Detalii foarte importante cu privire la felul în care celulele nervoase ale creierului memorează plăcerea sunt dezvăluite într-un studiu efectuat de cercetătorii de la Universitatea Alabama din Birmingham, publicat în revista Nature Neuroscience.
Noi detalii privind evenimentele moleculare care alcătuiesc ”memoria recompensei” sugerează, de asemenea, că acestea diferă de cele create de dependenţa de droguri, în ciuda binecunoscutei teorii că dependenţa deturnează căile neuronale de recompensă normale.
Circuitele creierului au evoluat asociind plăcerea comportamentelor ce au fost "încurajate" evolutiv pentru că s-au dovedit foarte folositoare pentru supravieţuirea speciei noastre. Mâncarea consistentă are gust bun pentru că oferă energie, iar sexul este dezirabil pentru că produce urmaşi.
Aceleaşi sisteme conectează, de asemenea, în minţile noastre reperele de mediu cu plăcerile reale pentru a forma memoria recompensei.
Acest studiu pe şobolani vine în sprijinul ideii potrivit căreia creierul mamiferelor prezintă o serie de tipuri de memorie, fiecare folosind circuite diferite, prin intermediul cărora amintirile sunt accesate şi integrate, atunci când este nevoie. Tipurile de memorie străveche conţin acele circuite care ne reamintesc de ce să ne fie frică, ce să urmărim (răsplata), cum să ne mişcăm (memoria motorie) şi cum să navigăm (memoria locurilor). Evoluţii mai recente ne permit să ne amintim anul în care a navigat Columb precum şi data aniversării căsătoriei noastre.
"Suntem de părere că memoria recompensei poate servi drept un foarte bun model pentru înţelegerea mecanismelor moleculare care se află în spatele atâtor tipuri ale memoriei de învăţare”, a spus David Sweatt, Prof. Dr. şi preşedinte al Secţiei UAB de Neurobiologie, director al Institutului Cercetării Creierului Evelyn F. McKnight şi autor corespondent al studiului. "Rezultatele noastre oferă un salt spectaculos în domeniul înţelegerii mecanismelor de percepere şi învăţare a recompensei şi sunt foarte promiţătoare pentru că ne vor orienta în viitoarele noastre încercări de a rezolva probleme înrudite, cum ar fi dependenţa de droguri sau comportamentul criminal."
Acesta este primul studiu care ilustrează că amintirile recompensei sunt create de schimbări chimice care influenţează genele cu rol în funcţionarea memoriei, gene din celulele nervoase dintr-o regiune a creierului numită zona ventral tegmentală, sau ZVT. Experimentele care au blocat aceste schimbări chimice – un amestec de metilare şi demetilare ADN – în ZVT, au împiedicat şobolanii să îşi formeze noi amintiri ale recompensei.
Metilarea reprezintă ataşarea unei grupări de metil (un atom de carbon şi trei de hidrogen) la un lanţ ADN în anumite locuri (baze de citozină). Când metilarea apare lângă o genă sau în interiorul secvenţei unei gene, se crede în general că dezactivează gena, iar dacă metilarea este înlăturată, se presupune că gena este activată. Această schimbare înainte şi înapoi afectează exprimarea genei fără să schimbe codul pe care îl moştenim de la părinţii noştri. Dacă se operează modificări epigenetice corespunzătoare în afara maşinăriei genetice, atunci se permite fiecărui tip de celulă să îşi îndeplinească funcţia sa unică şi să reacţioneze la mediul său.
Mai mult decât atât, o celulă stem din uter care devine os sau celulă hepatică trebuie să ”îşi amintească” natura sa specializată şi să îşi transmită identitatea descendenţilor săi pe măsură ce aceştia se divid şi se multiplică pentru a forma organe. Acest proces necesită o memorie genetică, care în cea mai mare parte este cauzată de metilare. Atenţie, majoritatea celulelor nervoase nu se divid şi nu se multiplică asemeni celorlalte celule. Potrivit unei teorii ele nu pot face acest lucru, deoarece îşi pun în funcţiune mecanismele epigenetice pentru a crea amintirile reale.
Plăcerea naturală versus dependenţă
Se cunoaşte că centrul plăcerii din creier funcţionează prin intermediul celulelor nervoase care trimit semnale folosind dopamina neurochimică şi este localizat în ZVT. Neuronii dopaminergici manifestă o ”capacitate remarcabilă” de a transmite semnale de plăcere. Din nefericire, procesele evolutive care au legat plăcerea de comportamente care ne avantajează, au consolidat, de asemenea şi comportamentele rele.
Dependenţa de toate cele patru clase majore de droguri de care se abuzează – psihostimulante, opiacee, etanol şi nicotină – a fost legată de transmiterea unei cantităţi crescute de dopamină în aceleaşi zone ale creierului asociate cu procesarea memoriei recompensei reale. Reperele care prevăd atât recompense normale, cât şi efectele cocainei sau ale alcoolului activează, de asemenea, celulele nervoase ale dopaminei la fel cum se activează şi amintirea experienţelor respective. Ceea ce a condus la ideea că dependenţa de droguri primează în detrimentul circuitelor nervoase ale memoriei normale a recompensei.
În acest context, cercetările anterioare au susţinut că neuronii care produc dopamină din ZVT - şi cei dintr-o zonă care primeşte semnalele de dopamină din ZVT, numită nucleul acumbens (NAC) – amândouă aceste tipuri de neuroni au un rol în formarea memoriei recompensei naturale şi în cea a dependenţei de droguri. Deşi acest fapt poate fi adevărat într-o anumită măsură, acest studiu a dezvăluit că blocarea metilării în ZVT cu un medicament a putut stopa capacitatea şobolanilor de a lega reperele experienţelor de recompensă la cele ale rememorării, dar acest lucru nu s-a întâmplat şi când s-a acţionat la nivelul NAC.
