«Алкоголизм». Одна из фигур скульптурной композиции Михаила Шемякина «Дети — жертвы пороков взрослых» (Москва, Болотная площадь).
Сплошь да рядом приходится видеть печальную картину: люди, потерпевшие неудачу в любви, топят свое горе на дне бутылки. Однако, как выяснилось, такое поведение характерно не только для человека. Эксперименты американских биологов показали, что сходная картина наблюдается и у мух: самцы дрозофилы, чьи ухаживания за представительницей прекрасного пола не увенчались успехом, показывают повышенное влечение к алкоголю по сравнению со своими более удачливыми товарищами. Данное исследование раскрывает некоторые фундаментальные механизмы работы системы внутреннего подкрепления.
Продолжим весеннюю серию научных статей о любви — точнее, о перипетиях межполовых отношений, а также трудностях полового и вегетативного размножения (см.: Брачная песня дрозофилы запускает экспрессию генов иммунной защиты, «Элементы», 14.03.2012; Самки гелад избавляются от нежелательной беременности, «Элементы», 13.03.2012; Австралийские биологи открыли дополнительный способ размножения кораллов, «Элементы», 06.03.2012). В данном случае в центре нашего внимания окажутся мухи, алкоголь и система внутреннего вознаграждения.
Система вознаграждения (см. Reward system) — это совокупность структур нервной системы, регулирующая поведение с помощью нейромедиаторного вознаграждения в ответ на «правильные» действия. Система эта работает так, чтобы поощрять поведение, способствующее выживанию особи и поддержанию вида, — например, поиск пищи, секс и социальные контакты. Наркотики «обманывают» эту систему, поскольку выдают поощрение «за просто так», то есть тогда, когда необходимые действия (например, поиск самки и сексуальный контакт с ней), не были осуществлены. Подобный «самообман» не проходит для организма даром: частое употребление наркотиков приводит к привыканию и тяжелым нарушениям системы вознаграждения.
Некоторые аспекты искусственного, наркотического вознаграждения и его влияния на поведение можно смоделировать на животных — в том числе на дрозофилах. Именно этим занялась группа американских исследователей под началом Ульрике Хеберляйн (Ulrike Heberlein).
Для своих экспериментов ученые разделили самцов дрозофилы на две группы. Первая — группа «одиноких неудачников» — представляла собой наихудший вариант жизненного пути самца. Этих несчастных насекомых держали в одиночестве, а затем предоставляли возможность встретиться только с уже оплодотворенными самками, отвергающими мужские ухаживания. Четыре дня подобного издевательства (каждый день у мух проходило три неудачных свидания) заставляли бедных самцов совершенно разочароваться в женском поле. Даже если такой самец встречался с девственной самкой, готовой к копуляции, он обычно не предпринимал попыток ухаживания.
Cамцы из второй группы (назовем их «сгруппированными счастливчиками»), напротив, попали в «мужской мушиный рай». Этих самцов держали в группе по четыре и в течение четырех дней по шесть часов каждый день позволяли общаться с готовыми к копуляции девственными самками, причем на четырех самцов приходилось двадцать самок.
После приобретения столь разного жизненного опыта самцов проверяли на привыкание к алкоголю. Для этого им в течение нескольких дней предлагали два варианта пищи — содержащей или не содержащей 15-процентный спирт. Результаты эксперимента сильно отличались для двух групп: у отвергаемых самками самцов индекс предпочтения алкоголя (по которому оценивают возникшую зависимость) был значительно выше (рис. 1, A).
Рис. 1. Различия в индексе предпочтения алкоголя (Preference Index) для «одиноких неудачников» (Rejected-isolated), «сгруппированных счастливчиков» (Mated-grouped), «сгруппированных девственников» (Virgin-grouped), самцов, пытавшихся спариться с обезглавленной самкой (Trained with decapitated virgins), и самцов, которые вначале подверглись сексуальной депривации, но затем всё же получили возможность спариться (Rejected, then mated). По горизонтальной оси время в днях.
Чтобы подробнее изучить, каким образом сексуальная депривация влияет на развитие алкоголизма, исследователи провели еще серию экспериментов: оставили самцов девственниками (рис. 1, B), заставили их ухаживать за обезглавленными самками (в этих душераздирающих условиях ухаживание самца по понятным причинам не отвергается, но редко приводит к копуляции) (рис. 1, C) и, наконец, позволили им всё же спариться с самкой после нескольких неудач (рис. 1, D). Все полученные результаты свидетельствовали о том, что нарушения в сексуальной сфере ведут к повышению индекса предпочтения алкоголя, а восстановление нормальной сексуальной активности этот индекс значительно понижает. Причем, судя по всему, алкоголизм развивается именно из-за отсутствия секса как такового, а не от переживаний из-за того, что самка отвергла самца (потому что иначе у неопытных девственников и неотверженных обезглавленными самками самцов скорость и сила привыкания к алкоголю не отличались бы от контроля).
