Загадка дофамина. Фрагмент 1. Открытие "центров удовольствия"

Французский психоневролог Самуэль Фенше был национальной знаменитостью. Он возглавлял больницу Святой Маргариты, одну из крупнейших психиатрических лечебниц в Европе. В своей клинической практике он использовал новейшие достижения психиатрии, психофармакологии, нейробиологии и самое современное медицинское оборудование. Слава о его клинике гремела на всю страну, вызывая одновременно волны восхищения и яростной критики.

Но знаменит он был не только этим. В определенный момент жизни он стал звездой шахматного мира. Его восхождение было стремительным и неожиданным. Довольно легко расправляясь с шахматными чемпионами он, в конце концов, победил в схватке с шахматным компьютером DEEP BLUE IV. И всем этим он был обязан маленькому секрету, о котором почти никто не знал, – секрету, связанному с мозгом.

Возможно, вы и не слышали никогда о Самуэле Фенше. В этом нет ничего странного. Ведь он всего лишь герой романа Бернара Вербера «Последний секрет». Фенше с помощью русских нейрохирургов сделал операцию по вживлению в мозг микроэлектрода, стимулирующего т.наз. центр вознаграждения, и мог мотивировать себя на достижение любых целей, которые считал привлекательными.

Обложка книги Бернара Вербера "Последний секрет"

Не смотря на почти фантастический сюжет книги Вербера, вживление в головной мозг электродов и последующая стимуляция отдельных его зон весьма распространенный метод исследования и лечения в научной и клинической практике. А открытие в середине 50-х годов т.наз. «центра удовольствия» в мозге животных (а впоследствии и человека) стало научной и культурной сенсацией, наделав много шума.

Исследователи мозга всегда испытывали множество трудностей. Во-первых, потому, что мозг надежно защищен черепной коробкой и, чтобы добраться до него, нужно проникнуть сквозь эту защиту. Во-вторых, мозг – один из самых сложных на Земле объектов для изучения. По крайней мере, так заявляют сами исследователи. Даже сегодня некоторые области головного мозга и процессы, в нем протекающие, остаются весьма загадочными. И, в-третьих, не всегда наши актуальные теоретические представления о работе мозга позволяют правильно интерпретировать результаты научных экспериментов. Появляются все новые теории и концепции, изменяющие наш взгляд на исследуемый предмет. Со всеми этими трудностями пришлось столкнуться канадским нейробиологам университета Макгила Джеймсу Олдсу и Питеру Милнеру, открывшим центр вознаграждения в мозге лабораторной крысы в 1954 году.

Ученые использовали электростимуляцию – метод, предполагавший вживление в отдельные области мозга микроэлектродов. Метод был изобрел швейцарским физиологом Вальтером Гессом в 1924 году. Исследуя головной мозг кошки, он установил, что впрыскиванием определенных веществ в мозг животного через имплантированные микротрубочки, можно добиться изменений в его поведении. Впоследствии он использовал микроэлектроды, через которые он стимулировал отдельные зона мозга электрическим током. За это открытие его наградили Нобелевской премией по физиологии и медицине в 1949 г.

Джеймс Олдс был довольно амбициозным молодым человеком и при этом необычайно везучим. Изначально он получил образование в сфере социальной психологии в Гарварде и собирался продолжить обучение в этом направлении. Но прочитав книгу именитого нейрофизиолога Дональда Хебба «Организация поведения», буквально загорелся идеей изучения мозга. Он тут же послал заявку на постдипломное обучение в Университет Макгила, где Хебб руководил лабораторией. Удача словно подстерегала молодого ученого. Не прошло и нескольких месяцев с начала работы, как ему удалось обнаружить нечто, сулившее стать громким открытием в нейрофизиологии.

Олдс намеревался исследовать свойства ретикулярной формации, обширной области мозга, связанной с феноменом сознания. Но когда он показал результаты первых экспериментов старшему коллеге Питеру Милнеру, оба поняли, что будет весьма перспективно сменить направление исследований.

Джеймс Олдс

Совместно они пытались изучать влияние стимулирования отдельных зон мозга крысы на ее поведение. К тому времени метод электростимуляции широко применялся во многих нейро-лабораториях. Однако с точным размещением электродов в нужной области мозга все еще случались затруднения. При введении электрода ученые пользовались специальными картами мозга, отражающими положение и размер отдельных зон. Но в силу индивидуальных различий подопытных животных электроды иногда попадали не в те области, которые были запланированы. Именно это случилось с одной из крыс, когда ученые планировали обучить ее посредством электростимуляции избегать определенного угла в экспериментальном ящике.

