Reinforcing systems of the brain and quantification of their work

Full Text

ПОДКРЕПЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Представления о подкрепляющих системах головного мозга во многом сформировались на основании экспериментальных данных о реакции самостимуляции, воспроизводимой из разных структур лимбической системы, которые были начаты в середине 1950-х годов. Эволюция представлений о подкрепляющих системах головного мозга с тех пор претерпела значительные изменения: от автономности отдельных структур мозга (например, гипоталамуса), из которых воспроизводилась самостимуляция [1], до единой системы мозговых структур, иннервируемых медиальным передним мозговым пучком [2], точнее группой (скоплением) аксонов, дофаминергических по своей нейрохимической природе, начинающихся в области вентральной области покрышки среднего мозга и дающих ответвления к разным эмоциогенным структурам лимбической системы (рис. 1).

 

Рис. 1. Схематическое изображение мезокортиколимбической системы мозга крысы. Буквенные обозначения А9 и А10 представляют зоны расположения дофаминергических ядер вентральной области покрышки [2]

 

В силу того что аксоны медиального переднего мозгового пучка иннервируют многие мозговые структуры, складывалось впечатление, что все они приблизительно в равной степени участвуют в подкреплении, то есть работе подкрепляющих систем мозга. Однако и это со временем было пересмотрено в сторону доминирующего участия в подкреплении лишь небольшой части структур, первоначально описанной по сходным морфологическим признакам и названной системой расширенной миндалины (extended amygdala), куда вошли центральное ядро миндалины, прилежащее ядро, ядро ложа конечной полоски и безымянная субстанция [3]. Как оказалось позже [4, 5], эти структуры расширенной миндалины, или параамигдалярный комплекс (ПАК), и стали рассматривать как морфофункциональную основу подкрепления. Схематически параамигдалярный комплекс представлен на рис. 2.

 

Рис. 2. Структуры параамигдалярного комплекса (выделено темным) на поперечном срезе головного мозга крысы: 1 — дорсовентральный паллидум; 2 — хвостатое ядро-скорлупа; 3 — прилежащее ядро (core); 4 — прилежащее ядро (shell); 5 — латеральный обонятельный тракт; 6 — передняя комиссура; 7 — центральное ядро миндалины; 8 — медиальная область миндалины; 9 — латеральное ядро ложа конечной полоски; 10 — медиальное ядро ложа конечной полоски; 11 — паравентрикулярное ядро гипоталамуса; 12 — латеральный гипоталамус; 13 — зрительный тракт [6]

 

Однако первоначальные представления о подкрепляющих системах головного мозга как группе мозговых структур, иннервируемых медиальным передним мозговым пучком (рис. 3), не только сохранились, но и пользуются большой популярностью, особенно у специалистов, работающих с реакцией самостимуляции головного мозга, так как она воспроизводится из большинства структур, иннервируемых аксонами нейронов медиального переднего мозгового пучка среднего мозга, которых насчитывается около 50 тыс. [7].

 

Рис. 3. Схема основных проекционных связей дофаминергических ядер среднего мозга у крыс [8]. VTA, SN — комплекс ядер вентральной покрышки; VTA — вентральная покрышка; SN — черная субстанция среднего мозга; FPM — медиальный пучок переднего мозга; Pons — мост; Thalamus — таламус; Dorsal midbrain — дорсальный отдел среднего мозга; Epithalamus — эпиталамус; HypM — гипоталамус медиальный; AcC — центральная часть прилежащего ядра (core); AcS — покрышка прилежащего ядра (shell); S — ядро перегородки; CeA, AN — комплекс ядер миндалевидного тела; IL — подлимбическое поле; ST — ядро ложа конечной полоски; CP — бледный шар; Olfactory cortex — зрительная кора; Fr, Cg1, Cg2, Cg3 — передние цингулярные поля; RSA, RSG — ретроспленальные цингулярные поля; Hip — гиппокамп

 

В нашей лаборатории выполнена реконструкция ядер среднего мозга, формирующих медиальный передний мозговой пучок [9], из которой видно, что структура этих ядер не только сложна, но и не допускает упрощенной трактовки как самого пучка, так и его производных (рис. 4).

