Вентральная область покрышки – часть системы вознаграждения мозга

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Российский государственный гуманитарный университет»

(ФГБОУ ВО «РГГУ»)

Институт дополнительного образования

Программа профессиональной переподготовки

Реферат

по дисциплине «Анатомия и физиология ВНД и сенсорных систем»

Вентральная область покрышки - часть системы вознаграждения мозга

Терехова Ксения Вячеславовна

Москва, 2022

Введение

вознаграждение мозг вентральный нейрон

Вентральная область покрышки (вентральный тегментум, ВОП) является частью среднего мозга и располагается вентрально по отношению к красным ядрам, дорсовентрально относительно чёрного вещества, между ножками мозга, недалеко от заднего продырявленного вещества. Варолиев мост и задний мозг расположены каудально (нижней части, ниже) от ВОП.

Первоначально вентральная покрышка обозначалась как «ядро», но со временем термин «область» стал более актуальным названием для данной структуры ввиду неоднородных цитоархитектурных особенностей области и отсутствия чётких границ, отделяющих её от соседних областей.

По своей сути, ВОП представлена дофаминергическими нейронами (ДА-нейронами), аксоны которых дают начало мезокортикальному пути и мезолимбическому пути мезокортиколимбической дофаминергической системы. Из общего состава нейронов ВОП на долю ДА-нейронов приходится 50 - 60%, а по некоторым данным - 90% Циркин В.И.,Багаев В.И., Бейн Б.Н. Роль дофамина в деятельности мозга // Вятский медицинский вестник. 2010, №1.. В этой области также имеются ГАМК-ергические нейроны, глутаматергические и холинергические нейроны.

Что касается строения ВОП, в настоящее время принято выделять в ней 4 зоны (ядра), такие, как:

Паранигральное ядро (PN), или паранигральный отдел, богатый дофаминергическими нейронами;

Парабрахиальная пигментированная область (РВР), или парабрахиальный отдел, который обеспечивает дофаминергическую иннервацию стриатума, неокортекса, гипоталамуса;

Ретрофлексная парафасцикулярная зона (PRP);

Ростромедиальное тегментальное ядро (RMTg), или хвостовая (tail) часть вентральной тегментальной области Циркин В. И., Трухина С. И., Трухин А. Н. Нейрофизиология: Физиология ЦНС. В 2 ч. Часть 1 : учебник для вузов. 2-е изд., испр. и доп. -- Москва : Издательство Юрайт, 2022..

Большую часть нейронов ВОП (около 55-60%) составляют дофаминергические нейроны (ДА-нейроны), сосредоточенные в PN и PBP отделах. Оставшийся процент - ГАМК-ергические нейроны, глутаматергические и холинергические нейроны.

Нейроны ВОП получают афферентную информацию от следующих структур мозга - префронтальной коры, базальных ганглий, прилежащего ядра, педункулопонтийного ядра покрышки, латеродорсальноо тегментального ядра, ядер покрышки, субталамического ядра, латерального гипоталамуса, преоптического гипоталамуса, ядра ложа терминальной полоски, латерального ядра габенулы (уздечки), ядер шва, голубого пятно, других ядер среднего мозга и моста, в том числе парабрахиального ядра, промежуточного и зубчатого ядра мозжечка, нейронов ретикулярной формации ствола мозга. Главным гипоталамическим источником афферентов к ВОП является латеральный гипоталамус, аксоны которого идут в составе медиального пучка переднего мозга. Часть афферентов являются тормозными ГАМК-ергическими входами, а часть - возбуждающими глутаматергическими входами, т.е. повышающими активность ДА-нейронов.

Что касается эфферентных связей ВОП, они столь же многочисленны, как и афферентные связи. В частности, система вознаграждения представлена эфферентным путём, идущим от ВОП к прилежащему ядру и к обонятельному бугорку. Двумя основными проекциями эфферентных волокон ВОП являются мезокортикальный путь и мезолимбический путь, которые соответствуют префронтальной коре и прилежащему ядру соответственно.

Цель данной исследовательской работы заключается в том, чтобы выяснить и проанализировать роль вентральной области покрышки в системе вознаграждений головного мозга.

Задачи данного исследования состоят в том, чтобы определить:

- Что представляет собой система вознаграждений мозга и как в ней реализуется процесс положительного подкрепления?

- Какие нейроны входят в состав ВОП, какова их роль в реализации функций системы вознаграждений?

- Какова роль нейронов ВПО в формировании наркотической зависимости?

