Мозг на дофамине. Как работа главной молекулы мотивации влияет на ваше физическое и психическое здоровье

Стимуляция мозга

Когда ученые обнаружили загадочную область мозга, заставляющую крыс добиваться ударов током снова и снова, они продолжили опыты. И некоторые из них показали, что крыса готова если не на все, то на многое ради стимуляции этого участка мозга.

К примеру, крысе сутки не давали еды, а потом сажали ее в короткий лабиринт, в обоих концах которого стояли миски с кормом. Ожидалось, что оголодавшая крыса тут же побежит к еде, но ученые с удивлением обнаружили, что, если подавать разряд прежде, чем она добежит до кормушки, животное останавливается и ждет очередного удара током. Даже сильный голод меркнул перед стремлением еще раз почувствовать стимуляцию.

Хорошо, голод оказался бессилен, но что насчет боли? Готовы ли крысы ее терпеть ради стимуляции этого загадочного участка мозга? Чтобы это проверить, ученые установили по разные стороны клетки два рычага, нажимая на которые крысы могли стимулировать себе центр удовольствия. Правда, было одно условие: рычаги работали по очереди, и, чтобы их активировать, крысам приходилось бегать туда-сюда прямо по голым электрическим проводам. Ученые думали, что боль от разряда током охладит крыс и отвадит от самостимуляции, однако они продолжали бегать по электрическому полу от рычага к рычагу, пока лапки не почернели и не перестали слушаться.

Кто-то наверняка посмеется и скажет, что уж он-то не будет обугливать ноги в погоне за очередной порцией дофамина. Конечно, человек имеет более сложную нервную систему, чем крыса, но подумайте: сколько раз мы засиживались за компьютерной игрой, игнорируя чувство голода? Сколько раз глубокой ночью забывали про сон и переворачивали страницу интереснейшей книги со словами: «Ну еще одну главу…»? Сколько вечеров провели, не в силах остановиться, листая ленту соцсетей с забавными видео? Так ли мы в конечном счете отличаемся от тех бедных крысок с обугленными лапками?

«Измерение» удовольствия у людей и животных

Эксперимент Олдса и Милнера с крысами показал, что, если простимулировать особый центр в мозге, зверьки будут готовы на все, лишь бы испытать это ощущение снова. Перед ученым сообществом замаячила заманчивая перспектива наконец вылечить психиатрические заболевания навсегда. Мысль, что можно вживить электрод в центр удовольствия и избавить пациентов от депрессии, шизофрении и других заболеваний, была очень соблазнительной. Осталось только выяснить, как работает этот участок мозга у людей.

Американский профессор Роберт Хит из Тулейнского университета одним из первых осмелился провести подобный эксперимент на человеке[5]. Он имплантировал электроды в так называемый центр удовольствия и позволил участникам самим управлять стимуляцией: им дали специальную кнопку, при нажатии на которую в эту область мозга подавались электрические импульсы.

Совсем скоро испытуемые начали почти безостановочно бить себя током, отказываясь от еды и отдыха. Наверняка это происходило потому, что чувство блаженства пересиливало голод и усталость. Что еще могло заставить испытуемых нажимать кнопку больше 500 раз за час?

Однако они признавались, что при ударе током чувствовали не удовольствие, а, наоборот, тревогу и отчаяние. И все же, несмотря на это, нажимали и нажимали кнопку, а когда очередная сессия заканчивалась, не хотели уходить и требовали продолжения. Почему – оставалось загадкой.

Эксперименты повторялись, но, к сожалению, так и не увенчались успехом. Гипотеза о получении наслаждения при стимулировании центра удовольствия электрическими импульсами не выдержала проверки. Хотя опыты и продвинули ученых в понимании того, как устроен мозг, но больше ввели в заблуждение. Исследования показали, что ни электрическая, ни химическая стимуляция не могут инициировать наслаждение, а способны лишь усилить уже существующее желание и даже вызвать маниакальное стремление к тому или иному источнику удовольствия. Поэтому, чтобы понять природу удовольствия, ученым пришлось вернуться в самое начало, к вопросу: «А что же такое удовольствие и почему человек стремится к нему?»