 

Рис. 4. Топографическое расположение дофаминергических ядер покрышки среднего мозга на основании морфологической реконструкции ядер вентральной области покрышки и черной субстанции (вверху) и их схематическое изображение (внизу) по А.В. Дробленкову. А — медиальная проекция; Б — передняя проекция. Ядра вентромедиальной покрышки среднего мозга: ПНЯ — паранигральное ядро; ПЛЯ — переднее линейное ядро; ЗЛЯ — заднее линейное ядро; МПЯ — межпучковое ядро. Дофаминергические ядра вентролатеральной покрышки: КЧС — компактная часть черной субстанции; СЧС — сетчатая часть черной субстанции. Белое вещество: нм — ножка мозга; мп — медиальная петля. Направления осей: C-R — каудо-ростральное; М-L — медиолатеральное; S-I — верхненижнее. Пунктиром обозначен ствол медиального пучка переднего мозга (вентральный: к цингулярной коре и прилежащему ядру, дорсальный: к полосатому телу) [9]

 

САМОРАЗДРАЖЕНИЕ МОЗГА

Большинство исследований о морфофункциональной организации подкрепляющих систем мозга получено с использованием реакции самостимуляции. Как уже отмечалось, самостимуляция воспроизводится из многих структур лимбической системы мозга, определяющих эмоционально-мотивационную деятельность организма. В экспериментальных условиях чаще других ее воспроизводят из латеральных ядер гипоталамуса, в этом случае самостимуляция в камере Скиннера характеризуется высокой воспроизводимостью, стабильностью, надежностью и достаточно высоким уровнем нажатий на педаль, что позволяет определять количественные характеристики реакции самостимуляции.

 

Рис. 5. Схема, иллюстрирующая расчет «коэффициента рассогласования». Стрелки — моменты начала и окончания стимуляции; I и II — моменты отжатия педали

 

На основании реакции самостимуляции головного мозга судят о безусловном подкреплении, имея в виду, что в реализации самостимуляции не участвуют условно-рефлекторные механизмы, хотя работу животного в камере Скиннера рассматривают как инструментальный рефлекс. Дело в том, что мозговая ткань специфически реагирует на электрический ток, в конечном случае формируя двигательный акт (в классической камере Скиннера это нажатие на педаль). Прямыми количественными характеристиками реакции самостимуляции для оценки физиологического или фармакологического эффекта считают число нажатий на педаль (абсолютное и относительное) и его прирост после введения психоактивирующих средств (или снижение показателя при введении средств депримирующей направленности), а также показатели чувствительности ткани головного мозга к раздражающему действию тока, определяемые по пороговым значениям тока, вызывающим нужную (ожидаемую) двигательную реакцию (как правило, нажатие на педаль). Важно специально оговорить, что пороги тока, вызывающие самостимуляцию (измеряют в микроамперах), значительно варьируют от одного животного к другому, что связано с небольшими отклонениями в локализации кончиков электродов в гипоталамусе и постепенном формировании соединительнотканной сумки в области электрода после длительного использования животного с вживленными в мозг электродами (более одного-полутора месяцев). С целью преодоления этих технических проблемГ.А. Григорьян [10] (Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии АН СССР, Москва) предложил определять специальный «коэффициент рассогласования» (mismatch), который позволил учитывать поведенческие характеристики крыс в педальной камере Скиннера. Данный коэффициент рассчитывают по специальной формуле, учитывающей длительность нажатия на педаль и время начала и окончания стимуляции (рис. 5).

К = (Т₁ – Т₂) / (Т₁ + Т₂),

где К — коэффициент «рассогласования»; Т₁ — время нажатия педали после окончания стимуляции в случае длительных нажатий, по длительности больших, чем 0,4 с; Т₂ — время от момента отжатия педали до окончания стимуляции.

«Коэффициент рассогласования» принимает значения от –1 до +1 и показывает долю активации положительной и отрицательной подкрепляющей фазы самостимуляции [12, 13]. Если данный коэффициент положительный, то это означает, что крыса продолжала нажимать на педаль даже после того, как раздражение мозга прекратилось. При отрицательных значениях «коэффициента рассогласования» крыса заканчивала нажимать на педаль раньше, чем прекратилась стимуляция мозга. Необходимость введения «коэффициента рассогласования» обусловлена теоретическими представлениями, что реакцию самостимуляции можно рассматривать как одновременное включение положительного и отрицательного механизмов подкрепления, или, другими словами, как «перепад эмоционального градиента» от отрицательного к положительному [14]. Сдвиг в сторону увеличения и снижения коэффициента позволяет говорить об изменении как частоты самостимуляции, так и подкрепляющих свойств мозга. Именно поэтому, как дополнительный критерий изменения подкрепляющих свойств самостимуляции, «коэффициент рассогласования» удобен для оценки действия фармакологических препаратов, что продемонстрировано во многих исследованиях нашей лаборатории [4–8]. Указанные представления привели к тому, что расчет «коэффициента рассогласования» заложен в программу обработки данных по самостимуляции и рассчитывался автоматически, то есть весь спектр поведенческих изменений крыс при самостимуляции был автоматизирован и объективизирован.