1. Роль вентральной области покрышки в системе вознаграждений

Примерно 55-65% нейронов ВОП - это дофаминэргические нейроны (ДА-нейроны), передающие сигналы другим нейронам при помощи нейромедиатора дофамина. Дофамин играет в мозге роль «вещества удовольствия». Дофаминовые сигналы из ВОП поступают в префронтальную кору, где происходят сознательные психические процессы, в гиппокамп, управляющий запоминанием, в прилежащее ядро, которое можно назвать «главным центром удовольствия», отвечающим также за мотивацию, привязанности и зависимости, а также в другие «эмоциональные» отделы мозга, такие, как амигдала. Вообще, все ДА-нейроны среднего мозга можно разделить на три группы: А8, А9, А10, из которых нейроны группы А10 преимущественно расположены в ВОП, поэтому эту область нередко обозначают как ВОП А10. Аксоны ДА-нейронов ВОП идут к прилежащему ядру (вентромедиальному стриатуму) и к префронтальной коре, образуя так называемые соответственно мезолимбическую и мезокортикальную системы, которые являются компонентами системы вознаграждения.

Активность ДА-нейронов ВОП тормозится под влиянием аксонов ГАМК-ергических нейронов, находящихся как в составе вентральной области покрышки, так и в составе прилежащего ядра и других структур. ГАМК-эргические нейроны содержатся преимущественно в хвостовой части вентральной тегментальной области, а также в стриатуме. На их долю приходится 30% от всех нейронов ВОП. Они тормозят активность ДА-нейронов и тем самым уменьшают проявление положительных эмоций. Их аксоны доходят до префронтальной коры, прилежащего ядра и голубого пятна, содержащих норадренергические нейроны, и.посылают свои тормозящие сигналы во многие отделы мозга. Их окончания также имеются на дендритах дофаминовых нейронов ВОП. Соответственно, возбуждение ГАМК-эргических нейронов ВОП ведёт к торможению дофаминэргических.

Глутаматергические нейроны ВОП (на них приходится всего лишь 5% нейронов ВОП) за счет АМРА- и NMDA - рецепторов возбуждают ДА-нейроны и тем самым повышают выделение дофамина в прилежащем ядре. Эти нейроны причастны к формированию эйфории, в том числе при употреблении наркотиков Циркин В. И., Трухина С. И., Трухин А. Н. Нейрофизиология: основы психофизиологии : учебник для вузов. 2-е изд., испр. и доп. -- Москва : Издательство Юрайт, 2021. -- 577 с. 

.

Холинергические нейроны ВОП располагаются в латеродорсальном тегментальном ядре и других ядрах ВОП и предназначены для модуляции функций ВОП, в том числе для модуляции чувства наслаждения и чувства отвращения.

Как уже было упомянуто выше, вентральная область покрышки на 55-65% представлена ДА-нейронами, аксоны которых дают начало мезокортикальному пути и мезолимбическому пути, а значит, играет одну из наиболее весомых ролей в системе вознаграждений мозга.

Cистема вознаграждений мозга представляет собой мезокортиколимбическую систему мозга, которая ответственна за формирование всех видов эмоций. Эта система реализует функцию подкрепления условно-рефлекторной деятельности человека и животных. Межнейрональные связи между её центрами имеют дофамин-, норадрен-, глутамат-, опиоид-, ГАМК-ергическую природу, среди которых главную роль играют дофаминергические нейроны. Механизм положительного подкрепления в системе вознаграждения реализуется с помощью активации дофаминергических (ДА-) нейронов А10 вентральной области покрышки. Их аксоны доходят до ДА-нейронов прилежащего ядра перегородки, возбуждают эти нейроны (за счёт активации D1- и D2-рецепторов), а затем эти аксоны доходят до дофаминчувствительных нейронов медиальной префронтальной коры, возбуждают их, что и образует чувство удовольствия. ДА-нейроны вентральной области покрышки, а также ДА-нейроны прилежащего ядра, дофаминчувствительные нейроны медиальной префронтальной коры получают воздействия от ГАМК-, глутамат-, серотонин-, холинергических нейронов и других воздействий и тем самым, в конечном итоге, модулируют продукцию дофамина, а следовательно, и характер эмоционального состояния человека. Высшей точкой деятельности этой системы можно считать эйфорию, а в более умеренной форме - энтузиазм. Эта система нужна для нахождения всех необходимых животному и человеку ресурсов Шевелева М.В., Лебедев А.А., Роик Р.О., Шабанов П.Д. Нейробиологические механизмы систем награды и наказания в головном мозге при активации прилежащего ядра // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии, 2013.. Дофаминергические нейроны А10 вентральной области покрышки (ВОП) в системе вознаграждений также принимают первостепенное участие в получении удовольствия от приёма пищи и формировании чувства насыщения.

