Голодный_мозг_Как_перехитрить_инстинкты. Стефан Дж. Гийанэй Голодный мозг. Как перехитрить инстинкты, которые заставляют нас переедать
 Скачать 4.42 Mb.
|
|
Обучающая молекула Росс МакДевитт, стажер-исследователь из Национального института здравоохранения в городе Балтимор, аккуратно сажает подопытную мышь в пластиковую клетку и присоединяет к ее голове тонкий волоконно-оптический кабель, там же расположен миниатюрный коннектор. МакДевитт пользуется передовым методом исследования, который получил название оптогенетики, чтобы воздействовать на клетки мозга в вентральной тегментальной области (вентральной области покрышки). Как мы уже выяснили в предыдущей главе, вентральный тигментум посылает дофаминовые волокна в главный мотивационный центр мозга – вентральный стриатум (рис. 14). Волокна выделяют молекулы дофамина, которые изменяют функцию клеток вентрального стриатума и прилежащих к нему других отделов мозга. Этот процесс оказывает влияние на поведение. Мы уже говорили о том, что высокий уровень дофамина повышает вероятность того, что власть над поведением перейдет в руки определенного генератора сигналов. Дофамин оказывает и более тонкое воздействие на организм. Фактически дофамин является средством подкрепления. 35 Некоторые ученые отрицают причастность дофамина к процессу обучения. Кент Берридж – активный сторонник этой идеи. В этой книге я подробно не освещаю споры вокруг дофаминового подкрепления. Рекомендую читателям, которые имеют отношения к научным кругам и ищут альтернативную позицию, прочесть работу Берриджа по психофармакологии «Споры о роли дофамина в системе поощрения», 2007. 36 Рис. 14. Дофаминовая связь вентральной тегментальной области и вентрального стриатума. По этому пути проходит подкрепление мотивации и обучение. В ходе эксперимента МакДевитт вызывает всплеск дофамина в вентральном стриатуме одним щелчком выключателя. Эксперимент наглядно демонстрирует эффективность такого способа обучения и мотивировки. В клетке у мышки стоит маленькая коробочка. Каждый раз, когда мышь трогает носом коробочку, к датчику на ее голове по кабелю поступает световой сигнал. Сигнал активизирует нейроны в вентральной области покрышки, они выбрасывают порцию дофамина в вентральный стриатум и прилежащие отделы мозга. Но в начале эксперимента мышь об этом ничего не знает. Когда она впервые попадает в клетку, то не проявляет заинтересованности к коробочке. Впервые она дотрагивается до нее носом случайно, из простого любопытства. Всякий раз, когда мышь тычется носом в коробочку, она разом испытывает мышиный эквивалент откушенной шоколадки, секса и выигрыша в лотерею. Проходит совсем немного времени – и мышь дотрагивается носом до коробочки все чаще. «Мы обнаружили, – говорит МакДевитт, – что мыши начинают сходить с ума от удовольствия. Им этот процесс очень нравится». Хотя изначально мышь соприкасается с коробкой из любопытства, вскоре она понимает исключительную важность этой вещи. Мыши МакДевита в итоге тыкались носом в коробочку со скоростью восемь сотен раз в час, игнорируя все окружающее их пространство. В ходе других опытов над крысами ученые зафиксировали, что животные успевали тыкать носом в коробочку пять тысяч раз за час, чтобы почувствовать стимуляцию вентральной тегментальной области. Они совершали это движение чаще, чем раз в секунду! Другими словами, всплеск дофамина в вентральном стриатуме подкрепляет действие. На клеточном уровне дофамин взаимодействует с нейронными связями в базальных ганглиях, которые только что проявляли активность, и повышает вероятность того, что те же самые нейронные связи вновь будут задействованы. Таким образом, вы захотите повторить снова любое действие, которые совершаете на момент дофаминового всплеска, если подходящая ситуация повторится. Вентральная тегментальная область говорит: «Мне понравилось то, что сейчас произошло. Я, пожалуй, выплесну дофамин в вентральный стриатум, чтобы в следующий раз произошло то же самое». Конечно, МакДевитт продемонстрировал гипертрофированную форму подкрепления, потому что воздействовал непосредственно на вентральную