Μελετά πώς ο εθισμός κλέβει τη μάθηση στον εγκέφαλο | Περιοδικό Quanta

Η Έριν Καλιπάρι προέρχεται από μπασκετική οικογένεια. Ο πατέρας της, Τζον Καλιπάρι, είναι προπονητής κολεγίου και επαγγελματικού μπάσκετ από το 1998, οδηγώντας έξι ομάδες στο Final Four του NCAA, και ο αδερφός της προπονητής ανδρικού μπάσκετ στο Πανεπιστήμιο Vanderbilt στο Νάσβιλ του Τενεσί, όπου εργάζεται τώρα. Αλλά όταν εντάχθηκε στην ομάδα του κολεγίου της ως προπτυχιακός, συνειδητοποίησε ότι οι δυνάμεις της βρισκόταν αλλού. «Ήμουν καλά. Δεν ήμουν υπέροχη», είπε. «Ήταν αρκετά ξεκάθαρο για μένα για δύο χρόνια, καθώς δεν επρόκειτο για καριέρα».

Εκτός γηπέδου, ως ειδικευόμενη στη βιολογία έλκεται προς τις ορμόνες και τους νευροδιαβιβαστές. Γοητεύτηκε με τη νευροβιολογία του πώς και γιατί τα ναρκωτικά όπως η κοκαΐνη και τα οπιοειδή είναι εθιστικά, καθώς έμαθε για τις επιπτώσεις της έκστασης στο σύστημα σεροτονίνης. «Νόμιζα ότι τα ναρκωτικά ήταν τόσο ωραία γιατί κλέβουν τον εγκέφαλο», είπε. «Τα ναρκωτικά παίρνουν ουσιαστικά τα φυσιολογικά συστήματα που έχουμε στο σώμα μας και τα οδηγούν με τρόπο που σε κάνει να θέλεις να ξαναπάρεις ναρκωτικά».

Μετά από μεταπτυχιακές σπουδές στις νευροεπιστήμες, το 2017 η Calipari έστησε το εργαστήριό της στο Vanderbilt για να διερευνήσει πώς ο εθισμός συνδέεται με τους τρόπους με τους οποίους ο εγκέφαλος μαθαίνει και παίρνει αποφάσεις. «Το να αποφασίζουμε τι να κάνουμε και τι να μην κάνουμε είναι πραγματικά θεμελιώδες σε ό,τι κάνουμε», είπε ο Καλιπάρι. «Βάζεις το χέρι σου σε μια ζεστή σόμπα, μαθαίνεις πολύ γρήγορα να μην το ξανακάνεις». Ο εθισμός μπορεί να μειώσει την ικανότητα ενός ατόμου να μάθει ότι η χρήση ναρκωτικών το βλάπτει, καθώς και την ικανότητά του να μάθει οτιδήποτε.

Ο κόσμος της εξακολουθεί να συγκρούεται με τον αθλητισμό, για παράδειγμα όταν μιλάει σε αθλητές για τους κινδύνους της χρήσης ουσιών. Οι αθλητές μπορεί να είναι ευάλωτοι στον εθισμό όταν τους συνταγογραφούνται παυσίπονα, όπως οπιοειδή, για τραυματισμούς. Υπάρχει κίνδυνος εξάρτησης εάν ληφθούν οπιοειδή για μεγάλες χρονικές περιόδους, ακόμη και όταν οι ασθενείς ακολουθούν τις εντολές των γιατρών — γεγονός που έχει οδηγήσει σε έκτακτης ανάγκης για τη δημόσια υγεία. Το Τενεσί είναι ένα επίκεντρο της επιδημίας οπιοειδών. Το 2022, το Nashville είχε το δεύτερο υψηλότερο ποσοστό των θανάτων από υπερβολική δόση στη χώρα.

