Сенсибилизация

Неассоциативный процесс обучения

Сенсибилизация — это неассоциативный процесс обучения, при котором повторное применение стимула приводит к прогрессивному усилению реакции. ^[1] Сенсибилизация часто характеризуется усилением реакции на целый класс стимулов в дополнение к тому, который повторяется. Например, повторение болезненного стимула может сделать человека более восприимчивым к громкому шуму.

История

Эрик Кандел был одним из первых, кто изучал нейронную основу сенсибилизации, проводя эксперименты в 1960-х и 1970-х годах на рефлексе отдергивания жабр морского моллюска Aplysia . Кандел и его коллеги сначала приучили рефлекс, ослабив реакцию, многократно прикасаясь к сифону животного. Затем они соединили болезненный электрический стимул хвоста с прикосновением к сифону, заставив реакцию отдергивания жабр снова появиться. После этой сенсибилизации легкое прикосновение к сифону само по себе вызывало сильную реакцию отдергивания жабр, и этот эффект сенсибилизации длился несколько дней. (По Сквайру и Канделу, 1999 ^[2] ). В 2000 году Эрик Кандел был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за свои исследования в области нейронных процессов обучения.

Нейронные субстраты

Нейронная основа поведенческой сенсибилизации часто неизвестна, но, как правило, она возникает из-за того, что клеточный рецептор становится более склонным реагировать на стимул. Несколько примеров нейронной сенсибилизации включают:

• Электрическая или химическая стимуляция гиппокампа крысы вызывает усиление синаптических сигналов , процесс, известный как долговременная потенциация или ДП. ^[6] ДП рецепторов AMPA является потенциальным механизмом, лежащим в основе памяти и обучения в мозге.
• При « разжигании » повторная стимуляция нейронов гиппокампа или миндалевидного тела в лимбической системе в конечном итоге приводит к судорогам у лабораторных животных. После сенсибилизации для возникновения судорог может потребоваться очень небольшая стимуляция. Таким образом, разжигание было предложено в качестве модели височной эпилепсии у людей, где стимуляция повторяющегося типа (например, мерцающий свет) может вызывать эпилептические припадки. ^[7] Часто люди, страдающие височной эпилепсией, сообщают о симптомах негативных эффектов, таких как беспокойство и депрессия, которые могут быть результатом лимбической дисфункции. ^[8]
• При «центральной сенсибилизации» ноцицептивные нейроны в задних рогах спинного мозга становятся сенсибилизированными из-за повреждения периферических тканей или воспаления. ^[9] Этот тип сенсибилизации был предложен в качестве возможного причинного механизма для хронических болевых состояний. Изменения центральной сенсибилизации происходят после повторных испытаний на боль. Исследования на животных последовательно показывают, что когда испытание многократно подвергается воздействию болевого стимула, болевой порог животного изменяется и приводит к более сильной реакции на боль. Исследователи полагают, что можно провести параллели между этими испытаниями на животных и постоянной болью у людей. Например, после операции на позвоночнике, в ходе которой была удалена грыжа межпозвоночного диска, вызывающая защемление нерва, пациент может продолжать чувствовать боль. Кроме того, новорожденные, которым делают обрезание без анестезии, демонстрируют тенденцию к более сильной реакции на будущие инъекции, вакцинации и другие подобные процедуры. Реакцией этих детей является усиление плача и более выраженная гемодинамическая реакция (тахикардия и тахипноэ). ^[10]
• Сенсибилизация к наркотикам происходит при наркотической зависимости и определяется как усиление эффекта наркотика после повторных доз (противоположность толерантности к наркотикам ). Такая сенсибилизация включает изменения в мезолимбической дофаминовой передаче мозга, а также в белке внутри мезолимбических нейронов, называемом дельта-FosB . Ассоциативный процесс может способствовать развитию зависимости, поскольку внешние стимулы, связанные с приемом наркотиков, могут усиливать тягу. Этот процесс может увеличить риск рецидива у наркоманов, пытающихся бросить. ^[11]

Перекрестная сенсибилизация

Перекрестная сенсибилизация — это явление, при котором сенсибилизация к стимулу распространяется на связанный стимул, что приводит к усилению определенной реакции как на исходный стимул, так и на связанный стимул. ^{[12] [13]} Например, перекрестная сенсибилизация к нейронным и поведенческим эффектам наркотических средств хорошо охарактеризована, например, сенсибилизация к локомоторной реакции стимулятора, приводящая к перекрестной сенсибилизации к активирующим двигательные эффекты других стимуляторов. Аналогичным образом, сенсибилизация к вознаграждению к определенному наркотическому средству часто приводит к перекрестной сенсибилизации к вознаграждению , что влечет за собой сенсибилизацию к вознаграждающему свойству других наркотических средств того же класса или даже к определенным естественным вознаграждениям .