область покрышки. Но этот процесс в умеренной степени протекает в нашем мозге ежедневно! Когда вы удовлетворяете запрос на тройной чизбургер с беконом, в мозге происходит короткий дофаминовый всплеск, 37 который подкрепляет ваше «хорошее» поведение. Таким образом дофамин учит нас, как следует себя чувствовать, что думать и как себя вести, чтобы достичь основополагающих целей. При этом совершенно не заботится о том, поддерживает ли эти идеи рациональная, сознательная часть мозга. Присутствие дофамина в вентральном стриатуме имеет огромную важность для закрепления мотивации, например запоминания, какую еду следует хотеть, а какой избегать. Хотя дофамин был открыт только в 1950-х годах, русский физиолог Иван Павлов за полвека до этого проводил эксперименты и описывал способность животных ассоциировать нейтральные внешние сигналы с пищей. Павлов и его коллеги изучали пищеварительную систему собак и заметили, что у подопытных животных начинала капать слюна при виде пищи. Павлов также отметил, что у собак начинала выделяться слюна даже тогда, когда у него при себе не было еды, так как присутствие Павлова ассоциировалось у них с пищей. Исследователи продолжили эксперименты и начали звонить в колокольчик прежде чем кормить собак. Со временем у последних слюна начинала выделяться уже при одном звуке колокольчика, который ассоциировался со скорым угощением. В этой связи прежде нейтральный внешний раздражитель приобрел для них особую важность. Тот же самый процесс заставил мышей МакДевитта придать обычной скучной коробочке огромное значение, поскольку взаимодействие с ней очень хорошо поощрялось (дофамин попадал в вентральный стриатум). Сегодня мы называем это явление условными рефлексами. При виде кока-колы, воспоминании о вкусе мороженого мы тут же, следуя зову условного рефлекса, начинаем хотеть эти продукты. И выделять слюну. Дофамин: молекула удовольствия? Вы, должно быть, слышали, что дофамин называют «молекулой удовольствия», которая запускает приятную нейрохимическую волну, благодаря чему мы чувствуем радость от победы в соревнованиях, занятий сексом, поедания шоколада и курения крэка. Несмотря на то что в научно-популярной литературе встречается такая информация, она давным-давно устарела. На самом деле дофаминовый всплеск не является необходимым компонентом для получения удовольствия. В ходе экспериментов показано, что животные и люди могут получать удовольствие и без дофамина. Скорее за удовольствие отвечают эндорфины, которые попадают в стриатум одновременно с дофамином. Только молекула эндорфина отвечает за возникновение приятных ощущений. Дофамин лучше называть «обучающей молекулой», а не «молекулой удовольствия». Вы научились с помощью дофамина ассоциировать вид и запах картошки фри с наградой для своего живота. Внешние раздражители органов чувств приобрели значимость и мотивируют вас съесть жареную картошку, как только представится случай. Хотя не все продукты одинаково возбуждающе на нас воздействуют. Но почему? Мозг ищет калории Мы согласимся на том, что еда выступает в роли мощного подкрепляющего средства и перетягивает на себя управление поведением человека. При этом некоторые продукты сильнее воздействуют на мозг, чем другие. Например, брюссельская капуста кажется нам менее привлекательной, чем мороженое. Чтобы понять, почему мы переедаем, прежде нужно ответить на один фундаментальный вопрос: Что именно содержится в пище, что запускает процесс подкрепления? Энтони Склафани, тот самый ученый из первой главы нашей книги, который изобрел «ресторанную диету», посвятил свою карьеру решению этого вопроса. И он добился серьезного прогресса. Обычная лабораторная крыса любит напиток с искусственным ароматом вишни также 38 сильно, как напиток с ароматом винограда. Если поставить в клетку два напитка, то крыса выпьет примерно одинаковое количество из обеих поилок. В 1988 году Склафани и его коллеги опубликовали революционные результаты исследования по изменению вкусовых пристрастий крыс. Ученые вводили крысам в желудки частично переваренный крахмал, пока они пили вишневый напиток. Из-за чего животные начинали больше любить вишневый напиток, чем виноградный. 