Учёные выяснили, какие клетки мозга отвечают за мотивацию

Исследователи обнаружили мозговой механизм, который помогает превращать обещание награды в устойчивые усилия. Credit: Shutterstock

Что позволяет людям продолжать работать над целью, когда задача становится всё сложнее? Исследователи из Университета Нагои (Япония) выявили мозговой механизм, который может объяснить, как поддерживается мотивация. Их исследование показало, что орексиновые нейроны играют важную роль в поддержании и регуляции мотивированного поведения. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Потеря мотивации характерна для таких состояний, как депрессия, зависимость и СДВГ. При этом учёные до сих пор не до конца понимают мозговые процессы, способствующие этим мотивационным трудностям.

Орексиновые нейроны и мотивация

Исследование возглавили доцент Хироюки Мизогучи и почётный профессор Киёфуми Ямада из Высшей школы медицины Университета Нагои. Их команда сосредоточилась на орексиновых нейронах, которые помогают контролировать жизненно важные функции, включая сон, аппетит и расход энергии.

Предыдущие исследования предполагали, что эти нейроны могут влиять и на мотивацию, однако их конкретный вклад оставался неясным.

Чтобы разобраться, учёные изучили, как изменения активности орексиновых нейронов влияют на крыс, ищущих пищевое вознаграждение. Более ранние исследования в этой области обычно проводились на мышах, но крысы обладают более сильными способностями к обучению и часто лучше подходят для сложных поведенческих задач. Исследования с участием конкретных типов нейронов у крыс были затруднены из-за сложности точного воздействия на эти клетки.

Команда преодолела это препятствие, создав генетически модифицированных крыс линии «орексин-Cre». Эта новая модель позволила исследователям избирательно воздействовать на нейроны, производящие орексин, и управлять ими.

Измерение того, насколько усердно крысы готовы работать

Сначала исследователи использовали хемогенетику для активации орексиновых нейронов. Затем они поместили крыс в тест с прогрессивным соотношением, в котором животным приходилось совершать всё большее количество касаний для получения каждого пищевого вознаграждения.

Точка, в которой животное прекращало попытки (точка перелома), использовалась как мера силы мотивации. Крысы с активированными орексиновыми нейронами достигали более высоких точек перелома, что указывало на их готовность выполнять больше работы ради награды.

Противоположная картина наблюдалась у крыс с избирательно дегенерированными орексиновыми нейронами. Эти животные достигали более низких точек перелома, что свидетельствовало об ослаблении мотивации.

Активность мозга возрастала с усилиями

Затем команда использовала фибровую фотометрию для мониторинга активности орексиновых нейронов в реальном времени, пока крысы ожидали и получали пищу.

Активность возрастала по мере того, как животные предвкушали награду, а затем снижалась после получения пищи. Однако когда ожидаемое вознаграждение не появлялось, активность орексиновых нейронов оставалась высокой.

Реакция также усиливалась по мере увеличения требуемого объёма работы. По словам исследователей, эта закономерность может показывать, как мозг связывает ожидание награды с усилиями, необходимыми для её получения.

Подавление орексина снижало мотивацию

Чтобы определить, влияют ли орексиновые нейроны непосредственно на поведение, учёные применили оптогенетику для контроля нейронов в момент ожидания крысами награды.

Когда исследователи подавляли активность орексиновых нейронов с помощью ингибиторного белка, животные демонстрировали менее мотивированное поведение. Им требовалось больше времени для выполнения задач, требующих усилий, а их точки перелома снижались.

Команда также попробовала повысить активность орексиновых нейронов в тот же момент с помощью возбуждающего белка. Хотя стимуляция успешно активировала клетки, она не заставила крыс работать усерднее и не привела к дальнейшему росту мотивации.

Эти результаты позволяют предположить, что орексиновые нейроны необходимы для поддержания мотивированного поведения, но повышение их активности сверх нормального уровня может быть недостаточным для создания дополнительной мотивации. Потребуются дальнейшие исследования, чтобы определить, почему эффекты неравномерны и влияют ли на результат такие факторы, как продолжительность или характер активности.

Мизогучи заключил: «Наше исследование продемонстрировало значительные изменения активности орексиновых нейронов в зависимости от ожидаемого вознаграждения и требуемых усилий, что указывает на потенциальный механизм преобразования ожиданий в устойчивые действия».

Понимание потери мотивации

Будущие исследования будут изучать мозговые цепи, которые передают информацию орексиновым нейронам и получают сигналы от них. Более чёткое понимание того, как функционируют эти нейроны, в перспективе может способствовать разработке новых подходов к решению проблем мотивационного дефицита, включая потерю мотивации и трудности с поддержанием целенаправленного поведения.

Работа поддержана грантами Японского общества содействия развитию науки, а также рядом японских научных фондов.

Источники:

Материалы предоставлены Университетом Нагои.

Yutao Dong, Sheikh Mizanur Rahaman, Wenjun Zhu, Ayumu Inutsuka, Daisuke Ono, Rinako Tanaka, Tetsuo Matsuzaki, Eiji Shibata, Madoka Isobe, Shuntaro Izawa, Akihiro Yamanaka, Kiyofumi Yamada, Hiroyuki Mizoguchi. Reward prediction is encoded by orexin neuron activity during motivated behavior. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026; 123 (27) DOI: 10.1073/pnas.2520677123