Немалую роль в погоне за удовольствием играет эволюция, ведь животное всегда стремится делать то, что помогает выжить. И чувства подсказывают ему путь к выживанию, окрашивая полезные действия удовольствием и радостью, а опасные – страхом и болью.

Еда, секс, социальные взаимодействия – все это сопровождается удовольствием, потому что помогает выжить. Вступление на новые территории, незнакомая еда, одиночество, огонь – все это несет потенциальную опасность, поэтому мозг реагирует страхом, осторожностью и болью.

Но как «измерить» удовольствие? С людьми все понятно: достаточно просто спросить. Но ведь на сегодняшний день многие эксперименты по этическим причинам проводятся только на животных. Как понять, что оно испытывает удовольствие? Ведь зверь не может рассказать об этом. Этим вопросом задались Кент Берридж и Терри Робинсон – американские нейробиологи и исследователи.

Ответ нашелся в книге Чарльза Дарвина «Выражение эмоций у людей и животных». Основоположник идеи эволюции писал, что животным, как и людям, не чужда эмоциональная реакция в ответ на условия окружающей среды, которую они выражают мимикой. Если животное чем-то недовольно, это будет «написано» на мордочке. Более того: поскольку такие эмоциональные проявления обусловливаются сходными нейронными связями у всех млекопитающих, то, следовательно, и у животных, и у людей будет сходная мимика. Эти реакции одинаковы и у людей, и у обезьян, так как это базовые, эволюционно древние сигналы «нравится/не нравится».

Самый легкий способ доставить удовольствие испытуемым животным – накормить их. На этот стимул они, прямо как люди, показывают вполне недвусмысленные мимические сигналы наслаждения: облизываются и тянутся за запахом вкусной еды. И напротив, когда еда имеет горький вкус, животные трясут головой, открывают широко рот и глаза. Такая реакция наиболее ярко выражена у крыс, мышей и обезьян. И так совпало, что именно их ученые используют в экспериментах чаще всего.

Берридж и Робинсон подсоединили к мозгу крыс электроды и стали кормить их лакомством. Параллельно они снимали реакцию животных на видео и подсчитывали, сколько раз подопытные облизывались, демонстрируя наслаждение от еды. Они вводили крысам разные вещества, меняя уровень дофамина или опиоидных рецепторов, и сравнивали выражения «удовольствия» при вкусе сладкого раствора. Когда уровень дофамина искусственно повышали – крысы не выражали больше удовольствия при сладком вкусе, но начинали искать этот вкус активнее. Когда блокировали дофаминовые рецепторы (например, галоперидолом) – крысы теряли интерес к еде, переставали подходить к источнику сахара, но все еще облизывались, если сладкий раствор попадал прямо в рот.

Сопоставив сигналы мимики животных и электрические импульсы в мозге, ученые наконец выяснили, где именно находится центр удовольствия. И их ждали удивительные открытия. Этот опыт доказал, что на самом деле удовольствие не связано с теми зонами мозга, на которые указывали Олдс и Милнер.

«Хочу» и «нравится» – совершенно разные процессы

Если вы когда-нибудь играли в компьютерные игры, то наверняка помните чувство восторга и предвкушения награды в момент, когда разгадывали очередную загадку или одерживали победу над монстром. Часами проходили один уровень за другим и думали, что будете удовлетворены, выиграв дополнительное оружие или построив очередной курятник на ферме. Но на самом деле в конце испытывали чувство опустошения, поскольку были «счастливы» именно в тот момент предвкушения награды, когда ферма только строилась. Кажется, что наибольший эмоциональный подъем мы ощущаем не тогда, когда наконец достигли цели, а в процессе пути к ней, пока только хотим ее достичь. И чем увлекательнее и длиннее путь, тем больше интереса и удовольствия мы испытываем.

К 1980-м годам для ученых уже было очевидно, что стимуляция дофаминовых путей делает животных чрезвычайно активными – они ищут возможность самостоятельно стимулировать эту область мозга, нажимают на рычаг, бегают за наградой. Логично было думать, что это и есть удовольствие. Но в этой теории было много но.