Однако обоих показателей изучения самостимуляции (изменения числа нажатий и «коэффициента рассогласования») часто недостаточно, поскольку они могут меняться разнонаправленно (ожидаемый результат), то есть при возрастании числа нажатий (активация подкрепляющих систем) чаще всего регистрируют снижение «коэффициента рассогласования». Однако возможно и его возрастание, то есть однонаправленное изменение показателей, тогда сложно сделать однозначный вывод об активации либо депрессии подкрепляющих систем мозга, и это предполагает как бы замалчивание (нерассмотрение) одного из показателей (чаще «коэффициента рассогласования») и выпячивание другого. Более того, на основании этих двух параметров не всегда можно сравнивать реальные аддиктивные потенциалы психоактивных веществ, например, психостимуляторов и опиатов: показатели, полученные при введении психостимуляторов (амфетамин, фенциклидин), всегда выше, чем аналогичные индексы после введения морфина, фентанила, диацетилморфина и других наркотических анальгетиков [15].

Безусловно и ранее предпринимались попытки введения дополнительных показателей для оценки реакции самостимуляции. Так, основным направлением рассуждений было выделение или расчет показателя аддиктивности, на основании которого можно было бы оценить наркогенный потенциал вещества, — крайне важная процедура при доклиническом исследовании психотропных веществ. Основной посылкой было использование лишь дозы психоактивных веществ, вызывающих приблизительно равный эффект [16], но такой подход также не всегда оказался применим при сравнении, например, диацетилморфина (героина) и этанола по эксипотенциальным дозам, приводящим к активации подкрепляющих систем и потенциальной зависимости. В первом случае она будет достаточно низкой (5–10–20 мг/кг), во втором — более 4 г/кг, что соответствует «глубокому» опьянению с нарушением всех поведенческих реакций. Таким образом, такой показатель не всегда объективен, так как расчетные эквивалентные дозы веществ, сравниваемых с эталоном (в этом случае важно выбрать эталонное вещество, или препарат сравнения), могут быть весьма высокими и вызывать больше нежелательных эффектов, чем реальное влияние на подкрепляющие системы мозга.

«КОЭФФИЦИЕНТ АДДИКТИВНОСТИ»

Целью данного раздела была разработка и апробация дополнительного объективного количественного метода оценки активации подкрепляющих систем мозга (показателя аддиктивности) на основе анализа влияния фенамина, морфина и этанола на самостимуляцию латерального гипоталамуса у крыс.

На 78 крысах-самцах Вистар массой 200–220 г, содержавшихся в группе по 5 особей в стандартных пластмассовых клетках в условиях вивария ФГБНУ ИЭМ и инвертированного света в период 08:00–20:00 при температуре воздуха 20–22 °C и относительной влажности 50–70 % при обеспечении свободного доступа к воде и пище, изучали самостимуляцию латерального гипоталамуса. Использовали классический вариант самораздражения мозга в виде педальной самостимуляции в камере Скиннера. С этой целью под нембуталовым наркозом (50 мг/кг) в мозг крысам вживляли электроды с помощью стереотаксического прибора фирмы Medicor (Венгрия). Применяли нихромовые монополярные электроды в стеклянной изоляции (диаметр электрода — 0,25 мм, длина оголенного кончика — 0,25–0,30 мм, его толщина — 0,12 мм), которые имплантировали билатерально в латеральное гипоталамическое ядро по следующим координатам: АР = 2,5 мм назад от брегмы, SD = 2,0 мм латерально от сагиттального шва, Н = 8,4 мм от поверхности черепа [17]. Индифферентный электрод из нихромовой проволоки закрепляли на черепе животного. Все электроды выводили и коммутировали на микроразъеме, который фиксировали на черепе самотвердеющей пластмассой.

Через 10 дней после вживления электродов в мозг крыс обучали нажимать на педаль в камере Скиннера для электрического раздражения мозга (прямоугольные импульсы отрицательной полярности длительностью 1 мс с частотой 100 Гц в течение 0,4 с, пороговые значения тока в режиме «фиксированных пачек»). Для повторного раздражения животное было вынуждено вновь нажимать на педаль. Частоту и длительность нажатий регистрировали автоматически. На основании этих результатов вычисляли «коэффициент рассогласования», как описано выше. Фармакологические препараты начинали вводить на 3-й день эксперимента после стабилизации реакции при фиксированном значении силы тока. Регистрировали число нажатий на педаль и «коэффициент рассогласования» в течение 10 мин эксперимента, затем производили внутрибрюшинную инъекцию препарата и через 30 мин фиксировали те же показатели за 10-минутный интервал. Дополнительно рассчитывали «коэффициент аддиктивности» как отношение прироста числа нажатий на педаль к «коэффициенту рассогласования», который выражали в условных единицах.

По окончании всех опытов выполняли морфологический контроль локализации кончиков электродов на серии фронтальных срезов мозга, которые окрашивали по методу Ниссля, предварительно осуществляли коагуляцию через вживленные электроды током силой 1 мА в течение 30 с.

Для фармакологического анализа использовали:

1) изотонический раствор натрия хлорида (контроль; 0,1; 0,2; 0,4; 0,8 мл на крысу);

2) психомоторный стимулятор фенамина (амфетамина) гидрохлорид (0,5; 1; 2; 4 мг/кг);

3) наркотический анальгетик морфина гидрохлорид (1; 2; 4; 8 мг/кг);

4) этанол (0,5; 1; 2; 4 г/кг), которые вводили внутрибрюшинно.