"Am observat o diferenţă importantă, nu la nivelul circuitului, ci la cel al reglementării epigenetice a acestui circuit între reacţiile la recompensa naturală şi cele care apar odată cu abuzul de droguri sau cu bolile psihice”, a spus Jeremy Day, Prof. Dr. la şcoala post-doctorală a laboratorului Sweatt şi autorul principal al studiului. "Cu toate că experienţele drogurilor pot coopta într-o oarecare măsură şi mecanismele recompensei normale, rezultatele noastre arată că ele pot, de asemenea, antrena mecanisme epigenetice cu totul separate, care contribuie doar la dependenţă şi care ar putea astfel explica puterea acesteia."
Pentru a cerceta schimbările moleculare şi epigenetice din ZVT, cercetătorii s-au inspirat de la Ivan Pavlov, un psiholog rus din secolul al XIX-lea, primul care a studiat fenomenul condiţionării. Sunând un clopoţel în fiecare zi când îşi hrănea câinele, Pavlov a descoperit curând cum saliva câinele doar dacă auzea sunetul clopoţelului.
În cadrul acestui studiu, şobolanii au fost antrenaţi să asocieze tonalitatea unui anumit sunet cu prezenţa cubuleţelor de zahăr în vasele din care erau hrăniţi. Acelaşi model a fost folosit încă din anii 1990 pentru a descoperi cum funcţionează neuronii dopaminei umane şi cele mai multe medicamente permise care afectează sistemul dopaminei (de exemplu L-Dopa pentru Parkinson) au fost testate prin această procedură înainte de a fi aprobate pe piaţă.
Pentru a diferenţia efectele schimbărilor legate de memoria creierului de cele care rezultă din plăcerea în sine a mâncatului, şobolanii au fost separaţi în trei grupuri. Şobolanii din grupul "CS+" au primit cubuleţe de zahăr de fiecare dată când au avut ca reper un sunet. Grupul "CS–" a auzit tot de atâtea ori acelaşi sunet şi a primit tot atâtea cubuleţe de zahăr dar niciodată împreună. Şobolanii dintr-un al treilea grup au auzit sunetele, dar nu au fost recompensaţi cu zahăr cubic.
S-a observat că şobolanii care au primit întotdeauna zahăr odată cu reperul sonor adulmecau vasele pentru hrană cel puţin de două ori în timpul reperului sonor, în timp ce şobolanii din grupul de control adulmecau vasele după trei sesiuni de câte 25 de repere sonore. Adulmecatul reprezintă măsura stabilită pentru gradul în care un şobolan a ajuns să asocieze un reper sonor cu memoria unei ”trataţii” gustoase.
Echipa a descoperit că şobolanii din grupul CS+ (grupul în care zahărul era asociat cu reperul sonor) erau mai buni la formarea memoriei recompensei şi aveau niveluri mai ridicate de expresie a genelor Egr1 şi Fos decât şobolanii din grupul de control. Aceste gene sunt cunoscute ca gene care reglementează memoria în alte zone ale creierului şi acordează prin reglaj fin capacitatea de semnalizare a conexiunilor dintre celulele nervoase. Echipa de cercetători a dezvăluit mai apoi printr-o serie de experimente modelul de metilare şi de demetilare care a determinat schimbările din expresia genelor de formare a amintirii.
Studiul a demonstrat că experienţele legate de ideea de răsplată au fost cauza pentru ambele tipuri de metilare ADN, care reglementează expresia genelor.
Un tip de metilare implică ataşarea unor grupuri de metil la părţi din ADN numite promotori, care sunt plasate imediat în amonte de secvenţele genetice individuale (între gene) şi care transmit maşinăriei genetice mesajul ”începe să citeşti de aici”. Ataşarea unui grup de metil la un promotor se interpune de obicei şi aducând la tăcere gena învecinată. Cu toate acestea, organismele străvechi precum plantele şi insectele prezintă mai puţină metilare între genele lor şi mai multă în interiorul zonelor de codare a genelor înseşi (în corpul genelor). S-a constatat că o astfel de metilare a corpului genei mai degrabă încurajează expresia genei decât să o reducă la ”tăcere”.
Mai exact, echipa a raportat că în timpul experienţelor privind memoria recompensei, două porţiuni din promotorul pentru gena Egr1 au fost demetilate într-un grad mult mai mare la şobolanii care asociau zahărul cu reperul sonor. În schimb, porţiuni din interiorul corpului genei atât la Egr1, cât şi la Fos treceau prin fenomenul de metilare pe măsură ce se forma memoria recompensei.
"Atunci când elaborăm tratamente pentru boli psihice, dependenţe sau tulburări de memorie, trebuie să înţelegem în mod profund funcţiile sistemelor biologice cu care lucrăm”, a spus Day. ”În domeniul nostru experienţa ne-a învăţat că încercările de a trata dependenţa cu ceva care afectează la nivel global percepţia recompensei normale sau memoria recompensei nu au reuşit niciodată. Studiul nostru sugerează posibilitatea ca tratamentele viitoare să poată contribui la diminuarea ratei dependenţei de droguri şi a bolilor mentale, fără a afecta memoria recompensei normale”.
Traducere de Daniela Albu după brain-pleasure-implications-addiction.