Ως εκ τούτου, η Καλιπάρι ηγείται της έρευνας για την αποκάλυψη των μηχανισμών του εθισμού σε μια πόλη όπου πολλοί άνθρωποι υποφέρουν από αυτόν. Το γεγονός ότι η δουλειά της θα μπορούσε να βοηθήσει τους ανθρώπους γύρω της παρακινεί την Καλιπάρι, αν και ο εθισμός δεν είναι ένα πρόβλημα που μπορεί εύκολα να εντοπίσει η ίδια ή οποιοσδήποτε.

«Όταν σκέφτεστε εθισμένους ανθρώπους, σκέφτεστε αυτές τις στερεότυπες εικόνες που έχουμε για ανθρώπους που κάνουν ενέσεις ναρκωτικών και λιποθυμούν», είπε. «Αλλά αυτός δεν είναι ο μεγαλύτερος πληθυσμός των ανθρώπων που πάσχουν από διαταραχή χρήσης ουσιών. Είναι νοσοκόμες. Είναι δάσκαλοι. Είναι γιατροί. Είναι αθλητές».

Αυτό που κάνει την έρευνα για τον εθισμό και την εύρεση θεραπειών για αυτόν ιδιαίτερα δύσκολη, είπε, είναι ότι εμφανίζεται διαφορετικά σε διαφορετικούς ανθρώπους, ανάλογα με το τι είναι εθισμένοι (μια ουσία ή μια συμπεριφορά), τα κίνητρά τους, τη γενετική τους, το φύλο τους και πρόσβαση σε πόρους. Ποια νευρωνικά μονοπάτια επανασυνδέονται λόγω εθισμού μπορεί επίσης να διαφέρουν ευρέως μεταξύ των ατόμων.

Quanta μίλησε με την Calipari για το ρόλο του γνωστού, αλλά όχι καλά κατανοητού, μορίου ντοπαμίνης στον εθισμό και τη μάθηση, πώς τα διαφορετικά φύλα βιώνουν διαφορετικά τον εθισμό και πώς τα χρόνια που μεγάλωσε γύρω από τον αθλητισμό επηρέασαν τον τρόπο με τον οποίο προσεγγίζει την επιστήμη σήμερα. Η συνέντευξη έχει συμπυκνωθεί και επεξεργαστεί για λόγους σαφήνειας.

Πώς φαίνεται η μάθηση στον εγκέφαλο και πώς παρεμβαίνουν τα ναρκωτικά σε αυτό;

Ο εγκέφαλός μας είναι καλωδιωμένος για να μας βοηθά να βλέπουμε πράγματα που είναι σημαντικά και να ανταποκρινόμαστε σε αυτά. Καθορίζει αν πρέπει να κάνουμε κάτι ξανά ή όχι. Χρειάζεται να μετακομίσουμε ή να μείνουμε; Είναι καλό ή κακό αυτό; Είναι κάτι που πρέπει να προσέξω;

Τα ναρκωτικά πείθουν τον εγκέφαλό μας, «Ναι, αυτό είναι σημαντικό. Αυτό είναι κάτι που πρέπει να κάνουμε ξανά». Τα ναρκωτικά οδηγούν όχι μόνο τις αποφάσεις σχετικά με το ίδιο το φάρμακο, αλλά και τις αποφάσεις σχετικά με ερεθίσματα χωρίς ναρκωτικά στο περιβάλλον μας. Αλλάζουν τον τρόπο που μαθαίνουμε.

Πώς λειτουργεί αυτό σε μοριακό επίπεδο;

Φάρμακα όπως τα οπιοειδή δρουν στην ντοπαμίνη. Οι περισσότεροι άνθρωποι πιστεύουν ότι η ντοπαμίνη είναι ένα «μόριο ευχαρίστησης», αλλά αυτή δεν είναι η όλη εικόνα. Ναι, η ντοπαμίνη απελευθερώνεται από ανταποδοτικά ερεθίσματα όπως η σοκολάτα ή η ζάχαρη. Αλλά απελευθερώνεται επίσης από αποτρεπτικά ερεθίσματα όπως το άγχος ή ο πόνος. Πυροδοτείται όταν τα πράγματα είναι νέα ή διαφορετικά, είτε είναι καλά είτε κακά. Και με αυτόν τον τρόπο, η ντοπαμίνη είναι κρίσιμη για να σας βοηθήσει να μάθετε.