Статистическую обработку полученных количественных данных проводили с использованием программного обеспечения Graph Pad Prizm v.6. Все данные были представлены как среднее ± стандартное отклонение. Статистическую значимость различий между группами определяли с помощью однофакторного дисперсионного анализа ANOVA. Для сравнения только между двумя группами применяли t-критерий Стьюдента для независимых выборок.

 

Таблица 1. Влияние фенамина в разных дозах на самостимуляцию латерального гипоталамуса у крыс

Table 1. Effect of amphetamine at different doses on the assessing of the lateral hypothalamus in rats

Вещество, доза	Число нажатий на педаль за 10 мин (доля)		«Коэффициент рассогласования», отн. ед.		«Коэффициент аддиктивности», отн. ед.
	до	после	до	после
Контрольная группа I (0,9 % раствор NaCl)	147 ± 16	161 ± 12 (1,10 ± 0,08)	0,21 ± 0,02	0,20 ± 0,01 (0,95)	1,15 ± 0,02
Контрольная группа II (0,9 % раствор NaCl)	156 ± 13	142 ± 19 (0,91 ± 0,12)	0,31 ± 0,03	0,25 ± 0,05 (0,81)	1,12 ± 0,05
Фенамин 0,5 мг/кг	245 ± 33	325 ± 23*$# (1,33 ± 0,09)	0,15 ± 0,03	0,09 ± 0,02*$# (0,60)	2,22 ± 0,03*$
1 мг/кг	234 ± 17	322 ± 29*# (1,38 ± 0,12)	0,25 ± 0,05	0,11 ± 0,02*$# (0,44)	3,14 ± 0,05***$$$
2 мг/кг	214 ± 16	307 ± 23*$# (1,43 ± 0,11)	0,21 ± 0,04	0,12 ± 0,03*$# (0,57)	2,51 ± 0,05**$$
4 мг/кг	203 ± 31	337 ± 26*$$# (1,66 ± 0,13)	0,32 ± 0,10	0,11 ± 0,03*$# (0,34)	4,88 ± 0,09***$$$

Примечание: *р < 0,05; **р < 0,01; ***р < 0,001 в сравнении с группой контроля I; ^$р < 0,05; ^$<em>р</em> < 0,01; ^$$р < 0,001 в сравнении с группой контроля II; ^#р < 0,05 в сравнении с показателями до введения наркогена.

Note: *p < 0.05; **p < 0.01; ***p < 0.001 compared with control group 1; ^$р < 0.05; ^$<em>р</em> < 0,01; ^$$р < 0.001 compared with control group 2; ^#p < 0.05 compared with values before drug administration.

 

Согласно анализу действия разных доз фенамина на самостимуляцию латерального гипоталамуса (табл. 1), число нажатий на педаль дозозависимо увеличивалось от +33 % после введения 0,5 мг/кг до +66 % после введения 4 мг/кг. Параллельно снижался «коэффициент рассогласования» с 0,60 до 0,34. Данные указывают на то, что фенамин активирует подкрепляющие системы мозга. Однако наиболее показательными были значения «коэффициента аддиктивности», которые градуально возрастали с 2,22 ± 0,03 (0,5 мг/кг) до 4,88 ± 0,09 (4 мг/кг) в сравнении с контролем I (1,15 ± 0,02) и контролем II (1,12 ± 0,05), демонстрируя, что с повышением дозы психостимулятора подкрепляющие системы мозга вовлекаются все больше и больше. В исследование мы включили две контрольные группы, одна из которых (I) характеризовалась возрастанием числа нажатий на 10 %, а другая (II) — снижением (на 9 %) этого показателя после введения 0,9 % раствора NaCl.

Выбор двух контрольных групп определялся особенностями экспериментов с самостимуляцией, которая заключается в том, что одно животное (крыса) используют в эксперименте неоднократно. При включении животного в эксперимент исходили из того, что электроды вживляются в головной мозг на длительный период (в наших опытах это не менее 1–1,5 мес). После прохождения карантинного периода (10 дней) крысу обучают нажимать на педаль для получения электрического раздражения (подкрепления) в течение нескольких дней (3–4 дня) до стабилизации реакции самостимуляции латерального гипоталамуса. В дальнейшем перед введением фармакологического вещества у каждой крысы регистрировали контрольные значения самостимуляции за период 10 мин, затем вводили фармакологическое вещество и повторно через 30 мин фиксировали реакцию самостимуляции за 10-минутный интервал времени. Эффект вещества сравнивали с данными контрольного тестирования (до введения вещества). Подобные сеансы с введением фармакологического вещества повторяли с интервалом 4–5 дней, то есть каждую крысу использовали неоднократно, предоставляя ей перерыв между введением и, следовательно, тестированием фармакологического вещества 4–5 дней. Таким образом, каждую крысу тестировали не менее 7–10 раз (проводили 7–10 сеансов), а в статистический обсчет брали результаты, полученные на всех сеансах с введением конкретного фармакологического вещества.