Продолжая изучать центр удовольствия, Кент Берридж и его коллеги решили зайти с другой стороны: что будет, если у мышей искусственно сделать слишком много дофамина в мозге? Для этого ученые взяли особую линию мышей, у которой почти не работал специальный «белок-уборщик». В норме этот белок забирает дофамин из синапсов обратно в нейрон, чтобы тот не накапливался. А у этих мышей «уборщик» был почти выключен – и дофамин оставался в синапсах долго и накапливался, а значит, его сигнал был сильнее и продолжительнее, чем у обычных животных. Это означало, что концентрация дофамина в мозге будет значительно превышать нормальные значения. И если бы он действительно был бы гормоном счастья и удовольствия, то такие генно-модифицированные мыши получали бы гораздо больше удовольствия от вкусной еды и облизывались бы гораздо чаще сородичей.

Однако когда этих мышей угостили клубничкой – любимой едой каждой мыши, – они не продемонстрировали какого-то особенного счастья и удовольствия. Наоборот, облизывались даже чуть реже, чем немодифицированные сородичи. Но при этом двигались к лакомству они гораздо быстрее обычных мышей. Та же самая реакция наблюдалась и у крыс: «дофаминовые» крысы тоже двигались к лакомству быстрее товарищей, но вот удовольствия от еды получали столько же. Зато мыши, у которых дофамина было меньше обычного, вообще не проявили никакой целеустремленности. Более того, их не интересовала вообще никакая еда, а если их не кормили насильно, то они погибали от голода. Если же еда попадала в рот, эти крысы вполне активно облизывались, что ученые интерпретировали как получение удовольствия от вкусной пищи. То есть крысы, у которых «отключили» дофамин, не хотели еды, но им все еще нравилось, когда пища оказывалась во рту.

Так Берридж и Робинсон доказали, что, хотя для людей ощущения «хочу» и «нравится» – это примерно одно и то же, для мозга это совершенно разные процессы. И та самая «область удовольствия», которую случайно нашли Олдс и Милнер и которая вырабатывает дофамин, на самом деле отвечает за желание – то есть за мотивацию, поиск и стремления, а не получение удовольствия. А дофамин на самом деле управляет не счастьем, а только его поиском.

Счастье не должно быть долгим

Хотя состояние «очень хочется» можно легко спутать с «нравится», это, как уже очевидно, отнюдь не одно и то же. За ощущение «хочу добраться до этой еды» и ощущение «нравится эта еда» отвечают разные отделы головного мозга.

Помните, как Роберт Хит, известный экспериментами на людях, подсоединял электроды к головному мозгу испытуемых? Он вводил их прямиком в предполагаемый центр удовольствия, но ни один из пациентов не говорил про наслаждение, несмотря на то что все хотели, чтобы ток поступал дальше. Некоторые даже вели себя весьма агрессивно, требуя продолжения. Вероятно, это происходило не потому, что стимуляция нравилась, а потому, что она заставляла их желать ее.

Тем не менее, раз человек так сильно желает получить то, что приносит наслаждение и удовлетворение, и игнорирует то, что не вызывает счастья и положительных эмоций, значит, дофаминовая система должна быть тесно связана с зонами мозга, отвечающими за удовольствие. И действительно, продолжив эксперименты, Кент Берридж обнаружил нечто весьма интересное.

Эксперимент заключался в том, чтобы обнаружить непосредственно центры удовольствия с помощью все той же методики видеофиксации мимики грызунов в ответ на лакомства. Одно из ядер удовольствия ученые обнаружили в медиальной оболочке прилежащего ядра, второе – в вентральном паллидуме (структура в основании переднего мозга). Химическая стимуляция этих ядер вызывала у крыс еще большее удовольствие от лакомства.

Эти ядра – часть общей структуры мозга, отвечающей за наслаждение и удовольствие. Они связаны между собой и представляют сложноорганизованную цепь. И, надо отметить, весьма устойчивую: повреждение одного звена цепи не влияло на общую реакцию крыс на лакомство. Остальные звенья будто компенсировали работу выпавшего, и благодаря этому животное продолжало «жить свою лучшую жизнь». За одним исключением: повреждение вентрального паллидума как будто превращало приятный вкус еды в отталкивающий, из-за чего крысы трясли мордочками, вытирались, а может, даже и ругались… Но этого мы никогда не узнаем.

