Что «на уме» у курильщика каннабиса?
Исследований динамической функциональной коннективности мозга при расстройствах, вызванных употреблением психоактивных веществ (РПВ) не так уж и много. Однако очень важно выяснить в динамике, какие именно механизмы заставляют желать повторять наркотический опыт раз за разом. Это откроет возможности для излечения зависимости и других психических расстройств. Ученые из Центра здоровья мозга, входящего в состав Техасского университета в Далласе, обнаружили особенности активации сетей мозга курильщиков каннабиса и опубликовали свои результаты в Human Brain Mapping.
Credit: Siviwe Kapteyn, public domain
Постоянное желание (тяга) к употреблению наркотика – характерная поведенческая проблема при РПВ, которая способствует потере контроля над употреблением психоактивных веществ и рецидиву. Нейронный коррелят (набор механизмов и событий в мозге, необходимых для осуществления какого-либо процесса) рецидивов проявляется в системе внутреннего подкрепления и крупномасштабных функциональных сетях (ФС). Эти ФС формируют участки головного мозга, которые часто работают совместно, ведь выполнение той или иной функции не сосредоточено полностью в единственном участке мозга, а сопряжено с взаимодействием многих, зачастую отдаленных участков. Причем чем более сложная эта функция (например, высшая нервная деятельность), тем большее количество зон головного мозга вовлечено в ее выполнение.
Если говорить подробнее о сетях, входящих в зону исследования тяги к марихуане, то можно выделить, в первую очередь, несколько:
- сеть пассивного режима работы мозга (defaultmodenetwork, DMN) связана с вниманием к внутренней информации. Ее активность коррелирует с субъективным желанием и демонстрирует снижение функционального взаимодействия с другими сетями мозга при РПВ;
- центральная исполнительная (central executive network, CEN) или сеть, ориентированная на достижение цели, относится к исполнительному и тормозящему контролю, который привлекает внимание к внешним целям и контролирует импульсивность (функцию, которая часто скомпрометирована при РПВ);
- сеть, отвечающая за познавательные и эмоциональные функции (salience network, SN), участвует в распределении функциональных ресурсов между DMN и CEN на основе важности информации. Ее дисфункция влияет на сосредоточение внимания на внешней информации, что приводит к выбору принимать наркотик.
Функциональная коннективность (ФК) – это статистическая зависимость между зонами активации, которая стандартно рассчитывается на основе данных функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), предполагая, что функциональные сети статичны во времени. Однако для поставленной задачи это не подходит, потому что процессы употребления марихуаны и дальнейшей тяги к этому связаны с высвобождением дофамина, который увеличивает фазовую активность нейронов определенных участков мозга.
Это вызывает колебания частоты активации (временну́ю изменчивость) и влияет на ФК в вышеперечисленных сетях, что приводит к сниженному тормозному контролю и приписыванию значимости, характерной для РПВ. Да и, в целом, ФК мозга и его топологические свойства по своей природе не постоянны в течение времени наблюдения в зависимости от поставленных задач, а также в состоянии покоя.
Динамическая функциональная коннективность (ДФК) – недавняя разработка в области нейровизуализации – позволяет обойти проблему временно́й изменчивости. ДФК отражает зависящие от времени изменения связности путем разделения всего фМРТ исследования на более мелкие участки (т.е. более частые кадры).
Ученые из Далласа провели фМРТ исследования с заданиями для двух групп людей, чтобы изучить их ДФК. Первая группа (контрольная) состояла из 90 человек, не употребляющих наркотики. Во вторую попали 54 человека, употреблявших марихуану в течение последних 60 дней ежедневно и не менее 5000 раз за жизнь. Испытуемым в случайном порядке давали три типа предметов: предметы, ассоциирующиеся с употреблением «травы»; предметы естественного поощрения в виде любимого фрукта; нейтральный предмет (карандаш). Предметы были выбраны для каждого человека индивидуально на основе опроса о предпочтениях.
Схема исследования фМРТ. ДФК рассчитывалась для каждого из шести условий: C1 – включенный нейтральный сигнал (испытуемому дают карандаш), W1 – выключенный нейтральный сигнал (карандаш забирают); С2 и W2 (включенный – дали выбранный фрукт — и выключенный сигнал естественного поощрения); С3 (включенный – предпочитаемое средство употребления марихуаны) и W3 (забрали средство). Credit: Human Brain Mapping 2020.
Участников эксперимента просили воздержаться от употребления наркотиков за 72 часа до исследования, а также от алкоголя, кофеина и сигарет. То есть исследовалось именно влечение к каннабису в зависимости от наличия провоцирующего фактора. Субъективная тяга к каннабису отмечалась испытуемыми по 10-тибалльной шкале Ликерта («0» — отсутствие позывов, «10» — максимальное желание), причем людей с крайними значениями удаляли из эксперимента. Сканируемых опрашивали перед началом исследования (исходное субъективное влечение) и во время, в течение 5 секунд после каждого сигнала С3: «Пожалуйста, оцените свое желание употребить марихуану прямо сейчас».
Всего рассчитали 12 функциональных связей с использованием временных рядов для кортикальной области, определенной для каждой сети, и подкорковых областей миндалевидного тела и прилежащего ядра. В частности, они включали (см. рисунок ниже): (a) соединения внутри каждой сети, которые охватывают пару из двух регионов одной сети (WithinDMN, WithinCEN, WithinSN); (b) соединения между двумя сетями, которые включают пару из двух регионов из разных сетей (DMN – CEN, DMN – SN, CEN – SN); (c) связи между левой и правой миндалиной (Amyg) и каждой из трех внутренних сетей (Amyg-DMN, Amyg-CEN, Amyg-SN); и (d) связи между левым и правым прилежащими ядрами (NAcc) и тремя сетями (NAcc-DMN, NAcc-CEN, NAcc-SN).
Корреляция ДФК с баллами тяги употребляющей каннабис группы. Коэффициенты корреляции показаны в прямоугольниках цветом (от красного — положительные до синего – отрицательные). По горизонтали указаны условия задания, по вертикали усредненные баллы субъективной тяги до и во время сканирования. Credit: Human Brain Mapping 2020
Вариабельность весов связности NAcc-CEN была значительно выше у потребителей марихуаны, чем в контрольной группе, независимо от условий задачи. Такие изменения ДФК у потребителей каннабиса отражают дисфункции в работе дофаминергической системы на молекулярном уровне и нарушения в крупномасштабных внутренних сетях от подкорковых до корковых.
Чем больше эти изменения, тем труднее управлять желанием принять наркотик. Нестационарный характер связи изменяется и внутренним функциональным состоянием мозга, таким как уровень сознания, бдительность, стадии сна, прием лекарств или условия задачи.
«Теперь, когда мы определили, что существуют различия в крупномасштабных моделях мозговых сетей у длительно употребляющих марихуану при наличии тяги, мы можем использовать их в качестве биомаркеров расстройств. Это поможет в разработке более эффективных стратегий лечения зависимости. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, как эти паттерны мозговой сети могут измениться в процессе лечения и восстановления», — говорит профессор Франческа Филби (Francesca M. Filbey), ведущий автор статьи.
Текст: Дарья Горская
Dynamic functional connectivity between nucleus accumbens and the central executive network relates to chronic cannabis use by Hye Bin Yoo, Blake Edward Moya, Francesca M. Filbey in Human Brain Mapping
doi:10.1002/hbm.25036