Если обратиться к табл. 1, видно, что контрольные группы I и II отличаются направленностью эффектов повторного тестирования: в случае контрольной группы I это повышение самостимуляции на 10 %, в случае контрольной группы II, напротив, снижение самостимуляции на 9 %. «Коэффициенты рассогласования» в контрольной группе I практически не менялись, уменьшались лишь на 5 % с 0,21 ± 0,02 до 0,20 ± 0,01. Расчетный «коэффициент аддиктивности» как отношение прироста числа нажатий на педаль к «коэффициенту рассогласования» в контрольной группе I составил 1,15 ± 0,02. В контрольной группе II изначально наблюдали небольшое (–9 %) снижение самостимуляции, но значимое уменьшение «коэффициента рассогласования» на 19 % с 0,31 ± 0,03 до 0,25 ± 0,05. В итоге «коэффициент аддиктивности» составил 1,12 ± 0,05, то есть мало отличался от аналогичного результата в контрольной группе I. На первый взгляд можно было заключить, что вне зависимости от направленности изменения по числу нажатий на педаль (возрастания или уменьшения) «коэффициент аддиктивности» меняется мало.

Иную картину наблюдали при изучении действия морфина на самостимуляцию латерального гипоталамуса (табл. 2). Для сравнения с эффектами препарата также были выбраны две контрольные группы, одна из которых (группа I) характеризовалась небольшим увеличением числа нажатий на педаль (+10 %), а вторая — уменьшением этого показателя (–6 %). «Коэффициент рассогласования» в контрольной группе I на 4 % возрастал с 0,23 ± 0,03 до 0,24 ± 0,04, а в контрольной группе II, напротив, значимо снижался на 24 % с 0,34 ± 0,03 до 0,26 ± 0,05. В результате «коэффициент аддиктивности» в контрольной группе I составил 1,06 ± 0,04, а в группе II — 1,24 ± 0,07.

Оценка эффектов морфина на самостимуляцию зависела от исходных контрольных значений. Если сравнивать с контрольной группой I, число нажатий на педаль при введении препарата в дозе 1–2 мг/кг статистически не отличалось от контрольных значений, возрастая только при введении в дозах 4 мг/кг (+27 %) и 8 мг/кг (+31 %). При сравнении с контрольной группой II все дозы морфина (1–2–4–8 мг/кг) оказывали достоверный активирующий подкрепление эффект по этому показателю. «Коэффициент рассогласования» значимо снижался с 0,22 ± 0,02 до 0,13 ± 0,04 (р < 0,01) только после введения морфина в дозе 2 мг/кг и до 0,16 ± 0,03 после дозы 8 мг/кг. Но более отчетливо вовлечение подкрепляющих систем мозга видно при расчете «коэффициента аддиктивности», который умеренно возрастал при введении морфина во всех дозах (1–2–4–8 мг/кг) независимо от исходных значений контрольных групп I (1,06 ± 0,04) и II (1,24 ± 0,05), хотя в целом значения «коэффициента аддиктивности» были невысокими в сравнении с действием фенамина (от 1,40 ± 0,07 до 2,00 ± 0,07).

 

Таблица 2. Влияние морфина в разных дозах на самостимуляцию латерального гипоталамуса у крыс

Table 2. Effect of morphine at different doses on the assessing of the lateral hypothalamus in rats

Вещество, доза	Число нажатий на педаль за 10 мин (доля)		«Коэффициент рассогласования», отн. ед.		«Коэффициент аддиктивности», отн. ед.
	до	после	до	после
Контрольная группа I (0,9 % раствор NaCl)	166 ± 19	182 ± 12 (1,10 ± 0,09)	0,23 ± 0,03	0,24 ± 0,04 (1,04)	1,06 ± 0,04
Контрольная группа II (0,9 % раствор NaCl)	153 ± 12	144 ± 23 (0,94 ± 0,15)	0,34 ± 0,03	0,26 ± 0,05 (0,76)	1,24 ± 0,05
Морфин 1 мг/кг	211 ± 19	242 ± 18$ (1,15 ± 0,09)	0,28 ± 0,03	0,23 ± 0,06 (0,82)	1,40 ± 0,07*$
2 мг/кг	215 ± 21	247 ± 15$ (1,18 ± 0,11)	0,22 ± 0,02	0,13 ± 0,04*$# (0,59)	2,00 ± 0,07**$$
4 мг/кг	203 ± 31	257 ± 13*$# (1,27 ± 0,06)	0,20 ± 0,03	0,18 ± 0,05 (0,90)	1,41 ± 0,06*$
8 мг/кг	178 ± 19	232 ± 25*$# (1,31 ± 0,14)	0,20 ± 0,05	0,16 ± 0,03$ (0,80)	1,64 ± 0,04**$

Примечание: *р < 0,05; **р < 0,01 в сравнении с контрольной группой I; р < 0,05; р < 0,01 в сравнении с контрольной группой II; р < 0,05 в сравнении с показателями до введения наркогенов.