Работает ли «цепь удовольствия» похожим образом и у людей – остается неясным. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо поочередно «отключать» ядра удовольствия и смотреть на реакцию. Однако такие эксперименты неэтичны, а проведение их невозможно. В литературе описан лишь один случай, когда у человека был изолированно поврежден только вентральный паллидум в результате передозировки наркотиками. Этот пациент жаловался на чувство безысходности, депрессию и ощущение, что больше никогда не сможет испытать удовольствие. Что в целом доказывает роль этой структуры в формировании наслаждения.

Однако стоит отметить, что эта «сеть удовольствия» в области переднего мозга далеко не единственная. В других отделах мозга есть структуры, которые также регулируют степень наслаждения животного (и, вероятно, человека) в зависимости от других факторов. Согласитесь, сложно чувствовать наслаждение и счастье, если голодны или если этого удовольствия было только что настолько много, что вы пресытились. Можно сказать, что, каким бы вкусным ни было лакомство, если уже объелись, удовольствия не получить.

Ученые считают, что за определение степени наслаждения отвечает орбитофронтальная кора, которая находится в префронтальной коре головного мозга. Именно здесь происходят процессы, ответственные за вспышки наслаждения и быстрое его затухание. Описывая работу префронтальной коры, Кент Берридж приводит в пример смакование горячего какао. Когда вы только делаете первый глоток, зона удовольствия взрывается активностью и постепенно начинает снижаться. К моменту, когда допиваете напиток, удовольствие практически полностью угасает и вкус становится обыкновенным.

И в самом деле, ничто не приносит столько удовольствия, как первое прикосновение к чему-то, что давно вожделели. Первый кусочек тортика после двухнедельной диеты кажется божественным, но десятый кусок не вызовет столько восторга. Он по-прежнему будет вкусным, но мозг уже не рассматривает его как уникальный ресурс, а потому тратить силы на то, чтобы заставлять его желать, не нужно.

На самом деле это вполне объяснимо. Молекула дофамина быстро синтезируется и так же быстро распадается: счастье не должно быть долгим, иначе особь перестанет бороться за выживание. Предки современного человека никогда не переставали умножать свои шансы на выживание: закрыв потребность в еде и безопасности, они продолжали искать способы усовершенствовать орудия труда и обустроить жилища. И именно дофамин заставлял их делать это, именно желание еще раз пережить это мимолетное чувство наслаждения заставляло искать все новые и новые способы достичь этого состояния.

И правда, если вдуматься, ощущения наслаждения и счастья весьма недолговечны, так что человек вынужден постоянно предпринимать все новые и новые действия, чтобы в очередной раз ненадолго почувствовать желанный покой. Мы бесконечно бежим, стремимся к ускользающему счастью, прямо как лошадки с привязанной впереди морковкой – идеальный механизм с точки зрения выживания.

Результаты экспериментов

Когда Кент Берридж с коллегами развели понятия «хотеть» и «нравиться», представления об эффектах дофамина вышли на новый уровень. А дальше было немало экспериментов, которые показали, что, когда пациенты достигают желанной награды, они испытывают радость, но дофамин в этот момент, наоборот, перестает выделяться.

Например, эксперимент Брайана Кнутсона, нейробиолога и профессора Стэнфордского университета. Он взял за основу знаменитый опыт русского физиолога Ивана Петровича Павлова по формированию условного рефлекса у собак. Только Павлов приучал животных к тому, что перед едой обязательно звонил колокольчик, а Кнутсон же «приучил» исследуемую группу людей к тому, что, если нажать на кнопку, когда на экране появляется определенный символ, можно выиграть приз. Совсем скоро участники отвечали выработкой дофамина каждый раз, когда видели на экране тот самый символ, даже без выигрыша, и тут же принимались жать на кнопку. А вот когда они получали выигрыш и начинали радоваться ему, возбуждалась совсем другая область мозга. Область, отвечающая за выработку дофамина, напротив, затихала.

Другой знаковый эксперимент, приблизивший нас к пониманию роли дофамина, провел нейробиолог из Кембриджа Вольфрам Шульц. Он вживлял электроды в мозг обезьян для фиксации активности дофаминовых нейронов и после определенного сигнала – например, вспышки света – давал им сок. Сначала все шло по плану: обезьяна получала сок, аппараты фиксировали выброс дофамина. В какой-то момент животные поняли, что после вспышки всегда идет угощение, и совсем скоро ученый зафиксировал выброс дофамина не на сок, а на мигание лампочки. Мозг обезьян предвидел награду и «поощрял» себя заранее. А когда они получали сок, уровень дофамина оставался прежним.

