Лабораторні миші надали вченим безліч здогадок про причини і перебіг найрізноманітніших хвороб – від раку і діабету до COVID-19. Але коли мова йшла про психічні захворювання, гризунів зазвичай не вважали дуже помічними – надто відрізняються їхні мізки від людських, щоб на них можна було щось досліджувати.
Але нове дослідження, яке провели науковці зі Школи медицини Вашингтонського університету у Сент-Луїсі, показало, що між мізками людей та мишей є певні схожості, причому не лише у тому, як вони працюють, а й у тому, як вони дають збій. Учені розробили простий комп’ютерний тест, який дозволяє простежити, як у мозку виникають галюцинації. Запропонований ними підхід може бути використаний для створення ліків і терапій від шизофренії.
Дослідження, опубліковане 2 квітня в журналі Science, описує біологічні основи виникнення ключового компонента психозу – галюцинацій. Науковці натренували людей і мишей проходити комп’ютерне завдання, що спонукає їх чути неіснуючі звуки. Дослідники змогли об’єктивно встановити, коли і за яких умов люди і тварини чули звуки, яких насправді не було, і при цьому дослідили активність їхніх нейромереж. Цей інноваційний підхід дозволив визначити, які нейромережі лежать в основі появи галюцинацій. Новизна їхнього дослідження полягає у тому, що ментальні переживання виміряли з такою ж строгістю, яка досі була можливою лише щодо фізичних компонентів організму.
Психоз настає тоді, коли людина втрачає зв'язок із реальністю. Під час психотичного епізоду в людей виникають хибні переконання (делюзії), або ж вони впевнені, що бачать чи чують речі, яких не існує (галюцинації). Психотичний епізод може бути ознакою серйозних психічних захворювань, таких як шизофренія або біполярний розлад, але навіть люди, які не страждають на ці хвороби, інколи теж можуть переживати галюцинації.
Щоб дослідити, як виникають галюцинації, науковці розробили комп’ютерний тест, який могли проходити і люди, і миші. Комп’ютер видавав певний звук, а гравці повідомляли, чи вони його чули, натискаючи на кнопку (люди) або висовуючи носи в отвір (миші). Дослідники навмисне спотворювали звук різними фоновими шумами. Люди-гравці вказували, наскільки вони були впевнені, що почули певний звук, рухаючи вказівник на шкалі, а миші сигналізували про це тривалістю очікування на винагороду. Якщо учасники експерименту повідомляли у такий спосіб, що почули звук, якого насправді не було, дослідники ідентифікували це як «подію, схожу на галюцинацію» (hallucination-like event).
Це відносно просте завдання дозволило виявити нейромережі, які активуються під час появи галюцинацій. Виявилось, що вони значною мірою обумовлені нашими попередніми переконаннями й очікуваннями. Якщо ми очікуємо почути певне слово, то зі значно більшою ймовірністю повідомимо, що і справді його чули, навіть якщо воно й не було сказане.
«Людську мову дуже важко розпізнати у шумному середовищі. Щоб її зрозуміти, ми завжди співставляємо наші попередні знання з тим, що чуємо у конкретний момент. Але інколи ця система виходить з рівноваги – і тоді люди “чують” те, чого насправді немає», – стверджує старший автор дослідження Адам Кепеч, професор нейронауки та психіатрії Вашингтонського університету.
Команда Кепеча показала, що миші теж здатні чути звуки, яких насправді немає. Дослідники маніпулювали очікуваннями тварин, контролюючи частоту повторення звуку, який пов’язали з винагородою. Якщо миші чули його досить часто, вони, як і люди, впевнено повідомляли, що він прозвучав, хоча насправді це було не так.
Встановивши ці важливі подібності між людьми і тваринами, дослідники проаналізували біологічні основи галюцинацій. Вивчаючи мишей, вони могли скористатися цілим арсеналом технологій моніторингу нейромереж, які дозволили зробити висновки про те, що відбувається у мозку під час появи галюцинацій.
Вченим уже давно відомо, що важливу роль тут відіграє нейромедіатор дофамін. Препарати-антипсихотики, як-от галоперидол, блокують дофамін і усувають галюцинації під час психотичного розладу, але саме нейромережі активує дофамін, досі було незрозуміло.
Досліджуючи мишей, вчені зауважили, що подіям, схожим на галюцинації, передував підйом рівня дофаміну, а його штучне стимулювання зумовлювало набагато більшу кількість таких подій.
«Схоже на те, що у мозку є нервова мережа, яка співставляє попереднє знання й актуальний досвід, причому що вищий рівень дофаміну, то більшої ваги мозок надає попереднім знанням, – стверджує Кепеч. – Ми вважаємо, що галюцинації трапляються тоді, коли ця нейромережа розбалансована, натомість антипсихотики допомагають знову поставити її на місце. Наш комп’ютерний тест активізує саме цю нейромережу, а події, схожі на галюцинації, відображають дисбаланс у ній. Ми розглядаємо зі значним оптимізмом потенціал цього підходу, який дозволяє досліджувати галюцинації у різних видів, виявляючи нейробіологічні причини їхньої появи».
Mice with hallucination-like behaviors reveal insight into psychotic illness
ScienceDaily, 1/04/2021
Зреферував Є. Л.
K. Schmack, M. Bosc, T. Ott, J. F. Sturgill, A. Kepecs
Striatal dopamine mediates hallucination-like perception in mice
Science, 2021; 372 (6537): eabf4740 DOI:
10.1126/science.abf4740
18.04.2021