«Я надеюсь, что это будет знаменательное исследование, поскольку мы впервые обнаружили цепь мозга, которая может точно предсказать, у каких мышей разовьется компульсивное употребление алкоголя за несколько недель до начала поведения», – говорит Кей Тай, профессор в Лаборатория системной нейробиологии и заведующий кафедрой Уайли Вэйл. "Это исследование устраняет разрыв между анализом цепей и исследованиями алкоголя / зависимости и дает первое представление о том, как представления о компульсивном употреблении алкоголя развиваются в мозгу с течением времени."
Национальный институт здоровья определяет расстройство, связанное с употреблением алкоголя, как хроническое заболевание мозга, при котором человек компульсивно употребляет алкоголь, часто с сопутствующими отрицательными эмоциями. Предыдущее исследование было сосредоточено на изучении мозга после развития алкогольного расстройства. Команда Тая стремилась обнаружить мозговые цепи, которые в первую очередь ответственны за развитие предрасположенности к компульсивному употреблению алкоголя, что ранее не изучалось.
«Первоначально мы стремились понять, как мозг изменяется из-за запоя, чтобы вызвать компульсивное потребление алкоголя», – говорит Коди Сицилиано, первый автор и доцент кафедры фармакологии Университета Вандербильта. «В процессе мы наткнулись на удивительное открытие, в котором мы действительно смогли предсказать, какие животные станут компульсивными, на основе нейронной активности в самый первый раз, когда они пили."
В этом исследовании исследователи создали тест, называемый задачей навязчивого переедания (BICT), чтобы изучить, как предрасположенность к употреблению алкоголя взаимодействует с опытом, вызывая у мышей компульсивное употребление алкоголя.
BICT позволил исследователям изучить потребление алкоголя, а также потребление с негативными последствиями, такими как добавление горечи к алкоголю. Посредством серии тестов ученые обнаружили, что мышей можно разделить на три группы: мало пьющие, много пьющие и пьющие с навязчивым потреблением алкоголя. В отличие от первых двух групп, компульсивные пьющие проявили нечувствительность к негативным последствиям.
Затем исследователи использовали метод визуализации, называемый микроэндоскопической визуализацией кальция с разрешением одной клетки, чтобы нанести на карту интересующие клетки и области мозга до употребления алкоголя, во время питья и после употребления алкоголя.
В частности, они изучали активность нейронов в двух областях, участвующих в поведенческом контроле и реагирующих на неблагоприятные события: медиальной префронтальной коре и периакведуктальном сером веществе соответственно. Они обнаружили, что развитие компульсивного употребления алкоголя связано с паттернами нейронной коммуникации между двумя областями мозга и является биомаркером для прогнозирования компульсивного употребления алкоголя в будущем. Кроме того, исследователи использовали оптогенетику для контроля активности нервного пути с помощью света.
Включая или отключая мозговой контур, ученые смогли либо увеличить навязчивое употребление алкоголя, либо уменьшить его.
«Теперь мы можем заглянуть в мозг и найти паттерны активности, которые предсказывают, станут ли мыши потреблять алкоголь в будущем, до того, как навязчивое принуждение разовьется», – говорит Тай. «Мы не знаем, специфичен ли этот мозговой контур для алкоголя, или один и тот же контур вовлечен в несколько различных компульсивных форм поведения, например связанных с другими веществами, вызывающими злоупотребление, или естественными наградами, так что это то, что нам нужно исследовать."
Затем ученые планируют секвенировать эти нейроны коркового ствола мозга, чтобы определить цели, которые могут быть использованы для лечения.
Работа финансировалась грантами Национальных институтов здравоохранения (F32 MH111216, K99 DA045103, R01-MH102441, DP2-DK102256 и DP1-AT009925), Фонда исследований мозга и поведения, Нью-Йоркского фонда стволовых клеток и фонда JPB.