В какой-то момент условия эксперимента изменились: ученый продолжал подавать вспышки света, но теперь обезьяны больше не получали ничего, их ожидания не оправдались. И в этот момент уровень дофамина резко рухнул. Это наблюдение перевернуло понимание системы вознаграждения. Дофамин оказался не гормоном удовольствия, как думали раньше, а целой системой обучения, основанной на ожиданиях.

Когда реальность лучше, чем предполагалось, дофамин растет. Когда совпадает – его уровень стабилен. При отрицательной ошибке предсказания происходит спад дофаминовой активности. А если предсказание награды совпадает с реальностью, дофамин выделяется в момент предсказания награды, а не в момент ее получения.

Дофамин – не молекула радости. Это молекула прогноза, которая учит мозг распознавать закономерности: «Вот это действие привело к благоприятным результатам – запомни его!» или «Вот тут случились неприятности, больше не надо так делать».

С тех пор теория Вольфрама Шульца легла в основу не только нейробиологии, но и искусственного интеллекта: современные алгоритмы обучения с подкреплением устроены точно так же – нейросети учатся на ошибке предсказания награды. И все это благодаря лампочке, соку и нескольким обезьянам, которые, сами того не зная, помогли людям понять, как мозг превращает ожидание в мотивацию.

Глава 3. Дофаминовая система вознаграждения

Мозг сканирует окружающую действительность на предмет опасностей и удовольствий, а дофамин заставляет увидеть удовольствие, сосредоточиться на нем и предпринять действия, которые к нему приведут. Но как мозг понимает, когда его ждет удовольствие, а когда – разочарование? Ответ прост: на основе уникального опыта.

Все люди приходят в незнакомый мир словно чистый лист бумаги и в течение жизни нарабатывают уникальный опыт, запоминая и анализируя его. Трогая горячую плиту, дразня бродячую собаку или стянув пятак из маминого кошелька, мы сталкиваемся с негативными последствиями, а в мозге закрепляется нейронная связь, которая подсказывает: это действие может быть небезопасным. И наоборот, получив пятерку, попробовав впервые что-то вкусное, удачно пошутив в новой компании, мы получаем некую награду и понимаем: это хороший опыт, его можно повторять. Вознаграждение может быть социальным, как в случае с удачной шуткой, или физическим: «нашел вкусное, утолил голод и могу еще какое-то время не переживать о выживании».

Формирование нейронной связи

Однократного опыта для формирования нейронных связей зачастую бывает мало. Для того чтобы они укрепились, необходимо постоянно поддерживать их. Представьте, что едете на лыжах, а впереди – девственно чистое снежное поле. По нетронутому снегу сложно протоптать лыжню, но это возможно. Однако если после по лыжне никто не проедет, завтра же ее занесет снегом, и лыжни как не бывало. А что, если целая группа лыжников один за другим проедет по новенькой лыжне? Будет ли легче передвигаться по ней, если находиться в хвосте делегации? А если лыжня уже давно протоптана и все в округе каждый день ездят по ней?

Лыжня – это нейронная связь, а лыжник – электрический импульс, который возникает всякий раз, когда мозгу необходимо обработать некую информацию, поступающую извне. Нейронные связи позволяют импульсам передвигаться по отделам головного мозга, выстраивая реакцию на то или иное событие. Чем «толще» связь, чем сильнее протоптана лыжня, тем быстрее движется импульс и тем быстрее формируется реакция на событие.

Формируя нейронные связи, получая каждый день и час опыт взаимодействия с окружающим миром, мозг получает информацию: какие действия безопасны и позитивны для выживания, а какие, наоборот, нежелательны. Когда человек впервые сталкивается с какой-то ситуацией и она приводит к приятному или выгодному результату, мозг реагирует мощным выбросом дофамина: реальность оказывается лучше, чем ожидалось (ведь изначально мозг ничего не предсказывал). Такое событие хорошо запоминается. В дальнейшем, распознавая похожие обстоятельства, мозг начинает выделять дофамин уже заранее – тем самым побуждая сосредоточиться на действиях, которые могут снова привести к желаемому результату.

