Układ nagrody – troskliwy przyjaciel czy tajny wróg?

autor: Adam Hamed
Pracownia Pamięci Przestrzennej
Zakład Neurobiologii Molekularnej i Komórkowej
Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN

Pytam przewrotnie, bo wiem, że istnieją szeroko rozpowszechnione różnice indywidualne w motywacji, przetwarzaniu informacji o przyjemności czy w oczekiwaniu nagrody. Przyjemność i odprężenie jest dla nas bardzo istotne i prowadzi do przetrwania gatunku. Taki wydawałoby się hedonistyczny punktu widzenia jest dla nas naturalny i dzięki odczuwaniu przyjemności, przetwarzaniu informacji o nagrodzie oraz unikaniu zagrożenia jeszcze istniejemy jako ludzkość.

Proszę sobie wyobrazić, że nie jesteśmy w stanie jako ssaki naczelne odczuwać przyjemności z żadnych bodźców, które są dostępne w otaczającej nas przestrzeni. Nie mówię tu o patofizjologicznych przypadkach anhedoni towarzyszącej np. depresji, lecz o hipotetycznym braku możliwości zapisywania engramów pamięci dotyczących przeżytej przyjemności. Czy wrócilibyśmy do powtórzenia czynności, która w naszym naturalnym świecie odczytywana byłaby i kodowana jako przyjemność? Prawdopodobnie nie. Chyba, że wynikałoby to z randomowego napotkania takiego bodźca. Reakcja ta leży u podstaw motywacji oraz eksploracji przestrzeni w celu pozyskiwania nowych bodźców, które mogą nam przynieść subiektywne odczucie przyjemności. Bez aktywacji układu nagrody, o którym opowiem w dalszej części, nie mielibyśmy motywacji do dalszego działania, eksplorowania nowych lądów, rozmnażania, nie wiedzielibyśmy nawet o tym, że jedzenie daje nam przyjemność i tylko proces redukcji dyskomfortu mógłby doprowadzić nas do spożywania przypadkowo wybranych pokarmów.

Wygląda zatem na to, że utrwalanie pożądanych reakcji jest podstawowym ewolucyjnym narzędziem służącym przetrwaniu. Przyjemności takie jak jedzenie, seks, apetytywne interakcje społeczne, ale również zażywanie psychostymulantów uruchamiają w nas poczucie satysfakcji, subiektywne odczucie pozyskania nagrody oraz odprężenie. Co ciekawe, podobnie aktywność fizyczna, tj. bieganie, jeżdżenie na rowerze wywołuje u nas ten sam efekt. Zjawisko to związane jest z aktywacją układu nagrody mającego swoje odzwierciedlenie w szlakach neuronalnych w naszym mózgu.

Kanoniczne przekonanie oraz duża liczba dowodów naukowych wskazuje, że podstawowym szlakiem neuronalnym odpowiedzialnym za przetwarzanie pozytywnych emocji jest mezolimbiczny układ dopaminergiczny mający swój początek w polu brzusznym nakrywki (ventral tegmental area) dającym projekcje do jądra półleżącego (nucleus accumbens). Jednak należy pamiętać, że w skład całego układu sterującego przetwarzaniem nagrody wchodzi cały szereg modulujących i współtowarzyszących struktur mózgu. Układ ten został odkryty przypadkowo przez Olds’a i Milner’a w latach 50. ub.w. na Uniwersytecie McGill. Było to jedno z najbardziej ekscytujących odkryć we współczesnej psychoneurobiologii. Okazało się, że stymulacja poszczególnych klastrów komórek nerwowych wywoływała wzmocnienie pozytywne. Olds i Milner badali zachowania szczurów przy stymulacji poszczególnych struktur mózgu badając zachowania związane z uczeniem w labiryncie. Spodziewali się, że stymulacja struktur mózgu związanych z efektem nagradzającym zwiększy ekscytację, a co za tym idzie, nasili proces uczenia. Stymulacja odbywała się w określonych miejscach labiryntu. Okazało się jednak, jak to bywa często w nauce, że wynik zaskoczył badaczy, gdyż szczur nie uczył się szybciej labiryntu, ani nie poszukiwał pożywienia, lecz zupełnie zaniechał poruszania się po labiryncie i poszukiwania nagradzającego pokarmu. Wolał przebywać tam, gdzie stymulowano, jak już dziś wiadomo – struktury układu nagrody, gdyż był to silniejszy bodziec niż nagradzający pokarm. Zaskoczeni Olds i Miler zmienili procedurę eksperymentalną i również używając techniki elektrofizjologicznej pozwolili szczurowi samemu stymulować swoją strukturę mózgu poprzez naciśnięcie dźwigni w klatce Skinera.