Note: *р < 0.05; **р < 0.01 compared with control group 1; р < 0.05; р < 0.01 compared with control group 2; р < 0.05 compared with values before drug administration.

 

Более сложно оценить действие этанола на подкрепляющие системы мозга (табл. 3). В исследование были включены две контрольные группы, исходно отличающиеся увеличением (+9 % в контрольной группе I) или уменьшением (–11 % в контрольной группе II) числа нажатий на педаль после введения 0,9 % раствора NaCl. «Коэффициент рассогласования» в контрольной группе I умеренно снижался на 8 % c 0,24 ± 0,02 до 0,22 ± 0,03, а в контрольной группе II, напротив, значимо (на 28 %) возрастал (с 0,14 ± 0,03 до 0,18 ± 0,06). Среди исследованных доз этанола (от 0,5 до 4 г/кг) только одна (2 г/кг) вызывала небольшой прирост (+22 %) нажатий на педаль, хотя «коэффициент рассогласования» достоверно уменьшался уже после введения 0,5 и 1 г/кг. Однако предлагаемый нами «коэффициент аддиктивности» в контрольной группе I составил 1,18 ± 0,04, а в группе II — 0,70 ± 0,05. Первое значение (контрольная группа I) вполне укладывалось в данные предыдущих опытов, когда «коэффициент аддиктивности» составлял от 1,06 до 1,24, а второе резко отличалось в сторону уменьшения от обычных значений (0,70). Этанол только в дозе 2 г/кг достоверно увеличивал число нажатий на педаль в сравнении с обоими контрольными группами I и II. «Коэффициент рассогласования» достоверно уменьшался при оценке действия этанола только в дозе 1 г/кг также относительно обоих контрольных групп. Более наглядным оказался «коэффициент аддиктивности», который достоверно возрастал после введения этанола в дозах 0,5–1–2 г/кг относительно контрольной группы I и во всех дозах (0,5–1–2–4 г/кг) относительно контрольной группы II. Следовательно, вне зависимости от исходного контроля «коэффициент аддиктивности» остается наиболее информативным показателем активации подкрепляющих систем по реакции самостимуляции латерального гипоталамуса.

Резюмируя полученные данные, следует отметить, что предложенный нами «коэффициент аддиктивности» во всех группах животных и практически во всех исследованных дозах психоактивных веществ достоверно возрастал, демонстрируя вовлечение подкрепляющих систем мозга в их действие. «Коэффициент аддиктивности» легко рассчитывается на основании других количественных показателей самостимуляции латерального гипоталамуса, не заменяет, а учитывает их, имеет ясное смысловое содержание и конкретные и понятные числовые значения.

Возвращаясь к реакции самостимуляции латерального гипоталамуса, нужно подчеркнуть, что она является надежным методом изучения подкрепляющих систем головного мозга и в определенной степени отражает психический компонент зависимости. На последнее указывает постепенное возрастание «коэффициента аддиктивности» при увеличении доз исследованных психоактивных веществ. Ранее и мы, и другие специалисты влияние психотропных средств на самостимуляцию латерального гипоталамуса рассматривали исключительно как первично-подкрепляющее (безусловно рефлекторные), имея в виду способность мозговой ткани специфически реагировать на электрическое раздражение двигательной реакцией и снижением порога раздражения при повторном раздражении [4, 6, 8]. Однако градуальный возрастающий характер ответа на повышение дозы наркогена, особенно при введении психостимуляторов типа фенамина, позволяет рассматривать и саму самостимуляцию, и особенно «коэффициент аддиктивности» как некий эквивалент психической зависимости, то есть, говоря наркологическим языком, «желание повторно употреблять вещество для достижения специфической эйфории» [18].

