Какие факторы поддерживают стремление к целям, даже когда они кажутся недостижимыми? Исследование, выполненное исследователями из Университета Нагои в Японии, раскрыло нейронные процессы, определяющие поведение, основанное на мотивации. В ходе исследования было установлено, что нейроны орексина играют ключевую роль в регулировании целеустремленности. опубликованы в журнале PNAS.

Снижение мотивации – распространенная проблема при различных психических состояниях, включая депрессивные расстройства, наркозависимость и синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ). Тем не менее, нейробиологические основы этих нарушений до сих пор изучены недостаточно полно.

Исследовательская группа под руководством Хироюки МидзогутиКоманда ученых из Университета Нагои провела исследование, посвященное орексиновым нейронам. Эти нейроны контролируют важные физиологические процессы, включая сон, аппетит и энергетический обмен. Предыдущие работы указывали на влияние орексиновых нейронов на мотивацию, однако их конкретная функция до конца не была понятна.

В рамках данного исследования, проведенного на крысах, была проанализирована взаимосвязь между изменениями в активности орексиновых нейронов и стремлением к получению пищевого вознаграждения. Несмотря на то, что в большинстве предыдущих работ использовались мыши, выбор крыс был обусловлен их более развитыми когнитивными способностями и большей пригодностью для проведения сложных поведенческих тестов. Ограниченность исследований в этой области ранее была связана с техническими трудностями, возникающими при воздействии на конкретные нейроны у крыс.

Для преодоления возникших сложностей ученые разработали генетически модифицированных крыс, несущих ген орексина-Cre, что обеспечило возможность точного воздействия и манипулирования нейронами, синтезирующими орексин.

На начальном этапе исследования с использованием метода хемогенетики активировали орексиновые нейроны у крыс и провели тест прогрессивных соотношений, в котором требовалось увеличивать количество нажатий для получения пищевого вознаграждения. Уровень мотивации определялся по точке, в которой животное прекращало попытки (точка перелома). У крыс с активированными орексиновыми нейронами наблюдалось повышение точки перелома, что свидетельствовало об увеличении прилагаемых усилий для получения вознаграждения. В противоположной ситуации, при избирательной дегенерации орексиновых нейронов, точка перелома снижалась, указывая на уменьшение мотивационного компонента.

С использованием метода оптоволоконной фотометрии ученые наблюдали за работой орексиновых нейронов в режиме реального времени, фиксируя изменения их активности во время ожидания и получения награды крысами. Зарегистрировано, что активность возрастала перед получением подкрепления, уменьшалась после него, но сохранялась на повышенном уровне при отсутствии ожидаемой награды. Примечательно, что величина усилий, необходимых для достижения цели, напрямую влияла на интенсивность активности орексиновых нейронов. Исследовательская группа предполагает, что наблюдаемая закономерность может демонстрировать взаимосвязь между ожиданиями и затратами энергии, необходимыми для их реализации.

Для подтверждения полученных результатов исследователи использовали оптогенетическую методику контроля активности орексиновых нейронов в период ожидания вознаграждения. При подавлении активности этих нейронов с помощью ингибирующего белка у крыс наблюдалось снижение мотивации: они демонстрировали большую продолжительность выполнения задач, требующих приложения усилий, и их пороговые значения уменьшались. В то же время, попытки повышения активности орексиновых нейронов в этот период посредством возбуждающего белка не привели к дальнейшему росту мотивации, хотя стимуляция успешно активировала нейроны.

Иными словами, блокирование работы орексиновых нейронов приводило к снижению мотивации, однако искусственная стимуляция этих нейронов выше естественного уровня не способствовала ее усилению. Ученые интерпретируют эту асимметрию как свидетельство того, что орексиновые нейроны играют ключевую роль в поддержании мотивированного поведения, хотя простого увеличения их активности для этого недостаточно. Для выяснения факторов, определяющих этот эффект, например продолжительности или характера активности орексиновых нейронов, требуются дополнительные исследования.

Мизогути подытожил: «Проведенное исследование выявило существенные колебания в активности орексиновых нейронов в зависимости от ожидаемого вознаграждения и прилагаемых усилий, что позволяет предположить наличие механизма преобразования ожиданий в целенаправленные действия».

Более детальное изучение функций орексина может способствовать разработке стратегий для решения проблем, связанных с недостаточной мотивацией или сложностями в поддержании целеустремленного поведения.