Τα ναρκωτικά βασικά συνεχίζουν να ωθούν την ντοπαμίνη ακόμα και όταν τα πράγματα δεν είναι πλέον νέα ή διαφορετικά. Ο εγκέφαλος συνεχίζει να πιστεύει ότι κάτι είναι σημαντικό, δίνοντάς σας σήμα να συνεχίσετε να δίνετε προσοχή. Αλλά ενώ τα φάρμακα αυξάνουν την ντοπαμίνη αυτή τη στιγμή, η μακροχρόνια χρήση ναρκωτικών την εξαντλεί. Έτσι, με όλο και περισσότερη χρήση ναρκωτικών, υπάρχει όλο και λιγότερη ντοπαμίνη στον εγκέφαλο, πράγμα που σημαίνει ότι δυσκολεύεστε να μάθετε κάτι νέο.

Πρέπει η ντοπαμίνη να επαναπροσδιοριστεί ως μόριο «μάθησης» και όχι ως μόριο «απόλαυσης»;

Ναί. Η κατανόηση της ντοπαμίνης ως μορίου που καθοδηγεί πόσο αποτελεσματικά μαθαίνουμε είναι πολύ πιο ακριβής.

Πώς μελετάτε αυτό το περίπλοκο σύστημα;

Στο εργαστήριό μου, χρησιμοποιούμε διαφορετικές στρατηγικές για την καταγραφή και τον χειρισμό διαφορετικών κυττάρων στον εγκέφαλο για να προσπαθήσουμε να καταλάβουμε ποια κύτταρα και κυκλώματα μας βοηθούν να πάρουμε προσαρμοστικές αποφάσεις. Και μετά, αφού εντοπίσουμε αυτά τα κυκλώματα, μπαίνουμε και λέμε: Πώς αλλάζει η έκθεση σε φάρμακα τον τρόπο λειτουργίας του συστήματος; Κάνουμε αυτή τη δουλειά σε φυσιολογικό και επιγενετικό επίπεδο. Ο στόχος είναι να κατανοήσουμε τη βασική βιολογία - πώς τα ναρκωτικά καταλαμβάνουν τα κυκλώματα - και στη συνέχεια να καταλάβουμε αν μπορούμε να αντιστρέψουμε τη διαδικασία. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε εργαλεία CRISPR, για παράδειγμα, για να αντιστρέψουμε κάποια από την πλαστικότητα σε συγκεκριμένα εγκεφαλικά κύτταρα.

Μπορεί η κατανόηση του πώς λειτουργεί η ντοπαμίνη τελικά να μας βοηθήσει να αναπτύξουμε θεραπείες για τον εθισμό;

Η κατανόηση του τι κάνει η ντοπαμίνη για να βοηθήσει τον εγκέφαλο να μάθει είναι πολύ σημαντική. Αλλά η στόχευση θα είναι πολύ δύσκολη. Δεν μπορείτε απλώς να μπλοκάρετε την ντοπαμίνη: Αν το κάνετε, οι άνθρωποι δεν θα μπορούν να κινηθούν, δεν θα μπορούν να δώσουν προσοχή σε τίποτα. Υπάρχει πολλή δουλειά για διάφορους τρόπους για να ρυθμίσετε το σύστημα ντοπαμίνης αντί απλώς να το ενεργοποιήσετε ή να το απενεργοποιήσετε. Νομίζω ότι αυτό θα πρέπει να κάνουμε.

