Do najbardziej uzależniających substancji psychostymulujących zalicza się przede wszystkim nikotyna, zawarta w papierosach, oraz narkotyki, takie jak metaamfetamina i kokaina. Wyniki badań naukowych wykazały, iż każda z nich wpływa na inną sieć mózgu. Przypuszcza się, iż odstawienie tych substancji również wpływa na osobne sieci neuronowe. Dotychczas nie udało się bowiem ustalić wspólnego wzorca aktywności mózgu w trakcie detoksu. Pracuje nad tym zespół naukowców z trzech różnych uczelni w Kaliforni. Przeprowadził on badanie na myszach, którego wyniki, opisane na łamach czasopisma ‘eNeuro’, uzupełnieniają tę lukę w wiedzy o wpływie odstawienia substancji psychostymulujących na działanie mózgu.
Zgodnie z dominującą teorią w świecie neuronauki – teorią modularną – wszystkie mózgi ssaków posiadają podobną organizację. Złożone są z częściowo autonomicznych grup neuronów, takich jak kora mózgu, ciało migdałowate lub podwzgórze, z których każda pełni specyficzne funkcje. Jednocześnie każda z tych struktur posiada liczne połączenia z pozostałymi, umożliwiające interakcję i wymianę informacji z innymi obszarami mózgu, zaangażowanymi w te same zadania. Te współpracujące ze sobą grupy neuronów nazywa się jednostkami funkcjonalnymi albo po prostu modułami. Każdy mózg posiada wiele różnych modułów, odpowiadających np. za kontrolę nastroju, zaspokajanie potrzeb, osiąganie celów, tworzenie wspomnień, przeżywanie emocji itd. Duża liczba względnie niezależnych od siebie modułów jest niezbędna, by równocześnie realizować wszystkie te procesy poznawcze oraz zarządzać działaniem wyrafinowanej maszynerii organizmu.
Naukowcy postanowili sprawdzić jak odstawienie substancji psychostymulujących wpływa na aktywność poszczególnych modułów mózgu myszy. Aby tego dokonać, wszczepili oni gryzoniom miniaturowe pompy osmotyczne, które transportowały do ich organizmów stałą dawkę soli fizjologicznej, nikotyny (24 mg na kg dziennie), kokainy (60 mg na kg dziennie) lub amfetaminy (4 mg na kg dziennie). Ta procedura trwała tydzień – wystarczająco długo, by wywołać uzależnienie organizmu od substancji psychostymulującej. Po tygodniu naukowcy zaprzestali podawania zwierzętom substancji, aby wywołać efekt ich odstawienia. Następnie pompy zostały usunięte, myszy poddane eutanazji, a ich mózgi – analizie.
Naukowcy przeprowadzili obrazowanie aktywności pojedynczych komórek w całym mózgu poddanym detoksowi. Zebrane dane zostały, przy pomocy grupowania hierarchicznego i teorii grafów, przekształcone w wierny obraz funkcjonalnej architektury sieci neuronowych. W ten sposób naukowcom udało się zidentyfikować podobieństwa i różnice pomiędzy wpływem odstawienia różnych substancji uzależniających na działanie modułów mózgu.
Wyniki eksperymentu ujawniły, iż główną neuroadaptacją wywołaną przez odstawienie wszystkich trzech narkotyków było dramatyczne zmniejszenie modularności mózgu. Innymi słowy – istotnie zmalała całkowita liczba jego modułów w porównaniu do mózgów myszy, które nie otrzymywały narkotyków. Co więcej, u myszy na detoksie aktywność pozostałych sieci neuronalnych była zarządzana przez ośrodki podkorowe, a u tych, które nie były uzależnione – przez ośrodki korowe. Te rezultaty pokazują, że odstawienie substancji psychostymulujących powoduje przebudowę funkcjonalnej architektury mózgu – zmniejsza modularność, a zwiększa synchronizację pomiędzy aktywnością poszczególnych obszarów. Sugerują ponadto, że to zmniejszenie modularności sieci neuronalnych – a nie, jak przypuszczano dotychczas, zmiana w aktywności jednego lub kilku modułów – jest efektem detoksu.
“Odkryliśmy iż odstawienie kokainy, metamfetaminy i nikotyny spowodowało poważne przetasowanie działania mózgu. Przede wszystkim znacznie wzrosła łączność funkcjonalna pomiędzy sieciami neuronowymi, a zmalała organizacja modularna. To tak, jakby wszystkie moduły mózgu zaczęły jednocześnie wykonywać to samo zadanie – poradzenie sobie z nagłym brakiem danej substancji psychostymulującej. Ten efekt był najsilniejszy w przypadku uzależnienia od metamfetaminy i kokainy” – opowiada o rezultatach badania jego współautor, Olivier George.
Zatem okazuje się, iż w efekcie odstawienia substancji psychostymulujących dochodzi do całkowitej restrukturyzacji sieci neuronalnych mózgu. Efektem tym sterują najprawdopodobniej podkorowe obszary mózgu. Autorzy podkreślają, iż podobny fenomen zaaobserwowano u osób, które zaprzestały spożywania alkoholu albo zostały dotknięte demencją lub traumatycznym uszkodzeniem mózgu. Zmniejszenie modularności sieci neuronalnych wiąże się z deficytami poznawczymi i osłabieniem elastyczności zachowania. Może zatem wyjaśniać, dlaczego proces wychodzenia z uzależnienia jest trudny i niejednokrotnie kończy się fiaskiem. Obecnie George i jego zespół zamierzają zbadać skuteczność leków, które potencjalnie mogą przywrócić modularną organizację mózgu. Takie odkrycie byłoby przełomem w terapii uzależnień oraz przyniosłoby ulgę milionom osób zmagających się z nałogiem i ich rodzinom.
