Как мозг учится любить горький кофе: роль медленного дофаминового сигнала
- Медленный дофаминовый сигнал возникает после поступления питательных веществ и может участвовать в обучении пищевым предпочтениям.
- У мышей нарушение пути не мешало есть, но лишало их способности усваивать связь нового вкуса с калориями.
- У мышей и людей реакция была сильнее в левой части базолатеральной миндалины; причина этой асимметрии пока неизвестна.
От непривычной горечи к знакомому вкусу
Первый глоток черного кофе многим кажется резко горьким, однако позже этот же вкус может стать приятным и желанным. Исследование ученых Калифорнийского университета в Сан-Франциско предлагает возможное объяснение перемены: мозг учится связывать вкус с тем, что происходит после еды. Речь не о мгновенной реакции на привлекательный напиток, а о менее изученном пути, который передает мозгу сведения изнутри организма уже после поступления пищи.
В центре работы — дофамин, химический посредник, связанный с мотивацией, вознаграждением и обучением. Его быстрые сигналы, возникающие за секунды, исследованы значительно лучше: например, мозг реагирует на вид любимой еды. Авторы сосредоточились на другом режиме работы — более медленном. По их данным, такой сигнал отвечает на информацию о последствиях еды внутри тела и способен развиваться постепенно, а не только в момент встречи с едой.
Профессор физиологии Захари Найт, старший автор исследования, связывает этот механизм с приобретением вкусовых предпочтений. Если мозг со временем соединяет вкус кофе с бодрящим действием кофеина, напиток может начать казаться вкуснее. Это объяснение касается того, как приятность вкуса может меняться на основе опыта; оно не означает, что ученые установили единственную причину любви к кофе или доказали, что у всех людей этот процесс одинаков.
Медленный сигнал после еды
При попадании пищи в пищеварительный тракт специализированные датчики распознают питательные вещества, в том числе сахар и жир. Сведения об их поступлении направляются к мозгу, где могут вызывать постепенный дофаминовый ответ, продолжающийся несколько минут. Такой временной масштаб отличает описанный путь от быстрых реакций на внешние сигналы. По версии исследователей, он позволяет мозгу учитывать питательную ценность уже съеденного, а не только вкус или вид продукта.
Чтобы отделить действие питательных веществ от вкусового ощущения, Найт и аспирант на тот момент Джеймс Гроув вводили мышам вещества непосредственно в желудок. Использовали сладкую воду либо жидкость, напоминавшую молочный коктейль, и одновременно отслеживали активность дофамина в мозге. Такой подход позволил изучать поступление питательных веществ без обычного процесса пробования еды. Это было важно для проверки того, может ли сигнал возникать вслед за содержимым желудка.
В ответ на введение питательных веществ исследователи обнаружили сильный и продолжительный дофаминовый сигнал в передней базолатеральной миндалине — области мозга, обозначаемой BLA. Миндалина участвует в обработке эмоций и обучении, в том числе в установлении связей между событиями и их последствиями. Дофамин в этой области был известен и раньше, но его функция оставалась неясной. Новая работа связывает активность участка с обучением тому, какие вкусы предсказывают питательную награду.
Что показали эксперименты и данные людей
Затем исследователи проверили, влияет ли обнаруженный путь на усвоение предпочтений. Когда его работу нарушали у мышей, животные продолжали нормально есть, но переставали учиться связывать незнакомый вкус с получением калорий. Это различие важно: вмешательство не лишало их способности потреблять пищу, а затрагивало именно формирование связи между вкусом и его последствием. Результат указывает на отдельную роль пути в обучении, а не в самом акте еды.
В другом опыте мыши пробовали вкус, который сам по себе не содержал калорий, а исследователи искусственно активировали дофаминовые волокна в BLA. После этого животные начинали предпочитать данный вкус, хотя он не давал питательной награды. Стимуляция, таким образом, воспроизводила сигнал, который обычно возникает при поступлении питательных веществ. Вместе с экспериментом по нарушению пути это поддерживает вывод, что дофамин участвует в обучении пищевым предпочтениям.
Отдельную проверку провели на данных исследований с участием людей. Дана Смолл из Йельского университета повторно проанализировала результаты более раннего ПЭТ-исследования, в котором участвовали 13 мужчин. Они получали молочный коктейль или напиток без калорий. Анализ показал, что высвобождение дофамина после поступления питательных веществ особенно выражено в левой части BLA. Эти данные дают основание сопоставить человеческий мозг с наблюдениями на мышах.
Левая миндалина и нерешенные вопросы
Дополнительные сведения получены в отдельной работе Марка Титтгемайера и коллег: с помощью функциональной МРТ они изучали 38 взрослых после употребления глюкозы, простого сахара. Этот метод фиксирует изменения мозговой активности, связанные с кровотоком. Авторы обнаружили сходный рисунок реакции на питательные вещества. Однако данные визуализации показывают связь с активностью мозга, а не сами по себе доказывают, что именно этот путь причинно меняет предпочтения у людей.
Особенно заметным результатом стала разница между полушариями. И у мышей, и у людей реакция на питательные вещества была значительно сильнее в левой BLA, чем в соответствующей области справа. Такая асимметрия удивила Найта: сети, отвечающие за важные функции вроде питания, обычно ожидались более симметричными. Почему левая сторона проявляет большую активность, исследователи пока не знают; лаборатория Найта изучает возможные причины этого различия.
Работа уточняет, как сведения из пищеварительной системы могут участвовать в усвоенных реакциях на еду, и поднимает вопрос о возможности менять привлекательность отдельных продуктов. Среди направлений интереса авторы называют препараты GLP-1 — класс лекарств, имитирующих гормон, который естественным образом выделяется в организме. Однако представленный материал не устанавливает, как именно такие препараты связаны с описанным путем или способны ли они целенаправленно менять вкусовые предпочтения. Практические последствия и механизм асимметрии остаются открытыми.
Источник: ScienceDaily