Πώς είναι να δουλεύεις ως ερευνητής εθισμών σε ένα από τα επίκεντρα του εθισμού;

Το Nashville είναι κακό. Στο απόγειο της επιδημίας οπιοειδών, το Τενεσί είχε ένα από τα υψηλότερα ποσοστά συνταγογράφησης οπιοειδών. Τα τελευταία χρόνια έχει μειωθεί, αλλά το πρόβλημα των οπιοειδών όχι. Και δεν είναι μόνο οπιοειδή για εμάς. Η μεθαμφεταμίνη είναι επίσης μεγάλη. Και έτσι το Vanderbilt βρίσκεται σε αυτόν τον μοναδικό χώρο ως ένα από τα μεγαλύτερα ερευνητικά νοσοκομεία στην περιοχή σε ένα κέντρο διαταραχής χρήσης ουσιών.

Μερικές φορές είναι εξαντλητικό να μην μπορείς να λύσεις τον εθισμό αύριο. Αυτό είναι συντριπτικό με έναν όχι εξαιρετικό τρόπο. Μερικές φορές είναι λυπηρό να μιλάς με άτομα που πάσχουν από διαταραχή χρήσης ουσιών και δεν ξέρω πώς να τους βοηθήσω. Μου κάνουν ερωτήσεις ως ειδικός. Αλλά είμαι ειδικός στις συγκεκριμένες νευροβιολογικές αλλαγές που συμβαίνουν. Είναι δύσκολο για μένα να κατανοήσω τον αντίκτυπο αυτής της διαταραχής στην καθημερινή ζωή ενός ατόμου, καθώς δεν την έχω βιώσει προσωπικά.

Πλησιάζουμε περισσότερο στην κατανόηση και τελικά στην εύρεση μιας θεραπείας για τον εθισμό;

Η θεραπεία του εθισμού είναι δύσκολη γιατί ο εθισμός δεν είναι μια ενιαία ασθένεια. Μερικοί άνθρωποι που πάσχουν από εθισμό έχουν συννοσηρείς διαταραχές όπως άγχος και κατάθλιψη. Μερικοί άνθρωποι παίρνουν ναρκωτικά επειδή προσπαθούν να αποφύγουν τον πόνο. Μερικοί άνθρωποι έχουν ψυχαναγκαστική συμπεριφορά και κάποιοι όχι.

Απλώς η κατανόηση του τι είναι παρόμοιο και διαφορετικό στον εγκέφαλο των ατόμων με καθένα από αυτά τα μοναδικά συμπτώματα θα είναι κρίσιμο για την κατανόηση του τρόπου προσέγγισης της θεραπείας αρχικά. Στο εργαστήριό μου, για παράδειγμα, εξετάζουμε τις διαφορές μεταξύ αρσενικών και θηλυκών.

Τι βρίσκεις;

Όταν εξετάζετε γιατί οι άνθρωποι παίρνουν ναρκωτικά, οι γυναίκες είναι πιο πιθανό να αναφέρουν ότι παίρνουν ναρκωτικά για να αποφύγουν ή να ξεφύγουν από αρνητικές συνέπειες, όπως το στρες και το άγχος. Οι άνδρες είναι πιο πιθανό να παίρνουν ναρκωτικά παρορμητικά, να ξεσηκώνονται και να κάνουν παρέα με φίλους. Και τα δύο φύλα παίρνουν ναρκωτικά και κάποιο ποσοστό και των δύο θα αναπτύξει διαταραχή χρήσης ουσιών. Αλλά το κάνουν για διαφορετικούς λόγους.

Οι ορμόνες έχουν πολύ να κάνουν με αυτό. Βρήκαμε ότι η οιστραδιόλη, η οποία είναι μια ορμόνη των ωοθηκών που κυκλοφορεί με τον εμμηνορροϊκό κύκλο, αλλάζει τον τρόπο που λειτουργεί η νικοτίνη στον εγκέφαλο αλλάζοντας τις λειτουργίες των υποδοχέων της.

