Большинство людей не будут думать дважды, увидев сахар, просыпанный на прилавок. Но для человека с историей употребления кокаина этот визуальный сигнал может вызвать сильные ассоциации с его прошлым употреблением наркотиков и компульсивное желание найти наркотик.

Определенные контуры в мозге помогают формировать естественные ассоциации между опытом и контекстом, в котором этот опыт происходит. Эти ассоциации играют решающую роль в организации адаптивного обучения.

При введении наркотических веществ этот механизм связи может быть перехвачен, так что поведение, связанное с приемом наркотиков, станет ассоциироваться с сигналами, такими как люди, места или ситуации, связанные с опытом употребления наркотиков. Эти ассоциации с контекстом наркотиков становятся критическими факторами, которые способствуют уязвимости к рецидивам.

В недавней публикации в журнале Nature Communications исследовательская группа Медицинского университета Южной Каролины (MUSC) под руководством заведующего кафедрой неврологии доктора философии Кристофера Коуэна выявила механизм, с помощью которого эти связи между лекарственным средством и контекстом регулируются небольшой популяцией клеток в прилежащем ядре.

В прилежащем ядре происходит связывание увеличения дофамина, зависящего от наркотиков, с их вознаграждающими эффектами. Команда MUSC стремилась понять, как регуляторный фактор, нейронный белок домена PAS 4, или NPAS4, контролирует формирование и поддержание ассоциаций наркотик-контекст. Это исследование также показало, как NPAS4 влияет на будущее употребление наркотиков с использованием мышиной модели.

«Эти ассоциации, связанные с наркотиками, в будущем станут триггерами для поиска наркотиков», — пояснил Коуэн, подчеркнув, почему ученым важно понимать, как формируются эти ассоциации.

В команду MUSC вошли бывший аспирант Брэндон Хьюз, доктор философии, нынешний научный сотрудник Джессика Хюбшман, доктор философии, и Макото Танигучи, доктор философии, доцент кафедры нейронауки.

Для людей с расстройством, связанным с употреблением психоактивных веществ , возникновение контекста или определенных сигналов, напоминающих им об употреблении наркотиков, может помешать воздержанию и способствовать возвращению к активному употреблению наркотиков.

Исследователи MUSC идентифицировали небольшую группу клеток в прилежащем ядре, которые, по-видимому, играют важную роль в ассоциациях с наркотиками и контекстом. Они обнаружили, что процент этих нейронов, экспрессирующих NPAS4, увеличивался при воздействии кокаина.

NPAS4 — это фактор транскрипции, который помогает регулировать реакцию клетки на нейронную активность, вызванную различными стимулами, включая лекарства. Команда MUSC изучала NPAS4 в прилежащем ядре, поскольку эта область, как известно, регулирует мотивацию и обучение, связанное с вознаграждением.

После идентификации этой небольшой популяции нейронов, которые экспрессировали NPAS4 в ответ на кокаин, исследователи изучили поведенческие эффекты ингибирования этих нейронов. Без активности этих клеток мыши больше не демонстрировали поведения, направленного на поиск наркотиков, когда их помещали в контекст, который они ассоциировали с кокаином.

«NPAS4 — это молекула в мозге, которая изо всех сил старается поддерживать нормальное функционирование систем», — сказал Коуэн. «Но лекарства подключаются к этому и используют это в своих интересах».

Далее команда хотела понять, как NPAS4 помогает формировать ассоциации «наркотик-контекст». Для этого они изучили NPAS4 в двух основных типах клеток в прилежащем ядре — нейронах, экспрессирующих дофаминовые рецепторы D1 и D2. Дофамин, основной нейромедиатор в мозге, играет решающую роль в обучении, связанном с вознаграждением.

«Классически нейроны D1, как правило, способствуют поведению, направленному на поиск наркотиков, в то время как нейроны D2, как правило, противодействуют ему», — объяснил Коуэн. «Так что это своего рода Инь и Ян, толчок и тяга этой мотивационной цепи. Когда животное сталкивается с контекстом, связанным с наркотиками, оно активирует D1 и D2, но D1 обычно побеждает».

Удивительно, но исследование показало, что NPAS4 в нейронах D2, но не D1, необходим для контекстно-ассоциированного поиска наркотиков. Сначала это открытие показалось несколько противоречащим здравому смыслу, сказал Коуэн. Как этот белок может способствовать поведению поиска наркотиков, действуя в клетках, которые обычно этому противостоят?

«Лекарства, по-видимому, выполняют несколько функций», — сказал Коуэн. «Очевидно, они усиливают и формируют контекстную память, но они также подавляют способность мозга противостоять этой ассоциации».

Если нейроны D2 действуют как тормоз для приема наркотиков, NPAS4 эффективно ослабляет эти тормоза. В результате ассоциации «наркотик-контекст» усиливаются, и вероятность дальнейшего поведения, направленного на поиск наркотиков, может увеличиться.

Если исследователи смогут лучше понять факторы, способствующие возникновению ассоциаций между употреблением наркотиков и контекстом, они смогут определить новые терапевтические цели, которые позволят сократить возврат к употреблению наркотиков .

«В конечном итоге, долгосрочная цель — понять, как NPAS4 опосредует эти эффекты, чтобы помочь в разработке потенциальных терапевтических средств», — пояснил Коуэн.