Теперь пришло время изучить нейрохимические основы полученных закономерностей. Для этого исследователи сосредоточились на нейропептиде F (NPF) — мушином гомологе человеческого нейропептида Y (см. neuropeptide Y), который, помимо прочих своих функций, влияет на чувствительность к алкоголю, его потребление и другие связанные с ним аспекты поведения. Влияние это пока недостаточно изучено, однако совершенно явно существует.
Для начала исследователи просто посмотрели, как отличаются уровни нейропептида F у трех групп самцов — «одиноких неудачников», «сгруппированных счастливчиков» и «сгруппированных девственников». Уровень NPF оказался наименьшим у неудачников, средним у девственников и наибольшим у счастливчиков (рис. 2). То есть нарушения в сексуальной сфере ведут к понижению уровня этого пептида.
Рис. 2. Различия в уровне транскрипции нейропептида F (Relative NPF transcript levels) у «неудачников» (rejected), девственников (virgins) и «счастливчиков» (mated).
Исследователи предположили, что изменение в уровне нейропептида F отражает состояние мушиной системы вознаграждения. Допустим, пониженный уровень NPF заставляет мух искать вознаграждение — естественное (сексуальное удовлетворение) или искусственное (алкоголь). Удачное спаривание повышает уровень NPF и уменьшает поиски вознаграждения. В случае же неудачи на любовном фронте бедной мухе в качестве вознаграждения остается только алкоголь.
На основе данной модели можно сделать несколько важных предсказаний. Во-первых, то, что и спаривание, и потребление алкоголя активируют систему вознаграждения, то есть, можно сказать, «вознаграждаются». Во-вторых, то, что активация системы NPF-NPFR (NPFR — это рецептор NPF) тоже вознаграждается сама по себе, без сторонних вмешательств. И, наконец, в-третьих, что искусственное повышение уровня NPF приведет к ослаблению алкогольно-поискового поведения. Осталось доказать правильность этих предположений.
Если сексуальный успех, активация системы NPF-NPFR и потребление алкоголя вознаграждаются (или — для многих более привычный термин — подкрепляются), то на их основе можно выработать условный рефлекс — то есть заставить мух полюбить некий нейтральный стимул, если он будет проассоциирован с вознаграждаемым событием. Для этого исследователи проводили каждое из событий — спаривание, активацию NPF-NPFR-системы и потребление мухами алкоголя — в присутствии нейтрального запаха, а затем проверяли, предпочитают ли мухи этот запах другому — такому же нейтральному — в отсутствие самок, активации NPF-NPFR и алкоголя (разумеется, эксперименты для каждого из событий проводились по отдельности и на разных самцах). Результаты подтвердили первоначальные предположения: и спаривание, и потребление алкоголя, и активация NPF-NPFR являются вознаграждаемыми событиями.
Оставалось проверить, уменьшается ли мушиное влечение к алкоголю при искусственной активации NPF-NPFR-системы. Это исследователям удалось показать с помощью кропотливых генетических манипуляций. Кроме того, ученые обнаружили, что потребление алкоголя повышает уровень NPF, что отлично согласуется с предложенной ими моделью.
Однако хотелось бы отметить одну деталь. Естественная пища дрозофил — гниющие, перебродившие фрукты, которые сами по себе содержат некоторый процент этанола. То есть эти мухи, в каком-то смысле, страдают хроническим алкоголизмом. Поэтому результаты, полученные в данной работе, могут не подтвердиться на других группах животных, ведущих более трезвый образ жизни.
Итак, авторам удалось серьезно расширить представления о функциях нейропептида F, а также выяснить некоторые нейрохимические закономерности, заставляющие сексуально неудовлетворенных самцов мух искать утешения в алкоголе. Вполне возможно, что исследователи «зацепили» базовый механизм, характерный не только для мух, но и других групп животных, который связывает социальный опыт и склонность к наркотической зависимости. Так и хочется сразу провести множество параллелей и сказать, что влечение к этанолу при неудачах в любви — это фундаментальное свойство всего живого. Но мы не ступим на этот скользкий путь. Полученные данные говорят только о том, что при невозможности получить подкрепление одним способом мухи выбирают другой. Но если у бедных дрозофил арсенал подкрепляемых действий довольно скуден, то у людей выбор гораздо больше — мы можем получать удовольствие от работы, спорта, общения и многого другого. А значит, у нас есть гораздо больше способов справиться с любовными неудачами.
Источник: http://elementy.ru/