Помимо ДА-нейронов, важная роль в системе вознаграждения также принадлежит опиоидным рецепторам (мю-, дельта- и каппа-, т.е. МОР, ДОР и КОР), которые расположены на тормозных ГАМК-интернейронах ВОП, контролирующих состояние дофаминергических нейронов А10 вентральной области покрышки. Опиоиды при активации МОР и ДОР тормозят ГАМК-интернейроны ВОП и тем самым снимают их тормозное влияние на дофаминергические нейроны А10 вентральной области покрышки. Это усиливает выделение дофамина и возбуждает дофаминергические нейроны прилежащего ядра, которые в свою очередь возбуждают дофаминчувствительные нейроны префронтальной коры. Так возникает ощущение награды, или положительные эмоции (наслаждение, удовлетворение, эйфория). При активации КОР-дофаминергических нейронов А10 вентральной области покрышки или активации КОР (каппа-рецепторов), расположенных на ГАМК-нейронах ВОП, продукция дофамина в дофаминергических нейронах прилежащего ядра снижается. Это сопровождается формированием чувства тревоги и дисфории, а также «синдрома отмены» у людей с химическими аддикциями Внуков В.В. , Черникова И.В. , Милютина Н.П. , Ананян А.А., Панченко Л.Ф.Молекулярные и клеточные механизмы опийной наркомании// Журнал фундаментальной медицины и биологии. №3, 2013..

Помимо прочего, существуют исследования, доказывающие, что опиоды, совместно с эндоканабиоидами активируют дофаминергические нейроны системы вознаграждения (мезолимбические структуры) и тем самым формируют приятные эмоции, которые поощряют, прежде всего, правильное пищевое поведение, т.е. потребление пищевых продуктов, особенно очень вкусных. Потребление жира и сахарозы повышает выделение дофамина в системе вознаграждения и формирует своеобразное пристрастие к сладкой или жирной пище Циркин В. И., Трухина С. И., Трухин А. Н. Нейрофизиология: основы психофизиологии : учебник для вузов. 2-е изд., испр. и доп. -- Москва : Издательство Юрайт, 2021. -- 577 с. .

В целом, стоит отметить, что повышение положительных эмоций человека через систему вознаграждений мозга при непосредственном участии нейронов ВОП реализуется двумя способами. Первый состоит в повышение уровня серотонина - торможение ГАМК-ергических нейронов - повышение высвобождения дофамина - повышение удовлетворения. Так формируется «удовольствие покоя»: отдых, приём пищи, расслабление. Второй путь повышения эмоций связан с активацией норадренергических нейронов, что увеличивает продукцию глутамина, а тем самым повышает продукцию дофамина. Это «удовольствие активности», в том числе физической активности, или воздействие психостимуляторов (амфетаминов). Здесь рождается удовольствие, связанное с опасностью и риском (азартные игры, экстрим). Также может происходить рост положительных эмоций через физический стресс, связанный с болью.

2. Роль вентральной области покрышки в формировании зависимости от наркотиков

Как удалось выяснить в предыдущей главе, механизм положительного подкрепления в системе вознаграждения реализуется с помощью активации дофаминергических (ДА-) нейронов А10 вентральной области покрышки (ВОП). Наркотики и другие вещества, потребление которых вызывает у людей болезненное пристрастие (кокаин, алкоголь, опиаты, амфетамин, никотин и др.), оказывают непосредственное влияние на деятельность системы вознаграждения, т.е. на сеть мезолимбических дофаминергических нейронов, расположенных в вентральной области покрышки (ВОП).