36 Их вкус изменился на противоположный, когда ученые повторили эксперимент с участием виноградного напитка. Крысам больше не вводили крахмал, но спустя четыре дня они все равно демонстрировали стойкое предпочтение к напитку, который попал к ним в рот вместе с крахмалом. Этот феномен Склафани назвал условное вкусовое предпочтение.37 Условные вкусовые предпочтения стоит рассмотреть подробнее. Крысы не подозревали, что ученые вводят им в желудки крахмал. Но крахмал каким-то образом смог подать сигнал в мозг, из-за которого крысы больше полюбили тот напиток, вкус которого ощутили вместе с крахмалом. Они научились отдавать предпочтение до сих пор нейтральному вкусу таким же образом, как собаки Павлова научились пускать слюну в ответ на звук колокольчика. Как же это работает? Калории формируют не только вкусовые предпочтения, они отвечают и за появление привязанности к запахам, внешнему виду, звуку и даже месту, где, предположительно, можно найти калорийную пищу. Из наблюдений можно сделать вывод, что крысы держатся поблизости от тех мест, где с ними уже произошло что-либо хорошее. А живот, набитый калориями, разумеется, вещь хорошая. Так мы учимся реагировать на наше окружение и добиваться от него того, чего хотим. Дальнейшие эксперименты выявили, что крысы реагировали не на крахмал, а на молекулы глюкозы, которые возникают при распаде крахмала в пищеварительном тракте. Главным образом реакция на глюкозу происходила в тонком кишечнике. Каким-то образом кишечник определял присутствие глюкозы и посылал мозгу сообщение: «Произошло что-то хорошее. Хочу еще раз!» Склафани до конца не изучил, каким образом сигнал из кишечника достигает мозга. Но он и другие ученые точно определили, как сигнал, попадая в мозг, влияет на развитие вкусовых предпочтений.38 Главный подозреваемый – я думаю, вы догадались – дофамин в вентральном стриатуме. Иван де Араухо, доцент кафедры психиатрии Йельского университета провел исследования, не опираясь на работы Склафани, и обнаружил, что калории в тонком кишечнике способствуют выбросу дофамина в вентральный стриатум. Чем больше калорий попадает в кишечник, тем сильнее повышается уровень дофамина в вентральном стриатуме. В соответствии с заключениями Араухо, научная группа под руководством Склафани пришла к выводу, что блокирование дофаминового всплеска не позволяет развиваться условным вкусовым предпочтениям. «Из этого следует, – сообщает Склафани, – что дофамин является ключевым компонентом всего процесса». Данный опыт хорошо иллюстрирует способность углеводов влиять на вкусовые 36 Поликос (Polycose), разновидность мальтодекстрина. 37 Я пользуюсь фразой условное вкусовое предпочтение, потому что этот термин закрепился в научных кругах. Однако на самом деле условный «вкус» – это запах. Его улавливают обонятельные рецепторы в носу, а не вкусовые рецепторы на языке. 38 Очевидно, стоит подозревать нервные волокна, которые соединяют кишечник и мозг. Однако на сегодняшний день исследования Склафани не подтвердили, что сигнал передается по этим волокнам. Ученый подозревает, что его могут передавать гормоны крови. 39 предпочтения. Когда крыса ест, то чувствует вкус и запах, которые ассоциируются с пищей. После того как она проглатывает еду, та попадает в желудок и оттуда – в тонкий кишечник, где определяется наличие глюкозы. Далее идет пока неопределенный сигнал в мозг, что, в свою очередь, приводит к дофаминовому взрыву в вентральном стриатуме. Если пища богата крахмалом или в ней много сахара, то после дофаминового взрыва у крысы вырабатывается предпочтение к вкусу и запаху только что съеденной пищи и она обретает мотивацию к поиску подобного продукта. Таким образом крыса учится выбирать углеводную пищу. Исследователи из группы Склафани пробовали воздействовать и на вкусовые предпочтения с помощью жиров и белков. В серии опытов показано, что крысы одинаково хорошо реагируют на присутствие всех трех основных питательных элементов – углеводов (крахмал и сахар), жиров и белков.39 Склафани выявил, что