День из жизни мозга: Что происходит в голове, пока мы спим, работаем и пьем кофе - Бент Фрайвальд

той самой области, которая отвечает за управление движениями. А вот британскую исследовательницу Кэтрин Монтегю вы при поверхностном поиске, скорее всего, не найдете. Когда речь заходила об истории открытия дофамина, десятилетиями ее имя попросту не упоминали. Монтегю работала на кафедре химической патологии Вестминстерской медицинской школы в Лондоне и в 1957 году, используя методы химического анализа, впервые выделила дофамин в человеческом мозге. Именно она первой обнаружила этот нейромедиатор в мозге человека. Однако ее работа носила чисто аналитический характер — функциональную роль дофамина она не исследовала. Карлссон же с коллегами поставил серию экспериментов, раскрывших функции дофамина в нервной системе. Ему это принесло Нобелевскую премию, а Монтегю осталась одной из многих женщин в науке, чей вклад долгие годы оставался в тени мужских достижений.

Со временем ученые стали замечать за дофамином странные вещи. Лишь одна из двух миллионов клеток мозга производит дофамин — ничтожно мало, если учесть, какое колоссальное влияние он на нас оказывает. Выяснилось: без дофамина невозможно движение. У пациентов с болезнью Паркинсона его слишком мало — и потому они постепенно теряют контроль над моторикой. Но позже стало ясно: дофамин — это не только и не столько движение.

В 1980-х его провозгласили «молекулой удовольствия» — химической квинтэссенцией наслаждения, секса и шоколада. В экспериментах выброс дофамина сопровождался чувством эйфории, а испытуемые шли на все, чтобы активировать редкие нейроны снова и снова. Логика была проста: нет дофамина — нет счастья. А раз дофамин работает в системе вознаграждения, значит, именно он и отвечает за ощущение «Ах, как хорошо!».

Эту картину перевернул в 1990-х немецкий нейробиолог Вольфрам Шульц. Он заметил то, что от других исследователей ускользнуло — или было ими неверно истолковано. Шульц работал с обезьянами, обучая их выполнять простые задания: например, дожидаться звукового сигнала, означавшего, что сейчас последует награда — порция сока.

Открытие Шульца и его команды перевернуло представление о дофамине. Дофаминовые нейроны активировались не в тот момент, когда обезьяна получала сок. Они срабатывали раньше — при звуке сигнала. То есть в момент, когда рождалось ожидание награды. И вот что оказалось еще удивительнее: если сигнал звучал, а сока не было, нейроны внезапно замолкали — их активность падала даже ниже обычного уровня. Мозг фиксировал не только возможность награды, но и обманутое ожидание.

Это открытие радикально изменило представление о дофамине. Он оказался вовсе не «гормоном счастья», дарующим блаженство в момент наслаждения. Эксперименты Шульца показали: дофамин — это молекула обучения и предвкушения. Он маркирует не само переживание, а его перспективу — то, ради чего стоит действовать. Дофамин — это нейронное обещание: сейчас может случиться что-то хорошее, потому что в прошлом при тех же обстоятельствах что-то хорошее уже случалось.

Иными словами, дофамин — не столько молекула наслаждения, сколько молекула ожидания. Механизм прост: что бы вы ни делали в момент выброса дофамина — вы с большей вероятностью сделаете это снова. Дофамин — это сигнал: еще!

Более того, как показали работы американского нейробиолога Кента Берриджа, дофамин даже не обязателен для самого переживания удовольствия. Крысы с отключенной дофаминовой системой по-прежнему эмоционально реагируют на сахар: облизываются, причмокивают, на их мордочках читается явное наслаждение. Но искать сахар они перестают. И у человека, судя по всему, все устроено точно так же.

В последние десятилетия у сахара серьезные проблемы с репутацией. Не случайно многие газированные напитки теперь выпускаются и в версии «без сахара». Но я бы сказал так: сахар не герой, однако и не злодей. Сахар — это прежде всего энергия. Химически он представляет собой разновидность углеводов: углерод, водород, кислород. Глюкоза, фруктоза, лактоза, сахароза — всё это вариации на одну и ту же молекулярную тему. Для мозга ключевую роль играет глюкоза — его основное топливо. Мозг весит всего около 2% массы тела, но потребляет примерно 20% всей энергии организма. Причем почти исключительно в виде глюкозы.

Что происходит, когда вы съедаете что-нибудь сладкое? Глюкоза расщепляется в тонком кишечнике, попадает в кровь и через транспортные белки преодолевает гематоэнцефалический барьер, поступая напрямую в нервные клетки. Там она почти мгновенно сжигается. Правда, на активное мышление уходит лишь малая доля — основная часть расходуется на «фоновый режим» мозга: непрерывную обработку информации, о которой вы даже не подозреваете.

Но система вознаграждения реагирует не только на вкус — она реагирует и на то, что происходит в организме после еды. Когда вы потребляете сахар, уровень глюкозы в крови растет. Тонкий кишечник фиксирует этот подъем, сигнал по нервным путям поступает в мозг — и запускает очередной выброс дофамина.

Забавно, что один из ведущих специалистов по теме мозга, питания и сахара носит фамилию Цукер. И, будто этого мало, работает он в Институте Цукермана со слоганом «Разум. Мозг. Поведение» при Колумбийском университете, где исследует — ну конечно — сахар. В 2020 году Цукер и его команда опубликовали в Nature исследование, наделавшее немало шума. Они выяснили: вкус — вовсе не главное. Мыши, лишенные способности ощущать сладкое, все равно демонстрировали интерес к сахару. Почему? Потому что их кишечник через так называемую ось «кишечник — мозг» передавал сигнал: «Поступает энергия!» Этот сигнал за считаные секунды по нервным путям достигал системы вознаграждения и вызывал выброс дофамина — совершенно независимо от вкуса.

Команда Цукера выяснила еще кое-что: связь между кишечником и мозгом работает быстрее и точнее, чем думали ранее. Мозг оперативно регистрирует поступление сахара — и выдает награду. Возможно, вам это знакомо — бывает, ешь что-то и думаешь: «Ну, не то чтобы невероятно вкусно, но почему-то хочется еще». Теперь вы знаете, почему так происходит.

Дело в том, что мозг постоянно увязывает вкус с энергетической ценностью пищи. Если определенный вкус раз за разом сопровождается мощным притоком энергии, дофамин посылает однозначный сигнал: еще! Представьте: каждый день в течение восьми недель вам в дополнение к обычной еде дают два по-настоящему вкусных снека — идеально сбалансированных по соотношению сахара и жира. Как это на вас повлияет? Именно это решили проверить ученые из кельнского Института исследований метаболизма Общества Макса Планка. Участников — здоровых взрослых с нормальным весом и устоявшимися пищевыми привычками — разделили на две группы. Первая ежедневно получала два йогурта с высоким содержанием жира и сахара, вторая — два йогурта с низким. Исследователей интересовало прежде всего одно: изменится ли от регулярного потребления сладко-жирного йогурта система вознаграждения в мозге — причем независимо от набора веса и осознанных вкусовых предпочтений.

С помощью функциональной МРТ ученые проверили, как мозг участников реагирует на еду после восьми недель эксперимента. Во время сканирования испытуемым давали либо специально подобранный молочный коктейль, либо безвкусный раствор, а перед каждой порцией на экране появлялась подсказка — красный треугольник или синий квадрат, — предвещавшая, какой