Дофамін: що він робить насправді

Дофамін (dopamine) — це речовина, за допомогою якої нервові клітини передають сигнали одна одній, тобто нейромедіатор. У мозку людини його виробляє близько мільйона нейронів — менш як один відсоток від усіх. Проте їхні відростки тягнуться до ділянок, які керують рухом, мотивацією, увагою й навчанням, тому вплив цієї невеликої групи клітин дуже великий.

Дофамін часто називають «гормоном задоволення». Дослідження останніх десятиліть малюють іншу картину: він пов'язаний не стільки з насолодою, скільки з бажанням, очікуванням і навчанням на несподіванках.

Уявімо людину, яка пише звіт і чує, як на столі дзенькнув телефон. Рука тягнеться до нього раніше, ніж вона встигає подумати, чи варто відволікатися. Повідомлення виявляється рекламою, приємного в ньому нічого. Але потяг був справжній. Різниця між «тягне» і «приємно» — найкоротше пояснення того, чим займається дофамін.

Ця стаття — про те, що відомо нейронауці. Порад щодо ліків чи добавок у ній немає: такі питання вирішують з лікарем.

Що це за речовина і де вона працює

За хімічною будовою дофамін — катехоламін, близький родич адреналіну й норадреналіну. Нервова клітина робить його з амінокислоти тирозину у два кроки: спершу утворюється леводопа (L-DOPA), з неї — дофамін. Готовий дофамін зберігається в пухирцях на кінці нервового волокна. Коли волокном проходить імпульс, пухирці випускають його в щілину між клітинами, і там він діє на рецептори сусідньої клітини. Таких рецепторів відомо п'ять, їх поділяють на дві родини.

Уперше дофамін синтезували 1910 року в Лондоні, а коротку назву замість громіздкої хімічної запропонував 1952 року фармаколог Генрі Дейл (Henry Dale). Майже пів століття речовину вважали нецікавою: лише проміжним щаблем, з якого організм робить норадреналін.

Тіла більшості дофамінових нейронів лежать у середньому мозку, у двох сусідніх скупченнях — чорній речовині (substantia nigra) і вентральній ділянці покришки (ventral tegmental area). Ще одна група міститься в гіпоталамусі. Звідси волокна розходяться чотирма головними шляхами.

• Нігростріарний шлях веде від чорної речовини до смугастого тіла (стріатума) — структури в глибині півкуль, яка допомагає запускати й узгоджувати рухи. Саме цей шлях руйнується при хворобі Паркінсона.
• Мезолімбічний шлях іде від вентральної ділянки покришки до прилеглого ядра (nucleus accumbens) та інших структур, пов'язаних з емоціями. Його найчастіше мають на увазі, коли говорять про «систему винагороди».
• Мезокортикальний шлях починається там само, але прямує до кори лобових часток; його пов'язують з увагою, плануванням і робочою пам'яттю.
• Тубероінфундибулярний шлях з'єднує гіпоталамус із гіпофізом. Тут дофамін справді працює як гормон: він стримує виділення пролактину.

З цього випливає просте застереження. «Рівень дофаміну» загалом — умовність. Одна й та сама речовина в різних шляхах робить різне, тож важить не те, скільки її «в організмі», а де саме, в яку мить і на які рецептори вона діє.

Як дофамін відкрили: Карлссон, резерпін і щури з електродами

1957 року дофамін знайшли в тканині мозку. Того ж року шведський фармаколог Арвід Карлссон (Arvid Carlsson) почав досліди, які змінили погляд на цю речовину. Він давав тваринам резерпін — рослинну сполуку, що спустошує запаси кількох нейромедіаторів. Тварини переставали рухатися з власної волі. Тоді Карлссон уводив їм леводопу, з якої мозок робить дофамін, і рухи поверталися. Попередник іншого медіатора, серотоніну, такої дії не мав.

Далі Карлссон створив чутливий спосіб вимірювати дофамін у тканинах. Виявилося, що в мозку його найбільше зовсім не там, де норадреналіну, а в базальних гангліях — глибоких структурах, важливих для керування рухами. Отже, дофамін є самостійним передавачем сигналів, а не просто сировиною. Як сказано в нобелівському пресрелізі, за це відкриття Карлссон 2000 року отримав премію з фізіології або медицини разом із Полом Ґрінґардом (Paul Greengard) та Еріком Канделом (Eric Kandel).