К примеру, если когда-то вы получили удовольствие от лайка в соцсетях, мозг запомнит это и будет не прочь повторить позитивный опыт. И если в следующий раз вы снова зальете в интернет фото, то процесс проверки лайков будет сопровождаться некоторым волнением и возбуждением – мозг будет ждать повторения позитивного опыта. Именно поэтому так сложно отказаться от привычек вроде компьютерных игр или заедания эмоций десертами. Хоть зависимости от сладкого не существует в медицинском смысле этого слова, есть дофаминовое подкрепление. Один раз получив утешение от сахара, мозг запоминает это и в следующий раз, ощутив дискомфорт, подскажет, что сладкое – рабочий способ избавиться от негативного чувства.

Интересно, что у маленьких детей нейронные связи образуются не только в процессе получения собственного опыта, но и при наблюдении за значимыми взрослыми. Это возможно благодаря работе зеркальных нейронов. Это специальные клетки мозга, которые отвечают за копирование действий, подражание и распознавание эмоций окружающих. Они оказывают неоценимую помощь малышам в процессе обучения: наблюдая за взрослыми сородичами и копируя их поведение, ребенок учится выживать в этом мире. Когда он видит, что мама съела конфету, и считывает ее эмоцию как положительную, в мозге возникает нейронная связь, что сладкое – это хорошо и способствует выживанию.

Впрочем, зеркальные нейроны[6] есть не только у человеческих детенышей: в животном мире достаточно подтверждений наличия этих нейронов даже среди тех видов, чей мозг гораздо примитивнее человеческого. Молодые самцы птиц учатся привлекать самок на примере старших товарищей: слушают брачные песни и пытаются подражать. По мере взросления петь удается все лучше, а когда получится приличная песня, самки поймут, что появился новый потенциальный партнер. Действие зеркальных нейронов было замечено и среди обезьян: молодые особи копируют поведение взрослых, чтобы увеличить шансы дожить до старости.

Итак, дофамин «ориентируется» на собственный опыт и опыт значимых взрослых, подсказывая, какие действия способствуют выживанию, а какие нет. Да, сегодня мы живем в относительно безопасном мире и вероятность того, что из-за угла неожиданно набросится хищный зверь, довольно мала. Но мозгу этого не объяснить. Он непрерывно сканирует окружающую действительность на предмет потенциальных опасностей и возможностей выжить и передать гены потомству.

Именно дофамин подсказывает мозгу, какое действие способствует выживанию и достойно потраченных усилий, а на чем можно и сэкономить энергию. Когда видите нечто, что может принести удовлетворение, – афишу с выступлением любимого комика, изображение вкусной еды, лайк в соцсетях, лотерейный билет, – запускается дофаминовая система, которая шепчет: «Это нам точно надо!» Она обеспечивает то самое возбуждение на пути к цели, прилив энергии, чтобы вы сделали все для достижения потенциально выгодной для выживания цели.

Система вознаграждения мозга

Чтобы понять, что такое система вознаграждения мозга, давайте вернемся к далеким предкам. Мы уже знаем основные этапы эволюции и помним, что предкам современного человека приходилось прикладывать немало усилий, чтобы выжить.

Но что же именно заставляло их это делать? Возможно, вы скажете: ведь если человек не поест, он умрет. От того, сможет ли он найти ягоды и убежать от хищника, зависела его жизнь. И это будет верный, но очень уж упрощенный ответ. Тем более если вспомнить крыс Кента Берриджа, которых лишали дофамина, а они не хотели и пальцем пошевелить, чтобы добыть себе еду, и просто умирали от голода. Значит, мозгу недостаточно просто припугнуть своего хозяина гибелью, ему нужно еще и вознаградить жизненно важные действия. Эволюция создала для этого изощренный нейрохимический механизм – дофаминовую систему вознаграждения. Эта древняя, но невероятно мощная система не столько дарит блаженство, сколько мотивирует искать пищу, воду, секс, социальные связи и новые знания – все то, что гарантирует выживание особи и вида.