чем пища калорийнее, то есть чем выше концентрация калорий в ней, тем сильнее ее подкрепляющее воздействие. По всей видимости, мозг крысы настроен не только на углеводы, но и на все типы калорий в принципе – животное предпочитает пищу, которая дает как можно больше калорий за один укус. Звучит знакомо, не правда ли? Вкус и аромат еды позволяют мозгу быстро определять ее качество еще до попадания в пищеварительный тракт. Склафани и другие ученые доказали, что некоторые вкусы, попав на язык, повышают вероятность возникновения вкусового предпочтения. Например, у крыс появляется стойкая вкусовая привязанность к сладкому вкусу, и она сильнее по сравнению с теми опытами, в ходе которых крысам подавали глюкозу прямо в желудок. Сахар воздействует на язык, затем – на тонкий кишечник, что закрепляет поведенческий шаблон. Пища с другими вкусами воздействует на организм таким же образом. Богатый и плотный вкус умами («приятный вкус») создают аминокислоты и глутамат (основной компонент глутамата натрия).40 Этот вкус повышает желание употреблять данную пищу у крыс так же сильно, как и у людей. В том числе глутамат создает вкусовые предпочтения, если вводится непосредственно в желудок. Сладость фрукта означает, что плод спелый. Также вкус глутамата говорит о поступлении богатой белковой пищи, к примеру мяса.41 Оба вкуса очень приятны и указывают на важный источник калорий и других питательных веществ в условиях дикой природы. В противоположность им, горечь, запах разложения и любая пища, которая в прошлом привела к пищевому отравлению, вызывают отвращение.42 Все эти факторы говорят о том, что животные не выбирают пищу наугад – их привлекают в ней определенные качества, которые мозг инстинктивно распознает как ценные, а в основном ее качество измеряется ее калорийностью. Предположительно, наиболее важны питательные вещества, необходимые для выживания и воспроизведения потомства в естественной среде. Мозг крысы реагирует на их присутствие и выбрасывает порцию дофамина. Вариант поведения таким образом закрепляется, и в будущем животное настроено на поиск и поедание продуктов с нужными элементами. Его мозг инстинктивно дает высокую оценку питательным веществам, которые поддерживают здоровье и плодовитость. Постепенно под руководством дофамина крыса учится добывать необходимые 39 Некоторые специалисты выносят алкоголь (этанол) в четвертый класс питательных веществ. Алкоголь тоже способствует выработке вкусовых привязанностей, однако сам процесс подкрепления протекает иначе. 40 Язык распознает нуклеотиды, строительный материал ДНК и РНК, тоже в качестве вкуса умами. По этой причине грибы кажутся на вкус мясными. 41 Дикие крысы, конечно, не заказывают себе стейк на кости Ти-Бон. Они поедают мелких животных и добывают остатки человеческой белковой пищи. 42 Мы можем приучить себя любить даже горькие вкусы, напримерс хмеля в пиве. Возникает условное вкусовое предпочтение, так как вкус подкрепляется алкоголем, например вкус хмеля, или другим мощным «обучающим» средством. 40 продукты эффективнее. Культура условного рефлекса Если вам показалось, что у вас с крысой есть много общего, то вы на верном пути. У людей и крыс формируются схожие вкусовые предпочтения. Это вполне ожидаемо, если учесть, что и те и другие являются омниворами (всеядны). Уже многие поколения крыс и людей едят одинаковые продукты, отдавая с самого рождения предпочтение сладкому вкусу и не любя горький. Можно предположить, что это было свойственно еще нашим общим с крысами предкам 75 миллионов лет назад. Кроме того, люди всех национальностей любят мясной вкус глутамата, не переносят запах гниения и испытывают стойкое отвращение к продуктам, которые в прошлом привели к пищевому отравлению. Люди очень симпатизируют продуктам с солью (хлорид натрия), однако крысы не разделяют с нами эту любовь.43 Схожесть гастрономических предпочтений людей и крыс подтвердилась в ходе опытов Лиана Бёрча, исследователя в области детского ожирения в Университете Джорджии. Бёрч совместно с коллегами решил выяснить, можно ли использовать результаты наблюдений за крысами, которые вел Склафани, чтобы изучить пищевое поведение людей. 