К их удивлению, крыса после стимуляции вместо избегания возвращалась в этот угол снова и снова. Сначала исследователи думали, что крысой движет некое любопытство. Но последующие наблюдения привели их к выводу, что крысе скорее нравилось то, что с ней происходит. Ученые попробовали направлять стимулирующий сигнал, когда крыса пребывала в другом месте камеры. И опять крыса стремилась туда, где получала разряд. Вскоре экспериментатор мог заставить крысу направляться практически в любое место ящика, всего лишь посылая ей импульсы в мозг.

Перепроверив все условия эксперимента, и сделав еще несколько опытов, они поняли, что обнаружили нечто необычное. Электрод попал в ранее не исследованную зону, функции которой были неизвестны, - в зону мозга, электрическая стимуляция которой, судя по всему, вызывала положительные ощущения. Совокупность наблюдений за неожиданным поведением крыс, создавала впечатление, что крысам сильно хотелось, чтобы электростимуляция продолжалась.

Система вознаграждения мозга

Тогда исследователи решили изменить дизайн экспериментов и использовать т.наз. ящик Скиннера. В то время идеи бихевиористов были научным мейнстримом. А концепция оперантного научения, т.е. научения через вознаграждение или наказание, часто была основным элементом научных опытов. Ведущий теоретик бихевиоризма Берес Скиннер разработал специальный прибор, названный позднее его именем, – ящик, стенки которого были прозрачными, а внутри содержался рычаг и кормушка. Если экспериментальное животное нажимало на рычаг, оно могло получить кусочек еды, падавший в кормушку. Так Скиннер приучал животных нажимать на рычаг, чтобы получать пищевую награду. Злые языки поговаривали, что Скиннер ставил опыты с ящиком даже на своей малолетней дочери, но это, разумеется, были только слухи.

Олдс и Милнер модифицировали ящик Скиннера таким образом, чтобы при нажатии рычага крыса, помещенная внутрь, получала бы мягкий электрический разряд. Т.е. нажимать или не нажимать на рычаг крыса могла по своему собственному усмотрению. По их предположению частота нажатий на рычаг могла бы свидетельствовать о том, какие ощущения при этом крыса испытывает – положительные или отрицательные. Если бы крысе нравились импульсы, которые она посылала себе в мозг, она наверняка делала бы это часто.

И здесь их ждал новый сюрприз. Ученые получили совершенно явные результаты: нажатие на рычаг, посылавший соответствующий импульс в мозг, приводит животное к маниакальному желанию повторять этот опыт. При выключенном электричестве крыса, передвигавшаяся по полу ящика, наступала на рычаг случайным образом от 10 до 25 раз в час. Однако, когда ток включали, крыса начинала неистово нажимать на клавишу с невероятной частотой. От одной до нескольких тысяч нажатий в час! Кроме того, этот безумный опыт самостимуляции мог продолжаться до двух суток подряд без всякого перерыва, пока животное не падало в обморок от полнейшего истощения. Было совершенно ясно, что исследователи открыли необычную зону мозга. Они определили ее как септальную область и назвали «центром удовольствия» (или центром вознаграждения).

Ящик Скиннера

Результаты исследований были подтверждены на других животных: на кошках, собаках, обезьянах, козах, голубях и даже на дельфинах. Оказалось, что у большинства животных мозг включает область, стимуляция которой имеет эффект вознаграждения. А самостимуляция приводит к беспрерывному продолжению стимулирования, доводя животное до изнеможения.

Экспериментаторы изменяли условия опытов, предлагая крысам на выбор любые иные вознаграждающие объекты: еду, воду, сладости и даже сексуального партнера. Но если крыса понимала, что может выбрать волшебный рычаг самостимуляции, то быстро забывала о любых других желаниях и упивалась стимулированием «центра наслаждения».

Однако при проведении исследований на животных существует одна практически непреодолимая сложность. Они не умеют говорить. Мы не можем спросить их, что они чувствуют в тех или иных случаях. А они не могут дать ответ. Все, чем приходится довольствоваться, - это наблюдения за их поведением в ходе экспериментов. И эти наблюдения давали основания предполагать, что животные чувствуют невероятное наслаждение, которое заставляет их хотеть стимуляции еще и еще. Однако в то время это не признавали особенной проблемой. Более того, поведенческие реакции считались более объективными данными, чем словесные самоотчеты. И ученым сложно было представить, что за маниакальным стремлением нажимать рычаг самостимуляции может стоять не удовольствие, а что-то иное.

Это фрагмент книги "ДОФАМИНОВЫЙ НАСОС: Искусство управления внутренней мотивацией". Книга выходит в ноябре-декабре 2018 г.