на главную http://www.myscaner.ru/news.htm


Насекомые ощущают удовольствие с помощью дофамина, как и млекопитающие

Долгое время считалось, что насекомые, в отличие от млекопитающих, получают удовольствие за счет медиатора октопамина, а не дофамина. Однако в последнее время начали появляться данные о том, что это не так и дофамин играет в системе вознаграждения насекомых примерно ту же роль, что и у млекопитающих. Несколько убедительных свидетельств этого были представлены недавно американо-английским коллективом ученых. Система вознаграждения — это нейронные структуры, которые регулируют поведение с помощью приятных ощущений (вознаграждений). Иными словами, из-за того, что какие-то вещи живое существо воспринимает как приятные, оно меняет свое поведение так, чтобы этих приятных вещей добиться. Изначально приятным для организма является то, что способствует выживанию этого организма и вида в целом, прежде всего еда и копуляция. То, что помогает достижению этих первичных наград, тоже воспринимается как приятное и тоже вызывает активацию системы вознаграждения. Например, немного примитивизируя, можно сказать, что люди так любят деньги потому, что деньги гарантируют их обладателю хорошее питание и повышают его шансы на сексуальный успех. Поэтому поведение многих людей изменяется таким образом, чтобы заработать как можно больше денег, и во многом это происходит благодаря системе вознаграждения. Работа системы вознаграждения тесно связана с возникновением условных рефлексов. Возьмем классический эксперимент Павлова. У собаки вырабатывают рефлекс, приучая ее к тому, что перед тем, как ей дадут пищу, прозвенит звонок. В результате уже при звоне звонка у животного начинает выделяться слюна, и звонку этому собака радуется так же, как и еде, — то есть она начинает воспринимать нейтральный стимул (звонок) как вознаграждение. Cовершенно очевидно, что система вознаграждения играет огромную роль в процессах обучения, возникновения ассоциаций, распознавания и возникновения памяти. Та же собака для того, чтобы полюбить звонок, должна была сначала научиться распознавать его, ассоциировать с появлением пищи и, наконец, запомнить. Очень сильно упрощая, систему вознаграждения можно представить просто как разветвленную цепочку нейронов, передающих друг другу сигналы с помощью тех или иных нейромедиаторов. В зависимости от того, что за медиатор используется и какие рецепторы к нему присутствуют у следующего в цепочке нейрона, сигнал может быть возбуждающим или тормозным. У млекопитающих система вознаграждения подробно исследована, в том числе хорошо известно, что основной ее медиатор — дофамин. Иными словами, при передаче сигналов в цепочке нейронов ключевую роль играют сигналы, передаваемые с помощью дофамина. Даже просто возбуждение дофаминовых нейронов в соответствующей области мозга будет доставлять организму удовольствие. Например, условные рефлексы у собаки вырабатываются не только на пищу, но и на непосредственное возбуждение этих нейронов. Однако как организована система вознаграждения у других видов живых существ, например у насекомых, известно гораздо хуже. До недавнего времени считалось, что вместо дофамина в системе вознаграждения насекомых используется другой медиатор — октопамин (см. octopamine). Только недавно начали появляться данные, свидетельствующие о том, что и дофамин там играет немалую роль. Группа исследователей из США и Великобритании подробно изучила роль этих двух медиаторов в системе вознаграждения плодовой мушки дрозофилы и показала, что дофамин для этой системы едва ли не более важен, чем октопамин. Чтобы выяснить, какую роль играет какое-то вещество в каком-то процессе, иногда достаточно просто посмотреть, как будет протекать процесс без этого вещества. Поэтому первым делом исследователи убрали октопамин из нейронов системы вознаграждения, выключив его синтез в этих нейронах с помощью замечательной методики под названием GAL4/UAS, которая благодаря сложным генетическим манипуляциям позволяет избирательно включать и выключать необходимые гены в той или иной, сколь угодно малой, популяции клеток. Теперь надо было посмотреть, как же изменится работа системы вознаграждения «безоктопаминовых» мух. Для этого ученые провели эксперимент, в котором предъявляли мухам еду (в данном случае сахарозу) одновременно с неким нейтральным запахом, а затем смотрели, выработается ли у насекомых условный рефлекс на этот запах, начнут ли они воспринимать его как нечто приятное и лететь по направлению к его источнику. (Данный запах будет таким же вторичным вознаграждением для мух, как деньги в вышеприведенных примерах для людей или звонки — для собак.) Если мухи будут выбирать этот запах — значит, система вознаграждения у них работает нормально. Если нет — значит, в этой системе возникли перебои, и теперь надо выяснять, что именно в ней разладилось. Абсолютно логично было предположить, что в отсутствие октопамина вся работа системы вознаграждения пойдет наперекосяк и никакой такой повышенной любви к нейтральному запаху мухи показывать не будут. Но не тут-то было! К изумлению ученых оказалось, что достоверных различий между безоктопаминовыми и контрольными мухами в этих тестах нет (рис. 1, левый график). Неужели все предыдущие исследования, свидетельствующие о важной роли октопамина в работе системы подкрепления, оказались неверными? Нет, это было крайне маловероятно: слишком много было этих исследований и слишком достоверны были их результаты. Поэтому ученые предположили, что дело тут в более тонких вещах. У пищи есть множество характеристик, главные из которых — вкус и питательная ценность. Что если каждая из этих характеристик оценивается системой вознаграждения по отдельности? Например, сладкий вкус ощущается как приятный с помощью октопамина, а питательность воспринимается как вознаграждение безо всякого участия этого медиатора? В этом случае, получив в качестве первичной награды питательную и сладкую сахарозу, безоктопаминовые мухи, пусть и не разберутся, насколько приятен сладкий вкус этой пищи, всё же получат достаточно положительных эмоций в связи с ее питательной ценностью и полетят в направлении связанного с ней запаха. Если же им предложить какую-нибудь непитательную пищу, то они, какой бы сладкой она ни была, не получат от нее никакого удовольствия и к связанному с нею запаху тоже останутся равнодушны. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые провели аналогичный предыдущему эксперимент, но уже не с сахарозой, а с арабинозой — сладкой, но не питательной для мух пищей. И — да! — безоктопаминовые мухи безо всякого пыла реагировали как на арабинозу, так и на связанный с нею запах (рис. 1, правый график). Это означало, что приятность сладкого вкуса у этих насекомых определяет именно октопамин, а вот питательность пищи оценивается каким-то другим способом. Теперь надо было понять, что именно дает мухам «октопаминовое удовольствие». Может ли октопамин сам по себе, без помощи других медиаторов, вызвать у мухи любовь к тому или иному вторичному вознаграждению аналогично тому, как это делает дофамин у млекопитающих? Или октопаминовое удовольствие — это всего лишь одна из не самых важных шестеренок в сложно устроенной системе вознаграждения? Узнать это довольно просто. Ученые создали (опять же, на основе GAL4/UAS-методики) линию мух, у которых октопаминовые нейроны возбуждались при температуре выше 25°C. Этим мухам предъявляли некий нейтральный запах, активировали (при помощи повышения окружающей температуры) октопаминовые нейроны, а затем проверяли, полюбят ли насекомые этот запах или останутся к нему равнодушны. Вначале всё шло замечательно: мухи, протестированные через три минуты после активации октопаминовых нейронов, прекрасно запоминали нейтральный запах и летели в направлении его источника. Однако довольно быстро любовь к этому запаху стиралась из памяти насекомых и уже через три часа после активации октопаминовых нейронов полностью сходила на нет (рис. 2). Это означало, что октопамин действительно играет некую роль в выработке условных рефлексов и возникновении памяти, но роль эта краткосрочная, и без поддержания с помощью каких-то других механизмов все произошедшие в мушиной нервной системе изменения исчезают без следа.