В исследование были включены три психоактивных вещества с разным аддиктивным потенциалом — этанол (0,5–4 г/кг), морфин (1–8 мг/кг) и фенамин (0,5–4 мг/кг). Начальные дозы были подобраны как пороговые для влияния на самостимуляцию латерального гипоталамуса. Однако, прежде всего, следует рассмотреть данные, полученные при введении 0,9 % раствора хлорида натрия (изотонического раствора натрия хлорида) на самостимуляцию. В половине всех контрольных групп повторное введение изотонического раствора натрия хлорида приводило к изменениям в виде возрастания самостимуляции, в другой половине — к ее снижению. Именно поэтому в каждой из таблиц (см. табл. 1–3) в качестве контрольных групп представлены соответствующие данные: контрольная группа I (повышение самостимуляции) и контрольная группа II (снижение самостимуляции). В любом случае степень отклонения от исходного состояния при повторной самостимуляции не превышала 11 %. Это позволило рассчитать прежде всего «коэффициент рассогласования», который не менялся, снижался или возрастал. Стало быть, ориентироваться только на «коэффициент рассогласования» при оценке действия психотропных веществ не следует, но нужно учитывать его исходное значение, которое в значительной мере и определяет расчет «коэффициента аддиктивности». Если на основании наших экспериментальных данных условно верхний уровень «коэффициента аддиктивности» принять за величину, меньшую 1,25 или близкую к ней, то возрастание «коэффициента аддиктивности» под влиянием психоактивного препарата можно трактовать как некий количественный эквивалент психической зависимости. Следует сразу оговориться, что «коэффициент аддиктивности» нужно сравнивать с таковым при введении изотонического раствора натрия хлорида (контроль), поскольку исходные значения «коэффициента рассогласования» существенно колеблются (в наших опытах от 0,70 до 1,24). В любом случае, согласно нашим исследованиям, «коэффициент аддиктивности» стал самым показательным и, главное, однонаправленным из всех трех поведенческих индексов (прирост нажатий на педаль, «коэффициент рассогласования» и «коэффициент аддиктивности»).

Еще одна особенность «коэффициента аддиктивности» состоит не только в его прогрессивном возрастании при увеличении дозы психоактивного вещества, как, например, в случае психостимулятора фенамина (см. табл. 1), а в увеличении в сравнении с контрольными значениями. Таким образом, конечный результат расчетного «коэффициента аддиктивности» зависит от исходных контрольных значений, которые могут снижаться, не меняться или возрастать при повторной самостимуляции на введение изотонического раствора натрия хлорида (активный контроль). В случае контроля для этанола данные получены как при высоких значениях исходной самостимуляции (+9 %), так и при низких уровнях исходной самостимуляции (–11 % исходного). «Коэффициент рассогласования» в этом случае либо снижался (контрольная группа I), либо возрастал (контрольная группа II). В первом случае он составил 0,92, во втором — 1,28, единственное положительное значение из всех полученных данных по этому показателю. Отсюда «коэффициент аддиктивности» в группе активного контроля составил 0,70, то есть глубокую отрицательную величину. Тогда на этом фоне, если разобрать подкрепляющие эффекты этанола (0,5–1–2–4 г/кг), «коэффициент аддиктивности» возрастал приблизительно в 2,4 раза при использовании доз 0,5 и 1 г/кг и значительно в меньшей степени при применении доз 2 и 4 г/кг, хотя все значения «коэффициента аддиктивности» достоверно были выше контрольных (см. табл. 3). И это очень важно, поскольку дозы этанола 2 и 4 г/кг соответствуют состоянию «выраженного» и «глубокого» опьянения, когда нарушаются в том числе и двигательные навыки животного. И ожидать от этих доз значимого увеличения «коэффициента аддиктивности» не приходится. Данный вывод подкрепляется сравнением «коэффициента аддиктивности» при введении этанола в дозе 4 г/кг (1,16 ± 0,03) с соответствующими показателями контрольной группы I (1,18 ± 0,04), то есть отсутствуют различия в сравниваемых показателях.

Аналогичную картину наблюдали и в случае оценки подкрепляющих свойств морфина. Максимальную степень возрастания «коэффициента аддиктивности» при использовании дозы 2 мг/кг можно оценить как +61 %, дозы 8 мг/кг — как +32 %, а доз 1 и 4 мг/кг — только +13–14 % при сравнении с контрольной группой II. Эти данные тоже следует оценивать исходя из контрольных значений «коэффициента аддиктивности», который в данной группе (II) составил 1,24 ± 0,05, то есть почти вдвое больше, чем в группе контроля к этанолу. Именно поэтому из полученных данных нельзя сделать вывод, что аддиктивный потенциал морфина в дозах 1–2–4–8 мг/кг меньше, чем таковой этанола (0,5–1–2–4 г/кг), когда «коэффициенты аддиктивности» составляли +68–142 % контрольных значений (контрольная группа II), так как в случае сравнения с контрольной группой I «коэффициенты аддиктивности» составляли только +23–42 %. В данном случае «коэффициент аддиктивности» более реально отражает влияние этанола и морфина на подкрепляющие системы головного мозга.

