоторых случаях биологи в поилку со спиртом добавляли хинин, очень горькое вещество. Здоровые грызуны избегают подобного коктейля из-за его неприятного вкуса, тогда как животные-алкоголики игнорируют эти ощущения и продолжают пить.
Анализируя собранные данные, Тай и ее коллеги натолкнулись на удивительную закономерность. Оказалось, что вероятность развития алкоголизма у того или иного грызуна можно было вычислить в тот момент, когда он впервые пробовал алкоголь, наблюдая за активностью одной конкретной цепочки нейронов в их мозге.
Она соединяет префронтальную кору и так называемое центральное серое вещество среднего мозга. Первый регион отвечает за работу чувства самоконтроля и рациональное мышление, а второй — за обработку болевых ощущений. Как показали наблюдения ученых, высокий уровень активности этого набора нейронов был связан с крайне малой вероятностью развития алкоголизма и впадения в запои, а низкий почти гарантированно приводил к этому.
Руководствуясь этой идеей, специалисты модифицировали ДНК мышей таким образом, что эту цепочку нервных клеток можно было включать или отключать, обстреливая их вспышками света. Последующие опыты показали, что стимуляция активности этого набора нервных клеток заставляла сильно пьющих мышей отказываться от спиртного даже в тех случаях, когда хинин отсутствовал в поилке, тогда как его принудительное отключение превращало даже самых больших трезвенников среди грызунов в заядлых алкоголиков.
В ближайшее время ученые планируют проверить, существует ли аналогичная область в мозге человека, а также выяснить, отвечает ли она за развитие других форм зависимости, в том числе от табака и наркотиков. Тай и ее коллеги рассчитывают, что эти опыты помогут создать препараты, способные защитить от подобной участи людей, генетически предрасположенных к развитию алкоголизма.