Eksperyment był „strzałem w dziesiątkę” – efekt samostymulacji elektrofizjologicznej był zaskakująco silny. Szczur, od kiedy zorientował się, że naciśnięcie dźwigni powoduje u niego przyjemność, naciskał tę dźwignię 50 000 razy od południa do godz. 14 następnego dnia – to jest przez 26 godzin! Po czterech godzinach snu, powtarzał tę czynność z równie silnym natężeniem, zapominając o odżywianiu. Jak widać układ nagrody, który jest naszym sprzymierzeńcem, może doprowadzić do kompletnego wyniszczenia organizmu w patologicznych stanach związanych z uzależnieniem.

Kiedy wstajemy rano z łóżka, poszukujemy przyjemności, zapisujemy, co było dla nas przyjemne, a co awersyjne, oczekujemy powtórzenia tej przyjemnej czynności. Ta motywacja do poszukiwania już przez sprawdzonego bodźca nagradzającego leży również u podstaw patologicznej formy zaspokajania potrzeby przyjemności, tj. uzależnienia. Kiedy spróbujemy silnego bodźca appetytywnego, za pierwszym razem powoduje to uwalnianie dopaminy w mezolimbicznym układzie dopaminergicznym – odczuwamy przyjemność. W rezultacie tego działania ciało migdałowate „uczy się”, że było to przyjemne doznanie. Ciało migdałowate nie tylko „uczy się”, że bodziec jest nagradzający, ale jest w stanie zasocjować kontekst przestrzenny, a więc może uczestniczyć w procesie łączenia doznania przyjemności z całym szeregiem wskazówek przestrzennych (wzrok, węch, dotyk).

W procesie tym uczestniczy hipokamp oraz struktury korowe, tj.: kora przedczołowa, kora śródwęchowa czy kora retrosplenialna i inne. Kiedy wskazówki przestrzenne zostaną znów zarejestrowane (np. widzimy cukiernię, w której jedliśmy znakomite ciastko), ciało migdałowate wysyła sygnały do dopaminergicznych neuronów w polu brzusznym nakrywki (VTA), że coś dobrego nadchodzi. To prowadzi do uwalniania dopaminy w jądrze półleżącym (nucleus accumbens), uruchamiając transmisje gabaergiczne wzgórza, następnie projekcje wzgórzowe do kory przedczołowej. I jeżeli nasz układ nagrody nie jest „zaspokojony”, np. nie zjedliśmy naszego wymarzonego ciastka, to prowadzi to do działania takiego, jak poszukiwanie bodźca nagradzającego. Tym bodźcem może być wszystko, co sprawia nam przyjemność. Zatem miejmy na uwadze, że początkiem naszego uzależnienia jest przyjemność i satysfakcja, której, rzecz jasna, nikt z nas nie chciałby się pozbyć.

Wiemy jednocześnie, że brak przyjemności prowadzi do dyskomfortu. Za ten dyskomfort odpowiedzialne są m.in. receptory κ-opioidowe (KOR) oraz jego endogenne ligandy – dynorfiny. Od kilku lat poszukiwane są substancje będące bezpiecznymi antagonistami KOR. Badania przedkliniczne wskazują na efektywność tych substancji w redukcji obniżonego nastroju towarzyszącemu depresji, jak również redukcji anhedoni występującej w zespole abstynencyjnym. Warto zaznaczyć, że u myszy z genetycznym deficytem szlaków dopaminergicznych inhibitory transportera wychwytu zwrotnego serotoniny (SSRI) wywołują preferencje miejsca. Co może wskazywać, że dopamina nie jest stuprocentowo niezbędna do odczuwania nagrody. Najnowsze badania odkrywają również, że komórki serotoninergiczne jądra grzbietowe szwu (dorsal raphe) wspierane przez projekcje glutamatergiczne mogą być kluczowe w przetwarzaniu sygnałów związanych z nagrodą. Jednocześnie należy pamiętać o udziale projekcji glutamatergicznych oraz dopaminergicznych do grzbietowego prążkowia (dorsal striatum), gdzie podanie antagonistów receptorów dla kwasu glutaminowego oraz dopaminy zapobiegało nawrotom zachowania związanego z uzależnieniem.

Pamiętajmy, że nie tylko alkohol, nikotyna, psychostymulanty czy inne substancje mogą wywoływać uzależnienie. Zastanówmy się, czy na przykład zakupy bądź seks mogą być bodźcem nagradzającym? Istnieją rzecz jasna patologiczne formy takiej aktywności: zakupoholizm, seksoholizm czy uzależnienie od uprawiania sportu, używania internetu, mediów społecznościowych itd. Przy braku takich bodźców osoba uzależniona odczuwa potrzebę wywołania reakcji aktywacji układu nagrody – a więc poszukuje pożądanego bodźca nagradzającego. Warto zadać sobie czasem pytanie, czy to ja steruję swoim zachowaniem, czy robi to za mnie mój mózg – a w szczególności przedstawiony tutaj pokrótce układ nagrody.