Таким образом, «коэффициент аддиктивности» следует рассматривать как надежный, простой и удобный количественный метод оценки аддиктивного потенциала психоактивных соединений. Больше всего он подходит для оценки аддиктивного потенциала психостимулирующих средств, но не только. Сам коэффициент целесообразнее сравнивать внутри группы аналогичных психоактивных соединений, нежели между разными группами, например между морфином, фентанилом, тримеперидином, но не между морфином и амфетамином, фентанилом и кокаином, тримеперидином и фенциклидином. Если проводить сопоставление между разными группами психоактивных веществ, то важно использовать соответствующие контрольные величины, на основании которых можно проводить подобные исследования. Судя по нашим данным, контрольные значения «коэффициента аддиктивности» должны укладываться в значения 1,00–1,25. Уменьшение величины «коэффициента аддиктивности» будет формально указывать на более высокие подкрепляющие свойства психоактивного вещества, как мы наблюдали при применении этанола в сравнении с контрольной группой II (см. табл. 3). В этом случае следует добрать контрольные показатели путем увеличения числа наблюдений. Такой подход поможет правильнее оценить наркогенность разных психоактивных средств.

 

Таблица 3. Влияние этанола в разных дозах на самостимуляцию латерального гипоталамуса у крыс

Table 3. Effect of ethanol at different doses on the assessing of the lateral hypothalamus in rats

Вещество, доза	Число нажатий на педаль за 10 мин (доля)		«Коэффициент рассогласования», отн. ед.		«Коэффициент аддиктивности», отн. ед.
	до	после	до	после
Контрольная группа I (0,9 % раствор NaCl)	141 ± 16	153 ± 14 (1,09 ± 0,12)	0,24 ± 0,02	0,22 ± 0,03 (0,92)	1,18 ± 0,04
Контрольная группа II (0,9 % раствор NaCl)	161 ± 11	145 ± 24 (0,89 ± 0,15)	0,14 ± 0,03	0,18 ± 0,06 (1,28)	0,70 ± 0,05
Этанол 0,5 г/кг	156 ± 21	167 ± 17 (1,07 ± 0,11)	0,33 ± 0,11	0,21 ± 0,07# (0,64)	1,67 ± 0,11*$$
1 г/кг	135 ± 13	148 ± 20 (1,10 ± 0,15)	0,21 ± 0,02	0,14 ± 0,05*$# (0,67)	1,64 ± 0,07*$$
2 г/кг	157 ± 14	192 ± 16*$# (1,22 ± 0,10)	0,25 ± 0,05	0,21 ± 0,12 (0,84)	1,45 ± 0,14*$$
4 г/кг	148 ± 16	162 ± 12 (1,10 ± 0,08)	0,21 ± 0,02	0,20 ± 0,01 (0,95)	1,16 ± 0,03$

Примечание: *р < 0,05; **р < 0,01 в сравнении с контрольной группой I; ^$р < 0,05; ^$$р < 0,01 в сравнении с контрольной группой II; ^#р < 0,05 в сравнении с показателями до введения наркогенов.

Note: *р < 0.05; **р < 0.01 compared with control group 1; ^$р < 0.05; ^$$р < 0.01 compared with control group 2; ^#р < 0.05 compared with values before drug administration.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленные данные свидетельствуют о целесообразности расчета «коэффициента аддиктивности» психоактивного вещества как соотношение доли изменений нажатий на педаль к величине «коэффициента рассогласования» при использовании метода самостимуляции латерального гипоталамуса. Для многих психоактивных групп веществ, например, психостимуляторов, этот показатель демонстрирует наглядность и прямо пропорциональную зависимость от дозы, вероятно, потому, что он является неким эквивалентом психической зависимости. Однако такую закономерность можно наблюдать не всегда. В группах, в которых самостимуляция воспроизводится не на высоком уровне (анальгетики опийной группы, снотворные из группы производных барбитуровой и изобарбитуровой кислот, транквилизаторы группы бензодиазепинов), «коэффициент аддиктивности», по-видимому, не так показателен, поскольку для этих наркогенов в большей степени характерна физическая зависимость. «Коэффициент аддиктивности» наряду с другими количественными показателями (число нажатий на педаль, «коэффициент рассогласования») может отражать реальный наркогенный потенциал психоактивного вещества. Большое значение при расчете этого показателя имеют соответствующие контрольные величины, которые, по нашим данным, должны укладываться в диапазон 1,00–1,25. Кроме того, при применении метода самостимуляции латерального гипоталамуса «коэффициент аддиктивности» лучше использовать для сравнения прежде всего внутри группы аналогичных психоактивных соединений, например, среди опиатов, барбитуратов, бензодиазепинов, психостимуляторов, а не между разными группами соединений.

About the authors

P. D. Shabanov

Institute of Experimental Medicine; Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: pdshabanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1464-1127
SPIN-code: 8974-7477

Dr. Sci. (Medicine, Pharmacology), Professor

Russian Federation, 12 Acad. Pavlov st., Saint Petersburg, 197022, Russia; Saint Petersburg

Ya. B. Likhtman

Institute of Experimental Medicine

Email: yanlikhtman@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

A. A. Lebedev

Institute of Experimental Medicine

Email: aalebedev-iem@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0297-0425
SPIN-code: 4998-5204

Dr. Sci. (Biology, Pharmacology), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

References

Supplementary files