С обучением связан не только дофамин, но и серотонин – ещё один нейромедиатор, который связан с приятными эмоциями и хорошим настроением. Его тоже часто вспоминают, когда говорят о депрессии, хотя его роль тут не так однозначна. При обучении активируются нейронные связи, использующие серотонин тоже, и активируются они в зоне под названием прилежащее ядро, или, как его ещё называют, «центр удовольствия»; архитектура этих связей и характер их активности похож на то, что происходит в дофаминовых цепочках. Есть разные гипотезы о том, какова роль в обучении дофамина и серотонина. Но чтобы надёжно эти гипотезы проверить, нужно иметь возможность экспериментально регулировать и дофаминовые, и серотониновые сигналы в одном и том же мозге.
Такая возможность появилась только сейчас. В статье в Nature сотрудники Стэнфордского университета описывают эксперименты с мышами, у которых можно было живьём наблюдать обучательные изменения в дофаминовых и серотониновых сигналах в прилежащем ядре, и, кроме того, можно было регулировать активность соответствующих нейронов с помощью оптогенетических методов. (Для оптогенетического управления мышей генетически модифицируют так, чтобы в нейронах у них синтезировался тот или иной фоточувствительный белок – его стимулируют светом с помощью оптоволокна, проведённого в мозг, после чего простимулированный белок вызывает перегруппировку ионов на мембране нейрона, повышая или подавляя его активность.)
Обучающее задание для мышей было простым – нужно было выучить, что определённый звук, сопровождающийся световым сигналом, означает сладкое угощение. При этом у мышей усиливались сигналы, связанные с дофамином, и слабели сигналы, связанные с серотонином. Когда у мышей искусственным образом подавляли дофаминовую вспышку и также искусственным образом поддерживали на высоком уровне серотониновые сигналы, не давая им ослабеть, то в этом случае мыши ничему научиться не могли.
Эксперимент усложнили: мышиную клетку поделили на три «комнаты», в каждой из которых проводили сеансы обучения. У мышей по умолчанию ни дофаминовая, ни серотониновая системы не работали так, как надо при обучении – ту и другую включали по требованию. В одной «комнате» у мышей разрешали работать нормально только дофаминовым сигналам, в другой – только серотониновым, в третьей – и тем, и другим. Оказалось, для того, чтобы запомнить, где дают угощение, у мышей должны работать и дофаминовые, и серотониновые импульсы: за сладким мыши шли в ту «комнату», где у них во время обучения работали обе системы.
При этом нужно помнить, что интенсивность серотониновых сигналов должна падать. Иными словами, для успешного обучения дофамин и серотонин, точнее, соответствующие нейронные цепи, которые вовлечены в обучение и используют эти нейромедиаторы, срабатывают противоположным образом. По словам исследователей, если усиление дофаминовых сигналов закрепляет в памяти ощущения от награды, то ослабление серотониновых сигналов помогает взглянуть на собственные действия в более широком контексте, помогает сохранять спокойствие и не бросаться за потенциальной наградой при первой возможности – поскольку возможность может быть обманчивой. Память и мотивация в итоге становятся точнее.
Многие психоневрологические расстройства, от всевозможных зависимостей до депрессии, объясняют разладами в нервных центрах, использующих дофаминовую и серотониновую передачу импульса. В то же время разные исследования говорят о том, что связь между дофаминовыми и серотониновыми системами и психическими аномалиями может быть довольно сложной; и новые сведения о том, как эти системы работают, здесь всегда будут кстати. Можно добавить, что на дофамине и серотонине свет клином не сошёлся: например, год назад мы писали, что учиться можно и без награды, причём для такого обучения нужен опять же дофамин и ещё один нейромедиатор, ацетилхолин.
