Ещё до появления компьютерных игр и ярких игрушек проблема сосредоточения внимания была едва ли не основной среди всех трудностей в работе учителей. И если пару веков назад лучшим средством были розги и рассыпанный в углу горох, то конец прошлого столетия вместе с защитой детей был отмечен прогрессом фармацевтической промышленности.
Теперь синдром дефицита внимания — проблема фармакологов. За что им очень благодарны 5% американских школьников, ежедневно принимающих таблетки и куда лучше справляющихся со школьной программой.
Рэнди Блейкли и его коллеги из Медицинского центра американского Университета имени Вандербильта нашли одну из причин подобных расстройств — гиперактивный белок-переносчик, буквально выталкивающий сигнальную молекулу дофамина из нейронов.
Дофамин — основной медиатор системы поощрения — участвует не только в получении удовольствия от пищи или приключений. Дофаминэргичные синапсы входят в состав нервных сетей, опосредующих внимание, моторные функции и даже узнавание разнообразных объектов. А препараты, влияющие на функцию переносчиков и рецепторов к дофамину, используются в лечении шизофрении, маниакально-депрессивного психоза и нарушений концентрации.
Когда дофамина в синапсах в избытке, соответствующие нервные пути активируются, заставляя ребенка отвлечься от основной задачи. Именно этим было вызвано нарушение внимания у двух братьев, ставших для учёных основным объектом для исследования. Точечной мутации в гене переносчика, обычно закачивающего дофамин из синапса в клетку, оказалось достаточно, чтобы заставить трансмембранный белок работать в противоположном направлении, повышая концентрацию «медиатора удовольствия» в синаптической щели.
Точно так же работает амфетамин, вызывающий у здоровых людей гиперактивность, паранойи и психоз.
«Как будто эти дети всё время находятся под действием амфетамина», — пояснил Аурелио Галли, соавтор опубликованной в Journal of Neuroscience работы.
Такую же мутацию уже находили у больного, страдающего биполярным расстройством (маниакально-депрессивным психозом), но тогда её влияние на строение и функции белка осталось неизученным. Теперь учёные воссоздали измененный ген в культуре нервных клеток in vitro, а затем измерили изменения концентрации дофамина в синапсе.
Обычно белок-переносчик защищает синапс от перенасыщения дофамином, закачивая медиатор обратно в клетку и запасая его до следующего возбуждения. Эксперименты в культуре показали, что вопреки первоначальным предположениям учёных, мутировавший белок занимался тем же самым. Более того, он поддавался регуляции с помощью традиционных блокаторов и внутриклеточных сигнальных путей.
Блейкли и его коллеги не остановились и продолжили измерять концентрацию дофамина с помощью микроскопического углеродного волокна. Эти эксперименты показали, что переносчик тут же буквально выталкивает медиатор из клетки, причём в весьма больших количествах.
Учёные считают, что такое действие накоротко замыкает работу синапса.
«Вместо точного, квантового выделения медиатора из микроскопических пузырьков мы наблюдаем постоянную утечку, размывающую работу всей системы», — говорит Галли.
Кстати, в продолжение экспериментов выяснилось, что небольшая доза амфетамина, действие которого на здоровых людей выглядит так, будто их ген — мутантный, у больных эту мутацию нейтрализует. Он просто блокирует работу переносчика — точно так же, как препарат метилфенидат. Это любопытное обстоятельство, поскольку действия амфетамина и метилфенидата на здоровый переносчик прямо противоположны.
Блейкли считает, что обнаруженное им и его коллегами явление может иметь и более масштабный эффект. Возможно, подобным образом возникают болезни, связанные с нарушениями транспорта адреналина и серотонина в синапсах головного мозга. Эффект лекарств, использующихся до сегодняшнего дня, может объясняться именно блокированием «утечки» медиаторов из клеток.