Итак, данные, полученные в этой работе, показали, что основную роль в системе вознаграждения у насекомых играет дофамин, октопамин же — это просто дополнительный «рычажок», который, конечно, связан с получением удовольствия, но роль которого гораздо меньше, чем таковая для дофамина. Из этого следуют как минимум два важных вывода.

Во-первых, система вознаграждения у насекомых (и, возможно, вообще беспозвоночных) гораздо ближе к таковой у млекопитающих, чем казалось раньше. Значит, изучение работы этой системы на чрезвычайно любимых всеми биологами дрозофилах может быть полезно и для понимания процессов, происходящих в организме млекопитающих и людей в том числе.

Во-вторых, из этой работы становится понятно, насколько важно разностороннее исследование для правильного понимания происходящих в организме процессов и насколько важно не прекращать изучение проблемы даже тогда, когда кажется, что всё с ней уже понятно. Ведь, например, прежние данные, которые говорили о важности октопамина в работе системы вознаграждения, были абсолютно верными — просто неполными, и если бы исследования в этой области были прекращены, мы до сих пор бы думали, что октопамин играет в этой системе главную роль.

 

Источник: http://mixednews.ru


 Биоимпедансметрия - определение параметров водного, белкового и липидного обмена организма,  оценка и прогноз рисков развития  ряда заболеваний катаболической направленности (дестабилизация клеточных мембран) и метаболических нарушений