Дофамін активує нейронну систему, яка підтримує робочу пам'ять, і пригнічує роботу іншої, яка відволікає нас від того, що потрібно зробити.
Нейрони передають один одному сигнали за допомогою нейромедіаторів, і, хоча нейромедіатори використовуються в різних нейронних мережах, часто виявляється, що та чи інша молекула-нейропередавач асоціюється у нас з якоюсь однією функцією. Так, наприклад, про дофамін найчастіше можна почути у зв'язку з системою підкріплення (або системою винагороди) і почуттям задоволення. Маса всіляких залежностей, або аддикцій, ховаються якраз в нервових центрах системи підкріплення, так що, коли ми говоримо про шкідливі звички, про тягу до переїдання, про наркозалежність, мова неминуче зайде і про дофамін.
Але, крім того, дофамін потрібен ще й нейронним шляхам, що відповідають за рухову активність - характерна загальмованість і неможливість контролювати свої рухи, що виникають при синдромі Паркінсона, розвиваються якраз через загибель дофамінергічних нейронів (тобто тих, які виробляють дофамін). Нарешті, він же необхідний для цілого ряду вищих когнітивних функцій - зокрема, для робочої пам'яті.
У робочій пам'яті мозок зберігає те, з чим він працює ось прямо зараз: вірш, який потрібно розповісти на уроці, ім'я людини, якій потрібно передзвонити щодо замовлення, тези доповіді, які потрібно надіслати листом тощо; у відомому сенсі її можна порівняти з кешем комп'ютерного процесора. Відомо, що коли ми зайняті якоюсь конкретною справою, в мозку активується особлива лобно-теменна нейронна мережа (FPCN - frontoparietal control network) і одночасно падає активність так званої дефолтної мережі (DN - default network), яка працює, коли мозок нічим не зайнятий, коли наші думки блукаміння. І вважається, що якраз дофамін допомагає активувати ту нейронну систему, яка підтримує робочу пам'ять, і відключити іншу, яка відволікає нас від того, що потрібно зробити.
Більш детально представити роботу дофаміну вдалося після експериментів співробітників Центральної лікарні штату Массачусетс. Джошуа Роффман (Joshua Roffman) і його колеги зуміли об'єднати два методи - функціональну магнітно-резонансну томографію (фМРТ) і позитронно-емісійну томографію (ПЕТ). фМРТ дозволяє визначити активність тих чи інших зон мозку: якщо людині, яка перебуває в МРТ-сканері, задати якесь завдання, то ми побачимо, які нейронні мережі зайняті її рішенням, а які, навпаки, відпочивають. Що ж до ПЕТ, то з її допомогою можна оцінити розподіл якихось молекул, або клітин, на яких вони сидять - для цього потрібен радіоактивний препарат, який, потрапивши в організм, зв'яжеться саме з тією молекулою, яка нам потрібна.
Під час експерименту добровольців сканували магнітно-резонансним сканером, а потім порівнювали, як людський мозок під час відпочинку і під час тесту на пам'ять (людині потрібно було запам'ятати якусь послідовність букв, а потім, дивлячись на чергові літери, визначити, чи були вони в попередній серії чи ні). Як і очікувалося, під час розумової вправи мережа FPCN і дефолтна мережа розійшлися один з одним: активність першої зросла, активність другої впала. Потім учасникам експерименту давали радіоактивно мічену речовину, яка зв'язувалася з дофаміновими рецепторами D1 (дослідники додатково подбали, щоб ця речовина більше ні з чим не взаємодіяла) Тепер дофамінові рецептори можна було побачити за допомогою ПЕТ.У
статті в Science Advances говориться, що їх щільність прямо відповідала тому, наскільки розходилися обидві нейронні мережі (тобто наскільки активувалася FPCN, що відповідає за робочу пам'ять, і наскільки «засипала» DN). Причому в нейронах дефолтної мережі DN щільність дофамінових рецепторів була вищою, тобто, очевидно, дофамін по-різному впливає на роботу обох мереж. Так чи інакше, виходить наступна схема: коли нам потрібно зосередитися на вирішенні якоїсь задачі, мозок використовує дофамін, щоб роз'єднати дві нейронні мережі, щоб та з них, яка відповідає за робочу пам'ять, змогла включитися на повну потужність.
Тут, втім, слід уточнити дві речі. По-перше, автори роботи оцінювали тільки щільність рецепторів до дофаміну, а динаміку самого нейромедіатора вони не відстежували; по-друге, всі добровольці однаково добре впоралися з тестом, так що тут не було можливості з'ясувати, як відповідають перепади в активності нейронних мереж (і все та ж щільність рецепторів) рівню самої пам'яті.
Інші дослідники, які займаються цією темою, відзначають, що подібні тести на пам'ять людина виконує тим краще, чим сильніше пов'язані між собою вищезгадані мережі - що дещо суперечить новим даним. Водночас досліди на приматах показали, що зв'язок між кількістю дофамінових рецепторів і робочою пам'яттю є, але він непростий: пам'ять працює добре тільки при якомусь оптимумі рецепторів, якщо їх занадто багато або занадто мало, то починаються когнітивні проблеми.
Загалом, хоча ми тепер краще розуміємо, як дофамін - точніше, його рецептори - беруть участь у уявних процесах, для нейробіологів тут чекає ще багато роботи. Але в перспективі, ймовірно, ми зможемо позбуватися психоневрологічних розладів, пов'язаних з нездатністю зосередитися, і підвищити ефективність розумового, та не тільки розумового, праці - якщо навчимося правильно впливати на дофамінову систему мозку.
За матеріалами The Scientist.