Інша лінія цієї історії почалася трохи раніше і з випадковості. 1954 року Джеймс Олдс (James Olds) і Пітер Мілнер (Peter Milner) з Університету Макґілла в Монреалі вживляли щурам електроди в мозок. В одного щура електрод через недосвідченість Олдса потрапив не туди, куди цілили. Тварина раз у раз поверталася на те місце, де їй умикали струм. Тоді дослідники дали щурам важіль, який сам замикав коло, і ті натискали його знову й знову. Олдс назвав знайдені ділянки «центрами задоволення» і писав, що голодний щур часто нехтував їжею заради стимуляції. Про дофамін тоді ще не йшлося. Пізніше з'ясували, що приблизно половина таких ділянок пов'язана з дофаміновими нейронами, і формула «дофамін — це задоволення» на десятиліття оселилася в підручниках.

Чому «гормон задоволення» — неточна назва

Наприкінці 1980-х американські психологи Кент Берридж (Kent Berridge) і Террі Робінсон (Terry Robinson) з Мічиганського університету хотіли додати ще один доказ на користь цієї формули. Вийшло навпаки.

«Хотіти» і «подобатися» — різні речі

Як спитати щура, чи йому смачно? За виразом морди. Солодке викликає в щурів, мавп і людських немовлят схожі рухи язика й губ, гірке — гримасу огиди. Берридж і Робінсон зруйнували в щурів майже всі дофамінові волокна (у пізнішій роботі — до 99 відсотків) і чекали, що солодке перестане тваринам подобатися. Щури справді перестали шукати їжу й навіть їсти. Але коли цукровий розчин потрапляв їм на язик, їхні реакції були цілком звичайні. Приємність лишилася, зникло бажання.

Зворотний дослід дав той самий висновок. Стимуляція, яка підіймає рівень дофаміну, змушувала щурів учетверо завзятіше добиратися до їжі, але ознак більшого задоволення не додавала. Згодом подібне побачили і в людей: коли дофамінову передачу тимчасово пригнічували, учасники менше прагнули наступної порції, а оцінки приємності не падали.

У підсумковій статті 2016 року Берридж і Робінсон описують дві системи. «Хотіння» (wanting) — потяг до чогось, який спалахує від сигналів, пов'язаних із винагородою: запаху, вивіски, звуку сповіщення. Його забезпечує велика й міцна мережа, до якої належить мезолімбічний дофамін. «Подобання» (liking), сама насолода, залежить від маленьких «гарячих точок». У щура така точка в прилеглому ядрі має об'єм близько кубічного міліметра й займає лише десяту частину ядра. Працюють ці точки не на дофаміні, а на опіоїдах і ендоканабіноїдах — власних речовинах мозку, подібних до морфіну й канабісу.

Зазвичай ми хочемо того, що нам подобається, тому два процеси здаються одним. Але вони можуть розходитися: можна сильно хотіти того, що вже не тішить. Щодо «центрів задоволення» Олдса Берридж тепер теж обережний: найпевніше, стимуляція викликала в щурів нестримне «хочу», а не блаженство.

Сигнал несподіванки

Другий удар по старій формулі завдали записи окремих нейронів. Нейрофізіолог Вольфрам Шульц (Wolfram Schultz) реєстрував активність дофамінових клітин у мавп, які отримували шматочок яблука або ковток соку. Спершу більшість клітин (55–80 відсотків) відповідала коротким сплеском на саму нагороду. Потім мавпу привчали, що перед соком засвічується лампочка. Через кілька днів сплеск «переїжджав» на лампочку, а на сам сік клітини вже не реагували. Якщо ж після лампочки соку не давали, активність падала нижче від звичайної — точно тієї миті, коли сік мав з'явитися.

1997 року Шульц разом з теоретиками Пітером Даяном (Peter Dayan) і Рідом Монтеґю (Read Montague) пояснив це в статті в журналі Science. Дофамінові нейрони повідомляють не про винагороду, а про помилку її передбачення (reward prediction error). Краще, ніж очікувалося, — сплеск. Як очікувалося — нічого. Гірше — спад. Подібний сигнал помилки лежить в основі алгоритмів машинного навчання, які вчаться методом спроб і помилок. Якщо ви читали про класичне зумовлення, то впізнаєте цю логіку: сигнал набуває значення тоді, коли щось провіщає. Лампочка для мавпи Шульца — те саме, що дзвоник для собаки Павлова.

Звідси й знайоме кожному звикання. Нагорода, яка стала передбачуваною, сплеску більше не викликає. Шульц пояснює цим, чому нова річ тішить недовго, а потім хочеться кращої.