Приём всех наркотиков, независимо от их природы и механизма действия, вызывает усиленный приток дофамина к нейронам прилежащего ядра, хотя способ этого повышения определяется природой наркотика. Например, кокаин и амфетамины блокируют работу транспортера дофамина, а героин, морфий и другие опиаты тормозят тормозные нейроны ВОП и тем самым активируют дофаминергические нейроны ВОП и выделение из них повышенного количества дофамина Циркин В.И.,Багаев В.И., Бейн Б.Н.Роль дофамина в деятельности мозга // Вятский медицинский вестник. 2010, №1. Кокаин и прочие наркотики-стимуляторы на какое-то время выводят из строя белок, транспортирующий дофамин из синаптической щели в аксонную терминаль нейрона ВОП. Таким образом, в синаптической щели остается избыток дофамина, продолжающий действовать на нейроны прилежащего ядра. Героин и другие опиаты ведут себя иначе. Они связываются с нейронами ВОП, ответственными за «отключение» других нейронов этой же области - тех, что высвобождают дофамин. Последние начинают бесконтрольно изливать избыточное количество дофамина на нейроны прилежащего ядра..Кроме того, опиаты способны непосредственно возбуждать дофаминергические нейроны прилежащего ядра и тем самым порождать мощнейший сигнал вознаграждения Внуков В.В. , Черникова И.В. , Милютина Н.П. , Ананян А.А., Панченко Л.Ф.Молекулярные и клеточные механизмы опийной наркомании// Журнал фундаментальной медицины и биологии. №3, 2013...Все это доставляет человеку приятные ощущения - удовольствие, чувство блаженства, наслаждения, эйфорию, и принуждает человека повторять те формы поведения, которые содействовали его достижению. Таким образом формируется зависимость от того или иного психоактивного вещества.

Всем известно, что состояние навязчивого влечения к наркотическим веществам, т.е. наркомания, формируется очень быстро, порой всего лишь после нескольких приёмов наркотика. При этом у наркотически зависимого человека стремительно снижается возможность испытывать радость, удовольствие от жизни «вне употребления», развивается устойчивость к действию наркотика, уменьшается эффект от его употребления, что зачастую требует увеличения дозы вещества. Вместе с этим, проявления негативных эмоций становится более выраженными, возникает потребность в более частом употреблении наркотика и формируется болезненная психологическая, а затем и физическая тяга к наркотическому веществу. При всём этом, приём наркотика в дальнейшем производится уже не столько ради удовольствия, сколько ради того, чтобы избежать негативных ощущений, боли и так называемой наркотической «ломки». Все эти изменения связаны с формированием стойких биохимических, физиологических и структурных изменений в нейронах системы вознаграждения, которые сохраняются долгие годы после прекращения потребления препаратов, т.е. с явлением пластичности мозга. В обычных условиях пластичность мозга обеспечивает процессы памяти и мышления, но при приёме наркотических веществ именно пластичность играет ключевую роль в формировании непреодолимого влечения к наркотику. Пластичность мозга проявляется в том, что на дендритах нейронов прилежащего ядра появляются дополнительные шипики и новые синапсы, меняются количество дофаминовых рецепторов, а также изменяется эффективность проведения сигнала от дофаминовых рецепторов к внутриклеточныи эффекторам нейронов, что в конечном итоге и повышает восприятие дофамина Циркин В.И.,Багаев В.И., Бейн Б.Н.Роль дофамина в деятельности мозга // Вятский медицинский вестник. 2010, №1..

При формировании влечения к наркотикам пластичность затрагивает и другие нейроны системы вознаграждения, в том числе глутаматергические и опиоидергические нейроны. Однако ключевой эффект от воздействия наркотиков на головной мозг - это изменение дофаминергических нейронов системы вознаграждения Там же.. Так образом, следует предположить, что постоянный приём наркотиков вызывает существенные структурные и функциональные изменения нейронов системы вознаграждения, сохраняющиеся недели, месяцы и даже годы после прекращения употребления препаратов.

Во время длительного потребления наркотиков и в течение короткого времени после его прекращения отмечается изменение концентрации циклического аденозинмонофосфата (сАМР), использующегося для внутриклеточного распространения сигналов некоторых гормонов, и активности транскрипционного фактора (CREB) в мозговой системе вознаграждения Нестлер Э., Маленка Р. Мозг наркомана//В мире науки, №6, 2004.. Это обусловливает рост толерантности к наркотику и зависимости от него и одновременное снижение восприимчивости человека к препарату, что ввергает наркомана в депрессию и апатию. Длительное воздержание от потребления наркотиков приводит к изменению активности белка дельта-FosB и глутаматных систем мозга Там же. . Эти перемены повышают чувствительность наркомана к эффектам наркотика, когда по прошествии длительного времени воздержания он пробует его снова, и порождают у него сильные эмоциональные реакции, как при воспоминаниях о былых наслаждениях, так и при воздействии внешних факторов, воскрешающих эти воспоминания.