У животных была установлена ​​перекрестная сенсибилизация между потреблением многих различных типов наркотических веществ , что соответствует теории «шлюзового наркотика» , а также между потреблением сахара и самостоятельным приемом наркотических веществ. ^[14]

Как причинный фактор патологии

Сенсибилизация подразумевалась как причинный или поддерживающий механизм в широком спектре, по-видимому, не связанных между собой патологий, включая зависимость , аллергии, астму, гиперактивный мочевой пузырь ^[15] и некоторые необъяснимые с медицинской точки зрения синдромы, такие как фибромиалгия и множественная химическая чувствительность . Сенсибилизация может также способствовать психологическим расстройствам, таким как посттравматическое стрессовое расстройство , паническая тревога и расстройства настроения . ^{[16] [17] [18]}

Смотрите также

• Долгосрочное потенцирование
• Множественная химическая чувствительность
• Нейропластичность
• Синаптическая пластичность

Ссылки

1. Шеттлворт, С.Дж. (2010). Познание, эволюция и поведение (2-е изд.). Нью-Йорк: Оксфорд.
2. Сквайр Л.Р., Кандел Э.Р. (1999). Память: от разума к молекулам. Нью-Йорк: Scientific American Library; Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 0-7167-6037-1 . 
3. Nestler EJ (декабрь 2013 г.). «Клеточная основа памяти для зависимости». Dialogues in Clinical Neuroscience . 15 (4): 431–443. PMC 3898681. PMID 24459410.  Несмотря на важность многочисленных психосоциальных факторов, в своей основе наркотическая зависимость включает биологический процесс: способность многократного воздействия наркотика, вызывающего злоупотребление, вызывать изменения в уязвимом мозге, которые приводят к компульсивному поиску и приему наркотиков, а также к потере контроля над употреблением наркотиков, что определяет состояние зависимости. ... В большом объеме литературы показано, что такая индукция ΔFosB в нейронах типа D1 [nucleus accumbens] повышает чувствительность животного к наркотикам, а также к естественным вознаграждениям и способствует самостоятельному приему наркотиков, предположительно, через процесс положительного подкрепления ... Другой целью ΔFosB является cFos: поскольку ΔFosB накапливается при повторном воздействии наркотиков, он подавляет c-Fos и способствует молекулярному переключению, посредством которого ΔFosB избирательно индуцируется в состоянии хронического лечения наркотиками. ⁴¹  ... Более того, появляется все больше доказательств того, что, несмотря на ряд генетических рисков развития зависимости среди населения, воздействие достаточно высоких доз наркотика в течение длительного периода времени может превратить человека с относительно низкой генетической нагрузкой в ​​наркомана. 
4. Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). «Глава 15: Подкрепление и аддиктивные расстройства». В Sydor A, Brown RY (ред.). Молекулярная нейрофармакология: основа клинической нейронауки (2-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Medical. стр. 364–375. ISBN 978-0-07-148127-4.
5. Volkow ND, Koob GF, McLellan AT (январь 2016 г.). "Neurobiologic Advances from the Brain Disease Model of Addiction" (Нейробиологические достижения модели зависимости от заболеваний мозга). New England Journal of Medicine . 374 (4): 363–371. doi :10.1056/NEJMra1511480. PMC 6135257. PMID 26816013.  Расстройство , вызванное употреблением психоактивных веществ: диагностический термин в пятом издании Диагностического и статистического руководства по психическим расстройствам (DSM-5), относящийся к рецидивирующему употреблению алкоголя или других наркотиков, которое вызывает клинически и функционально значимые нарушения, такие как проблемы со здоровьем, инвалидность и неспособность выполнять основные обязанности на работе, в школе или дома. В зависимости от степени тяжести это расстройство классифицируется как легкое, умеренное или тяжелое. Зависимость: Термин, используемый для обозначения наиболее тяжелой, хронической стадии расстройства, связанного с употреблением психоактивных веществ, при которой наблюдается существенная потеря самоконтроля, на что указывает компульсивное употребление наркотиков, несмотря на желание прекратить их прием. В DSM-5 термин «зависимость» является синонимом классификации тяжелого расстройства, связанного с употреблением психоактивных веществ. 
   
