Включите свою рабочую память на полную мощь
Шрифт:
В 2010 году ученые-нейробиологи Пол Джонсон и Пол Кенни из Научно-исследовательского института Скриппса поставили перед собой задачу исследовать влияние жирной пищи на мозг и выяснить, каким образом пища с повышенным содержанием жиров может оказывать на человеческий мозг влияние, подобное наркотику, что в свою очередь приводит к потере контроля над механизмом подкрепления. В рамках эксперимента ученые разделили подопытных крыс на три группы, каждая из которых получала отдельное питание, что позволяло отследить влияние рациона на работу мозга и вес подопытных животных. Рацион первой группы крыс – назовем его шведский стол – состоял практически из неограниченного количества самой разнообразной (и высококалорийной) еды. Данный рацион включал в себя и те продукты, которыми часто злоупотребляют люди: ветчину, яйца, шоколад, чизкейк и другие. Таким образом, этой группе крыс была предоставлена возможность есть все, что им хочется, когда
Следующий этап исследования был направлен на то, чтобы выработать у подопытных крыс определенный условный рефлекс: всякий раз, когда загоралась лампочка, животное получало слабый электрический разряд. После выработки рефлекса ученые перешли к следующей стадии опыта: теперь лампочка включалась во время кормления. Оказалось, что крысы, получавшие умеренный и здоровый рацион, отказались есть, опасаясь получить электрический разряд. Однако крысы, привыкшие к шведскому столу, продолжали есть, несмотря на риск. Они настолько пристрастились к жирной пище, что угроза получить удар током их уже не пугала.
Джонсон и Кенни также хотели получить более полное представление о роли, которую играет дофамин в формировании пищевой зависимости. Как мы уже упоминали, у человека, страдающего зависимостью от определенного вещества, со временем формируется необходимость потреблять его во все больших дозах, чтобы получить такой же выброс дофамина, как раньше. Происходит это в силу постепенной адаптации мозга к выбросам дофамина, в результате которой сокращается вырабатываемое количество этого гормона или уменьшается число рецепторов, реагирующих на дофамин.
Джонсон и Кенни поставили задачу разобраться, как поведут себя крысы, получающие шведский стол, при сокращении количества дофаминовых рецепторов. Для этого исследователи ввели в мозг животных особый вирус, разрушающий эти рецепторы. Ученые ожидали, что в поведении крыс постепенно произойдет перемена и животные станут потреблять меньше жирной пищи, поскольку она уже не сможет обеспечить им такой же высокий уровень дофамина, как прежде. Каково же было их удивление, когда оказалось, что крысы в данной ситуации стали есть еще больше, чтобы восполнить недостаток дофамина.
Так что если вы когда-либо задавались вопросом, почему раньше для поднятия настроения вам хватало одной шоколадки, а теперь нужно три, то, вероятно, таким образом мозг компенсирует недостаток дофаминовых рецепторов. Это также объясняет, почему люди иногда продолжают объедаться жирной пищей, несмотря на сахарный диабет 2-го типа, высокое давление и брюки, которые давным-давно не сходятся на животе.
Проведенные исследования в области питания и рабочей памяти показывают, что чрезмерное употребление жирной пищи оказывает на нее весьма негативное влияние. Эндрю Мюррей с коллегами из Оксфордского университета разделил крыс на две группы. На протяжении двух месяцев обе группы получали здоровое питание. После этого животные должны были пройти тест на рабочую память, известный как радиальный лабиринт. Этот тест широко используется при оценке эффективности рабочей памяти крыс и заключается в поиске еды в лабиринте, состоящем из круглой платформы, находящейся на возвышении, из центра которой в разные стороны расходятся лучи, или рукава. Задача крысы – найти кусочек пищи, спрятанный в конце одного из рукавов. Увидеть конец рукава из центра лабиринта невозможно. Ошибка рабочей памяти регистрируется в том случае, когда животное заходит в рукав, где нет пищи, повторно. Радиальный лабиринт считается хорошей проверкой рабочей памяти крыс, поскольку животному требуется найти путь к пище, одновременно удерживая в памяти те рукава, в которых оно уже побывало. Результаты прохождения лабиринта обеими группами крыс были задокументированы.