Про що науковці сперечаються досі

Обидві школи згодні в головному: дофамін — не речовина насолоди. Розходяться вони в тому, що саме він робить. Для Шульца це передусім навчальний сигнал, який підказує мозкові, що варто запам'ятати. Берридж і Робінсон вважають, що дофамін не так навчає, як надає речам привабливості: їхні щури без дофаміну все ще могли вивчити, що смак став неприємним. Шульц в огляді 2016 року відповідає, що дофамінові клітини справді коротко відгукуються на будь-яку помітну подію, але це лише перші частки секунди їхньої відповіді, а далі вони кодують саме цінність нагороди.

Є й загальніше обмеження. Більшість цих знань здобуто на щурах і мавпах. У живому мозку людини рівня дофаміну прямо не вимірюють. Про нього судять непрямо, найчастіше за допомогою позитронно-емісійної томографії (ПЕТ) з міченими речовинами.

Рух, хвороба Паркінсона і леводопа

Найбезсумнівніша робота дофаміну — керування рухами. Карлссон помітив, що стан тварин після резерпіну схожий на прояви хвороби Паркінсона. Перевірити здогад на людях узявся фармаколог Олег Горникевич (Oleh Hornykiewicz). Він народився 1926 року в Сихові під Львовом, а підлітком опинився з родиною у Відні, де й здобув освіту. 1959 року Горникевич зі своїм учнем Гербертом Ерінґером почав вимірювати дофамін у замороженому мозку померлих людей; за рік вони дослідили 31 мозок. Їхня стаття 1960 року показала, що в смугастому тілі людей із хворобою Паркінсона дофаміну різко бракує.

Сам дофамін уводити марно: з крові в мозок він не проходить. Леводопа проходить. 1961 року Горникевич і невролог Вальтер Біркмаєр (Walter Birkmayer) увели її у вену двадцятьом хворим. За спогадами колег, прикуті до ліжка пацієнти підводилися, а ті, хто не міг ходити, ішли. 1967 року з'явилася схема тривалого приймання леводопи всередину, і цей препарат досі лишається основним у лікуванні хвороби. Нобелівської премії 2000 року Горникевич не отримав; 275 науковців підписали з цього приводу відкритого листа до комітету.

За даними Національного інституту неврологічних розладів США, на час появи перших симптомів більшість хворих уже втратила 60–80 відсотків клітин чорної речовини, що виробляють дофамін. Леводопа полегшує рухові симптоми, але не відновлює загиблих нейронів і не зупиняє хвороби.

Хвороба Паркінсона дала ще й несподіваний доказ на користь теорії «хотіння». Приблизно в 15 відсотків пацієнтів, які отримують препарати, що прямо збуджують дофамінові рецептори, з'являється нездоланний потяг до азартних ігор, покупок чи інших занять. Після скасування препарату він зазвичай швидко минає.

Дофамін у психіатрії: залежності й шизофренія

1988 року фармакологи з італійського Університету Кальярі Ді К'яра (G. Di Chiara) та Імперато (A. Imperato) виміряли дофамін у мозку щурів, які вільно рухалися. Речовини, якими зловживають люди, — опіати, алкоголь, нікотин, амфетамін, кокаїн — підвищували його концентрацію, найпомітніше в прилеглому ядрі. Речовини, якими не зловживають, такої дії не мали. Так дофамін став головним героєм теорій залежності.

Берридж і Робінсон 1993 року запропонували пояснення, чому залежність така стійка. Після повторного вживання мезолімбічна система стає надчутливою до всього, що нагадує про речовину. «Хотіння» росте, хоча «подобання» може навіть слабшати: людина дедалі сильніше прагне того, що дає дедалі менше втіхи. Ця надчутливість тримається роками, тому зриви трапляються й після тривалої тверезості.

Проте звести залежність до самого дофаміну не вдається. Британський психофармаколог Девід Натт (David Nutt) з колегами 2015 року підсумував сорок років досліджень на людях: стимулятори справді підвищують рівень дофаміну в смугастому тілі, для алкоголю дані слабші, а для опіатів і канабісу таких даних майже немає. Нових ліків «дофамінова теорія залежності» не дала. Не менше за хімію важать обставини життя — про це йдеться в статті про «Парк щурів».

З дофаміном пов'язана й одна з найвідоміших гіпотез у психіатрії. Карлссон виявив, що ліки проти психозу впливають на обмін дофаміну. У 1970-х показали, що ці ліки діють то сильніше, що міцніше зв'язуються з дофаміновими рецепторами, а амфетамін, який посилює дію дофаміну, може спричинити психоз. Так виникла дофамінова гіпотеза шизофренії: хворобу пояснювали надлишком дофаміну. Відтоді її двічі переглядали, 1991 і 2009 року. За останньою версією психіатрів Олівера Гоуза (Oliver Howes) і Шітіджа Капура (Shitij Kapur), надмірна дофамінова передача в смугастому тілі — це спільна кінцева ланка, до якої ведуть різні спадкові й життєві чинники. Вона пояснює радше психоз, ніж шизофренію загалом. Це історія наукової ідеї, а не готове пояснення хвороби.