Заключение

Cистема вознаграждений головного мозга представляет собой мезокортиколимбическую систему, которая ответственна за формирование всех видов эмоций, а также за реализацию положительного подкрепления условно-рефлекторной дятельности человека. Первостепенную роль в воспроизведении механизма положительного подкрепления в ней выполняют дофаминергические (ДА-) нейроны А10 вентральной области покрышки, вернее, их активация, так как именно продукция дофамина формирует положительные эмоциональные состояния человека - радость, удовольствие, эйфорию и т.д. Также немаловажная роль в системе вознаграждения принадлежит опиоидным рецепторам, расположенным на тормозных ГАМК-интернейронах ВОП, глутаматергическим и холинергическим нейроны ВОП, контролирующим состояние дофаминергических нейронов А10 вентральной области покрышки и причастны к формированию чувства эйфории через систему вознаграждений. В целом, повышение положительных эмоций человека через систему вознаграждений мозга при непосредственном участии вентральной области покрышки реализуется двумя способами. Первый состоит в повышение уровня серотонина - торможение ГАМК-ергических нейронов - повышение высвобождения дофамина - повышение удовлетворения. Второй путь повышения эмоций связан с активацией норадренергических нейронов, что увеличивает продукцию глутамина, а тем самым повышает продукцию дофамина.

Наркотические вещества, как удалось выяснить в ходе данного исследования, также оказывают непосредственное влияние на деятельность системы вознаграждения, а именно - на сеть мезолимбических дофаминергических нейронов, расположенных в вентральной области покрышки (ВОП). При приёме наркотиков изменяется пластичность мозга, меняется количество дофаминовых рецепторов ВОП, а также изменяется эффективность проведения сигнала от дофаминовых рецепторов к внутриклеточныи эффекторам нейронов, что в конечном итоге и повышает восприятие дофамина. Так, к примеру, наркотики опиумной группы тормозят тормозные нейроны ВОП и тем самым активируют дофаминергические нейроны ВОП и выделение из них повышенного количества дофамина. При формировании влечения к наркотикам пластичность затрагивает не только дофаминовые нейроны системы вознаграждения, а ещё и, глутаматергические и опиоидергические нейроны. Однако ключевой эффект от воздействия наркотиков на головной мозг всё же оказывается на дофаминергических нейронов системы вознаграждения. Все эти факторы обуславливают стремительное возникновение сильной психологической, а в дальнейшем и физической зависимости от того или иного наркотического вещества, развитие постабстинентного синдрома при прекращении употребления, а также продолжительное сохранение «тяги» и положительных эмоций по поводу приёма наркотиков даже по прошествии многих лет воздержания. В совокупности все эти изменения мозговой системы вознаграждения приводят к развитию устойчивой реакции организма на действие наркотических препаратов, зависимости от них и сложных форм поведения, связанных с их поиском.

Таким образом, на основании вышеизложенного можно заключить, что вентральная область покрышки является ключевым компонент «системы вознаграждения» головного мозга.

Список литературы

1. Внуков В.В., Черникова И.В., Милютина Н.П., Ананян А.А., Панченко Л.Ф. Молекулярные и клеточные механизмы опийной наркомании // Журнал фундаментальной медицины и биологии. №3, 2013.

2. Егоров А.Ю., Голенков А.В. Поведенческие аддикции // Вестник Чувашского университета. 2005.

3. Николаева Е.И. Психофизиология. Психологическая физиология с основами физиологической психологии. Учебник. «Логос», 2008

4. Нестлер Э., Маленка Р. Мозг наркомана // В мире науки, №6, 2004.

5. Симонов П.В. Эмоциональный мозг. М.: Наука, 1981.

6. Циркин В.И., Багаев В.И., Бейн Б.Н. Роль дофамина в деятельности мозга // Вятский медицинский вестник. 2010, №1.

7. Циркин В.И., Трухина С.И., Трухин А.Н. Нейрофизиология: Физиология ЦНС. В 2 ч. Часть 1: учебник для вузов. 2-е изд., испр. и доп. - Москва: Издательство Юрайт, 2022.

8. Циркин В.И., Трухина С.И., Трухин А.Н. Нейрофизиология: основы психофизиологии: учебник для вузов. 2-е изд., испр. и доп. - Москва: Издательство Юрайт, 2021. - 577 с.

9. Шевелева М.В., Лебедев А.А., Роик Р.О., Шабанов П.Д. Нейробиологические механизмы систем награды и наказания в головном мозге при активации прилежащего ядра // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии, 2013/

10. Jeremiah Y. Cohen, Sebastian Haesler, Linh Vong, Bradford B. Lowell, Naoshige Uchida. Neuron-type-specific signals for reward and punishment in the ventral tegmental area // Nature. 2012. V. 482.

Размещено на Allbest.ru