На следующем этапе исследователи включали в рацион одной из групп крыс большое количество жирной пищи на протяжении девяти дней, после чего провели эксперимент с радиальным лабиринтом повторно. Крысы, получавшие исключительно здоровую пищу, молнией пронеслись через лабиринт. Хотя животные из этой группы и совершили некоторое количество ошибок, в целом по сравнению с первым разом их результаты несколько улучшились. А вот крысам, питавшимся на протяжении последних девяти дней жирной пищей, на прохождение лабиринта потребовалось намного больше времени, и ошибок они допустили значительно
больше. Судя по всему, высококалорийное питание ухудшило показания рабочей памяти крыс этой группы.Существует огромное количество других теорий, которые пытаются объяснить, какие конкретно продукты питания обращают систему подкрепления мозга против нас. В 2009 году Дэвид Кресслер предположил, что именно продукты, одновременно содержащие соль, сахар и жиры, ответственны за сбои в системе подкрепления, результатом чего является излишнее употребление пищи и, как следствие, ожирение. Также вредно излишнее потребление сладкого, включая продукты, содержащие сахар и его заменители: кукурузный сироп, мальтозу, декстрозу и другие подсластители, широко используемые в пищевой промышленности. Ученым не удалось выделить какой-то один продукт или группу продуктов, наиболее часто вызывающих сбои в системе подкрепления. Оказалось, что не существует продуктов, которые были бы опасны сами по себе; они приносят вред, только когда мы ими злоупотребляем. Не нужно забывать, что жиры необходимы для нормальной работы мозга, глюкоза – для активизации мыслительного процесса, а соль – для обеспечения физиологических процессов организма. Но при злоупотреблении соленой, сладкой и жирной пищей страдает в первую очередь рабочая память.
Когда гормон удовольствия не приносит радости
Другой крайностью среди расстройств приема пищи является нервная анорексия. Для примера возьмем молодую женщину Анну Патерсон – автора блога, посвященного анорексии. При весе 40 килограммов она была уверена, что у нее висит «пузо». Анна отказывалась от еды, но постоянно думала о ней.
Люди, склонные к перееданию, заказывают картошку фри или хрустящий поджаренный бекон, чтобы получить очередную дозу дофамина. Это происходит потому, что у них сформировалась зависимость от этого гормона радости. Последние исследования показывают, что люди, страдающие анорексией, реагируют на повышенный выброс дофамина по-другому. В 2012 году Уолтер Кей провел исследование, в ходе которого сравнил мозговую активность группы женщин, проходящих лечение от анорексии, и группы здоровых женщин одного возраста. При этом для изучения реакции мозга на выброс дофамина использовался метод позитронно-эмиссионной томографии. Обеим группам женщин было предложено принять однократную дозу амфетамина, что, в свою очередь, привело к выбросу большого количества дофамина.
Для большинства людей дофамин является гормоном удовольствия. Поэтому, как и ожидалось, после приема амфетамина настроение здоровых женщин стало приподнято-радостным. Аппарат позитронно-эмиссионной томографии показал повышение активности мозга в области прилежащего ядра, содержащего огромное количество дофаминовых рецепторов.
В мозге женщин, проходящих лечение от анорексии, активизировалась совсем другая область – дорсальный отдел хвостатого ядра. Здесь рождаются переживания за последствия наших действий. Иными словами, у женщин, страдающих анорексией, удовольствие непременно сопровождается чувством вины и тревоги. Последовавший за этим тест показал высокий уровень тревожности, не снижавшийся даже через три часа после выброса дофамина. Женщинами, страдающими анорексией, движет не стремление получить удовольствие, а желание избежать угрызений совести и чувства вины за ту радость, которую они испытывают во время еды.
Анорексия (биолог Валери Кампан называет ее зацикленностью на похудении), как и болезненная тяга к излишнему самоконтролю, также связана с расстройствами рабочей памяти. Похоже, отказ от удовольствий может перерасти в такую же зависимость, как и стремление к постоянному получению удовольствия. В 2006 году Ева Кемпс провела исследование с участием двух групп волонтеров: здоровых женщин и женщин, страдающих анорексией. В обеих группах были проведены тесты на определение IQ. Участницам также было предложено ответить на ряд вопросов о еде. Результаты исследования показали, что анорексичные женщины больше подвержены навязчивым мыслям о еде, своем весе и фигуре. И хотя IQ женщин в обеих группах был приблизительно одинаковым, Ева Кемпс пришла к выводу, что у анорексичек отмечается снижение эффективности рабочей памяти.
В 2009 году группа ученых из Гейдельбергского университета под руководством Арни Застров попыталась установить, что является причиной ослабления рабочей памяти у анорексичных женщин. Для исследования были приглашены пятнадцать здоровых женщин и пятнадцать женщин, страдающих анорексией. Участницам было предложено задание, требующее умения обрабатывать информацию и отслеживать ее изменение. Процессы, происходящие при этом в мозге, фиксировались с помощью специального аппарата. Задание заключалось в том, чтобы удерживать в памяти предмет определенной геометрической формы (к примеру, круг или треугольник) и с помощью клавиатуры выбирать нужную фигуру из ряда других. Другим важным аспектом задания являлось то, что фигура время от времени менялась, поэтому предыдущую фигуру нужно было «забыть» и настроить рабочую память на новую цель. Клиницисты часто используют подобные когнитивные задания, чтобы измерить скорость адаптации людей к меняющимся правилам игры.