6. Коллингридж, Грэм Л.; Айзек, Джон ТР; Ван, Юй Тянь (2004). «Трафик рецепторов и синаптическая пластичность». Nature Reviews Neuroscience . 5 (12): 952–962. doi :10.1038/nrn1556. PMID  15550950. S2CID  15918122.
7. Моримото, Киёси; Фанесток, Маргарет; Расин, Рональд Дж. (2004). «Модели эпилепсии «Киндлинг» и «эпилептический статус»: перестройка мозга». Прогресс в нейробиологии . 73 (1): 1–60. doi :10.1016/j.pneurobio.2004.03.009. PMID  15193778. S2CID  36849482.
8. Teicher, MH; Glod, CA; Surrey, J.; Swett Jr, C. (1993). «Раннее насилие в детстве и оценки лимбической системы у взрослых амбулаторных пациентов психиатрических клиник». Журнал нейропсихиатрии и клинических нейронаук . 5 (3): 301–6. doi :10.1176/jnp.5.3.301. PMID  8369640.
9. Ji, RR; Kohno, T.; Moore, KA; Woolf, CJ (2003). «Центральная сенсибилизация и LTP: имеют ли боль и память схожие механизмы?». Trends in Neurosciences . 26 (12): 696–705. doi :10.1016/j.tins.2003.09.017. PMID  14624855. S2CID  14214986.
10. Гудин, Дж. (2004). «Расширение нашего понимания центральной сенсибилизации». Medscape Neurobiology . 6 (1).
11. Робинсон, TE; Берридж, KC (1993). «Нейронная основа тяги к наркотикам: теория сенсибилизации стимулов при зависимости». Исследования мозга. Обзоры исследований мозга . 18 (3): 247–91. doi : 10.1016/0165-0173(93)90013-p. hdl : 2027.42/30601 . PMID  8401595. S2CID  13471436.
12. Brumovsky PR, Gebhart GF (февраль 2010). "Висцеральная органная перекрестная сенсибилизация – комплексная перспектива". Autonomic Neuroscience: Basic & Clinical . 153 (1–2): 106–15. doi :10.1016/j.autneu.2009.07.006. PMC 2818077. PMID  19679518 . 
13. Малыхина AP, Wyndaele JJ, Andersson KE, De Wachter S, Dmochowski RR (март 2012). «Взаимодействуют ли мочевой пузырь и толстая кишка при болезни или здоровье? ICI-RS 2011». Нейроурология и уродинамика . 31 (3): 352–8. doi :10.1002/nau.21228. PMC 3309116. PMID  22378593 . 
14. Avena NM, Rada P, Hoebel BG (2008). «Доказательства сахарной зависимости: поведенческие и нейрохимические эффекты прерывистого, чрезмерного потребления сахара». Neuroscience and Biobehavioral Reviews . 32 (1): 20–39. doi :10.1016/j.neubiorev.2007.04.019. PMC 2235907. PMID  17617461 . 
15. Reynolds WS, Dmochowski R, Wein A, Bruehl S (август 2016 г.). «Помогает ли центральная сенсибилизация объяснить идиопатическую гиперактивность мочевого пузыря?». Nature Reviews. Urology . 13 (8): 481–91. doi :10.1038/nrurol.2016.95. PMC 4969200. PMID  27245505 . 
16. Розен, Джеффри Б.; Шулкин, Джей (1998). «От нормального страха к патологической тревожности». Psychological Review . 105 (2): 325–350. doi :10.1037/0033-295X.105.2.325. PMID  9577241.
17. Антельман, Сеймур М. (1988). «Сенсибилизация, зависящая от времени, как краеугольный камень нового подхода к фармакотерапии: лекарства как чужеродные/стрессовые стимулы». Исследования разработки лекарств . 14 : 1–30. doi :10.1002/ddr.430140102. S2CID  144698255.
18. Пост, Р. М. (1992). «Трансдукция психосоциального стресса в нейробиологию рецидивирующего аффективного расстройства». Американский журнал психиатрии . 149 (8): 999–1010. doi :10.1176/ajp.149.8.999. PMID  1353322.