Согласно исследованию, опубликованному 31 августа в журнале Current Biology, крошечная, но важная область в середине мозга действует как переключатель, определяющий, когда животное готово работать за вознаграждение, и когда оно перестает работать.
«Исследование меняет нашу концепцию о данном участке мозга», — говорит старший автор работы Мелисса Уорден, доцент и научный сотрудник кафедры нейробиологии и поведения.
«Это имеет свою роль в сфере психических расстройств, в частности, депрессии и тревоги», — говорит Уорден.
В статье «Tonic Activity in Lateral Habenula Neurons Acts as a Neutral Valence Brake on Reward-Seeking Behavior» освещается роль латеральной габенулы, небольшой области выше таламуса, направляющей информацию более высокого уровня с передней и центральной областям мозга к зонам, производящим нейромедиаторы, такие как серотонин и дофамин.
Точная роль боковой габенулы до сих пор неясна. Новое исследование показывает, что при отключении нейронов в этой области мозга животное работает ради вознаграждения; когда нейроны работают, животное отстраняется, и перестает работать. Эксперименты показали, что боковая габенула включается именно тогда, когда животное насытилось наградой и удовлетворено, или когда оно обнаруживает, что его работа больше не приносит вознаграждения.
Нейробиологи присваивают положительные и отрицательные значения областям мозга в зависимости от их функций. Предыдущая работа показала, что латеральная габенула включается, когда животное находится в депрессивных состояниях, связанных с плохим настроением, меланхолией и тревогой у людей, которые расцениваются как негативные.
«Более общее объяснение хабенулы — это не отрицательное/положительное состояния, а то, хочет ли животное работать или нет», — сказал Уорден.
Это важно, так как нейрохирурги исследуют латеральную габенулу в качестве цели для глубокой стимуляции мозга в качестве лечения тяжелой депрессии. По словам Уордена, поскольку боковая габенула регулирует готовность человека работать за вознаграждение, данное исследование предполагает, что она не может быть хорошей целью для лечения беспокойства, плохого настроения и меланхолии.
Вместо этого латеральная габенула может быть более подходящей мишенью для лечения расстройств, связанных с апатией, когда пациент отключается от мира, сказал Уорден. Хотя депрессия и апатия часто связаны, существуют состояния, обнаруживаемые при некоторых типах шизофрении, когда у пациента локализовано поражение головного мозга, и болезни Паркинсона, при которой апатия присутствует без подавленного состояния.
«Но помимо случаев, когда симптомы проявляются изолированно, — говорит Уорден, — в наши дни основным толчком в изучении психических расстройств является попытка понять, регулируются ли разные симптомы расстройства различными сетями в мозгу, и как это происходит».
В своей работе исследователи использовали мышей, генно-модифицированных таким образом, что клетки в латеральной габенуле флуоресцируют при возбуждении, и прекращают флуоресцировать при неактивности. Волоконно-оптическая нить, расположенная над узлом, собирает и подсчитывает фотоны флуоресценции и обеспечивает запись активности на уровне популяции. Мышей помещали в коробку с отверстием с одной стороны и носиком для воды с другой; когда мышь просовывала голову в отверстие, то получала воду в качестве вознаграждения.
В одном эксперименте клетки латеральной хабенулы демонстрировали устойчивое возбуждение, когда животные прекращали работу, так как уже сполна получили вознаграждение, были удовлетворены и останавивались сами по себе. В другом эксперименте, когда исследователи отключили вознаграждение, после первоначальной настойчивости область мозга стала активной, когда мыши бросили задание. Исследователи обнаружили, что боковая габенула срабатывает именно тогда, когда мышь прекращает действовать.
Исследователи также использовали технологию, называемую оптогенетикой, для контроля активности хабенулы. В этих экспериментах мышей сконструировали так, чтобы они экспрессировали молекулу, которая подавляет активность габенулы в присутствии света. По словам Уордена, блокирование этой области мозга заставило мышей работать дольше, несмотря на получение вознаграждения.
Райан Пост, доктор философии ’20, и Дэвид Балкин, бывший научный сотрудник, оба ранее работавшие в лаборатории Уордена, являются соавторами статьи.
Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения, Нью-Йоркским фондом стволовых клеток, Фондом Альфреда П. Слоана, Фондом Уайтхолла, Фондом исследований мозга и поведения, Фондом семьи Монг и Корнеллским университетом.
Статья была переведена с news.cornell.edu