44 По результатам этих и других исследований можно судить о том, что жиры и углеводы способствуют закреплению условных вкусовых предпочтений у людей. Иначе говоря, они подкрепляют определенный вариант поведения. В приведенной выше таблице я указал общие для всех людей пищевые симпатии и антипатии. Указанные свойства пищи формируют наше пищевое поведение. В организме резко повышается уровень дофамина, что стимулирует нас к поиску калорийной еды, ее вкусов, запахов, текстур, внешнего вида и мест, где можно ее достать. Люди в Китае и во Франции одинаково любят сахар, соль, жиры и вкус мяса. Конечно, француз едва ли оценит по достоинству традиционную китайскую кухню, а китайца может 43 У крыс можно развить условную привязанность к соли, если исключить ее из их рациона. Однако эти животные не бросаются на поиски соли, как это делают люди, для нормального функционирования организма которых натрий крайне важен. Люди теряют много натрия с потом, а в естественных условиях есть крайне мало продуктов, богатых этим микроэлементом. Может быть, поэтому натрий – единственный микроэлемент (витамин/минерал), присутствие которого в пище мы сразу же ощущаем. 44 Бёрч проводил эти исследования в Университете Пенсильвании. 41 затошнить от крепкого аромата французского сыра. В каждой культуре сложились свои предпочтения относительно вкуса, запаха, текстуры и внешнего вида пищи, сформировавшиеся в результате позитивного подкрепления в процессе обучения. Крысы не родились со знанием того, что им больше нравится вишневый вкус, чем виноградный. Также и мы при рождении не имеем привязанности к вкусу и запаху нашей национальной кухни. Она вырабатывается как условное вкусовое предпочтение. Вкус и запах пищи становятся приятными и мотивирующими в силу многократного повторения в совокупности с подкрепляющим воздействием углеводов и жиров. Ассоциации со вкусной пищей формируются главным образом в детстве. При таких обстоятельствах очевидно, что человеческий мозг находится в сильной зависимости от калорий. За исключением соленого вкуса, все остальные врожденные вкусовые предпочтения отражают высокую калорийность продуктов. Ученые предполагают, что причина кроется в фатальном недостатке калорий, который в далекие времена угрожал нашим прародителям. Чтобы люди могли оставить после себя потомство, эволюция заставила нас превыше всех остальных продуктов ценить высококалорийную пищу. И становится понятно, почему современные охотники и собиратели, которые по сей день живут так, как жили их далекие предки, не тратят время на поиски брюссельской капусты. Они прикладывают усилия, чтобы добыть высококалорийную пищу, способную восполнять их энергетические затраты, – орехи, мясо, клубни, мед и фрукты. Подробнее об этом мы поговорим позже. Исходя из своих врожденных вкусовых предпочтений, ребенок скорее попросит мороженое, чем брюссельскую капусту. С точки зрения вентрального стриатума брюссельская капуста не имеет никакой ценности, хотя и содержит большое количество витаминов и минералов, ведь в ней очень мало калорий.45 Мы хотим мороженого, потому что мозг ассоциирует его вкус, текстуру и внешний вид с хорошей порцией быстроусвояемых жиров и углеводов. Наш мозг развивался в эпоху относительной нехватки продовольствия, поэтому он воспринимает калории как необходимость, и влечет нас к холодильнику. Бессознательная часть мозга считает некоторые продукты настолько ценными, что заставляет нас добывать и поедать их даже тогда, когда мы не голодны. При этом можно испытывать искреннее желание придерживаться здоровой диеты и следить за фигурой. Мы завершаем десертом сытный ужин, запиваем газировкой обед и не можем устоять перед еще одним кусочком пиццы. Сила воли часто капитулирует перед могучим воздействием внешних раздражителей, которые уже получили дофаминовое подкрепление. В качестве раздражителей может выступать завлекательное меню с десертами, автомат с газировкой в поле зрения или аромат пиццы. Случается, что процесс дофаминового подкрепления выходит из-под контроля. |