Як зазвичай розуміють дофамін — і що тут не так

«Дофамін — це гормон задоволення»

Насолода від смачного чи приємного зберігається й тоді, коли дофамінову передачу пригнічено, — це показали і досліди на щурах, і спостереження за людьми. Дофамін потрібен, щоб захотіти, потягнутися, докласти зусиль і запам'ятати, що спрацювало. Слово «гормон» теж доречне лише почасти: гормоном дофамін є в гіпофізі, а в «системі винагороди» він працює як нейромедіатор.

«Дофамінове голодування перезавантажує мозок»

Назву «дофамінове голодування» (dopamine fasting) пустив в обіг психолог із Сан-Франциско Камерон Сепа (Cameron Sepah); 2019 року про неї заговорили далеко за межами Кремнієвої долини. Ідеться про те, щоб на якийсь час обмежити себе в їжі, алкоголі, соцмережах, ґаджетах та інших утіхах. Кіара Маккейб (Ciara McCabe) з Університету Редінга, яка вивчає систему винагороди, пояснює, що з назвою тут клопіт. Відмова від соцмереж не зменшує кількості дофаміну в мозку, та й зменшувати її не варто: він потрібен для звичайного життя. Обіцянку «перезавантажити мозок» вона називає нісенітницею, бо ніхто не знає, який рівень вважати вихідним. Огляд літератури 2024 року визнав, що переконливих доказів користі «голодування» поки немає, і застеріг, що крайні його форми — тривала ізоляція, суворі обмеження в їжі — можуть шкодити.

Розумне зерно тут є, але воно не про дофамін. Потяг запускають сигнали — звук сповіщення, вигляд вітрини. Якщо прибрати сигнал, слабшає й потяг. Це звичайна робота зі звичками.

«Телефон викликає дофамінову залежність»

Дофамін у людини виділяється під час багатьох занять. 1998 року це вперше показали на добровольцях, які грали у відеогру під час ПЕТ-сканування. Але виділення дофаміну — ознака того, що мозок чогось прагне й чогось учиться, а не ознака залежності. Інакше залежністю довелося б назвати і смачний обід, і цікаву розмову.

Прямих даних про телефон і дофамін у людей дуже мало. У 2021 році дослідники порівняли журнали користування смартфоном з ПЕТ-знімками 22 здорових дорослих. Ті, в кого більша частка дотиків до екрана припадала на соцмережі й месенджери, мали нижчу здатність синтезувати дофамін в одній із частин смугастого тіла. Це кореляція на малій вибірці: вона не каже, що є причиною, а що наслідком, і самі автори просять спершу повторити дослід. Проблемне користування телефоном існує, але пояснювати його «дофаміновими ін'єкціями» — метафора, а не встановлений механізм.

«У мене низький дофамін»

Утома, нудьга й небажання братися до справ мають багато причин, і з'ясувати за ними стан дофамінової системи неможливо. Аналізу, який показав би «рівень дофаміну в мозку», для повсякденної практики не існує. Найвідоміший стан, за якого дофаміну справді бракує, — хвороба Паркінсона, і виявляється вона насамперед порушеннями рухів. Якщо пригнічений настрій чи брак сил тривають тижнями, це привід звернутися до лікаря, а не ставити собі хімічний діагноз.

«Що більше дофаміну, то краще»

Надмірна дофамінова передача пов'язана з психозом, а препарати, що збуджують дофамінові рецептори, у частини людей викликають нестримні потяги. Системі потрібна не найбільша кількість, а точне налаштування в кожному шляху.

Що з цього випливає на практиці

• Сильне «хочу» ще не означає «буде добре». Потяг і задоволення забезпечують різні системи, і перша може обіцяти більше, ніж дасть друга.
• Потяг запускають сигнали. Маккейб радить не «голодувати», а прибирати підказки: вимкнути звук сповіщень, а вечір провести не там, де звично тягне до чарки.
• Звикання — нормальна властивість системи. Передбачувана нагорода перестає радувати так, як уперше. Це не поломка і не «виснажений дофамін».
• Слово «дофамін» у блогах — здебільшого метафора. «Дофамінова яма» чи «дофаміновий детокс» описують переживання, а не виміряну хімію мозку.
• Скутість, тремтіння, сповільнені рухи — справа невролога. Тривалий занепад настрою чи сил теж варто обговорити з лікарем, а не лікувати самотужки добавками.