Διαπιστώσαμε επίσης ότι εάν παρέχετε στα ζώα απεριόριστη πρόσβαση σε ναρκωτικά, τα αρσενικά και τα θηλυκά παίρνουν την ίδια ποσότητα ναρκωτικών και η συμπεριφορά τους φαίνεται πανομοιότυπη. Αλλά όταν εξετάσαμε ποιες πρωτεΐνες στον εγκέφαλό τους άλλαξαν, τα αρσενικά και τα θηλυκά ήταν τελείως διαφορετικά. Πολλές από αυτές τις πρωτεΐνες έχουν παρόμοιες κυτταρικές λειτουργίες. Αυτό που πιστεύουμε ότι συμβαίνει είναι ότι αυτό το φάρμακο αυξάνει την ντοπαμίνη τόσο στους άνδρες όσο και στις γυναίκες και οδηγεί στη συμπεριφορά με τον ίδιο τρόπο, αλλά οι μοριακές οδοί που χρησιμοποιούνται από κάθε φύλο είναι πολύ διαφορετικές.

Γιατί οι εγκέφαλοι διαφορετικών φύλων χρησιμοποιούν διαφορετικά μονοπάτια για να φτάσουν στο ίδιο σημείο;

Εάν είχατε ένα σύστημα όπου χρειάζεστε έναν νευρώνα για να κωδικοποιήσει μια πληροφορία, αυτό το σύστημα θα ήταν επιρρεπές σε αποτυχία. Όλα θα πρέπει να λειτουργούν τέλεια κάθε φορά για να μπορείτε να πλοηγηθείτε στο περιβάλλον. Αλλά ο εγκέφαλος έχει πολλές απολύσεις, πράγμα που σημαίνει ότι δεν χρειάζεστε τα πάντα για να λειτουργήσετε τέλεια. Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να φτάσετε στο ίδιο τέλος. Το γιατί τα αρσενικά και τα θηλυκά έχουν διαφορετικούς τρόπους κωδικοποίησης για συμπεριφορές βασίζεται πιθανώς στην εξέλιξη και την επιβίωση του είδους μας.

Αυτό πρέπει να είναι ένα βαρύ πεδίο για να εργαστείτε. Τι σας κρατά κίνητρο;

Αυτό που με φέρνει μέσα κάθε μέρα είναι ότι αυτές είναι σημαντικές ερωτήσεις. Η εκμάθηση για το επόμενο πράγμα και η επίλυση δύσκολων προβλημάτων είναι από μόνη της εξαιρετικά ικανοποιητική. Στη συνέχεια, όταν παίρνετε μια ανάσα και κάνετε ένα βήμα πίσω και συνειδητοποιείτε ότι αυτά τα δύσκολα προβλήματα που λύνετε επηρεάζουν πραγματικά τους ανθρώπους - τότε το κάνει ακόμα πιο σημαντικό.

Αλλά εκεί που πραγματικά παίρνω το κίνητρό μου είναι να καθοδηγώ την επόμενη γενιά. Όταν μπήκα στην έρευνα, στόχος μου ήταν να επηρεάσω τους περισσότερους ανθρώπους που μπορούσα. Ο τρόπος που σκεφτόμουν ότι θα το έκανα ήταν ανακαλύπτοντας κάτι σημαντικό και αλλάζοντας την κοινωνία, που είναι προφανώς ο απώτερος στόχος. Αλλά όταν έφτασα εδώ και έστησα το εργαστήριό μου, συνειδητοποίησα ότι αυτό που κάνετε είναι να διδάσκετε στους μαθητές ότι μπορούν να κάνουν αυτή τη δουλειά. Το να τους δίνω τη δυνατότητα να καταλάβουν σε τι είναι καλοί και σε τι αγαπούν, με κρατά να συνεχίζω, ακόμα κι όταν η επιστήμη δεν πηγαίνει πάντα όπως θα ήθελα.

Είσαι σαν τον προπονητή της ομάδας σου.

Όταν καταλήγεις να διευθύνεις ένα εργαστήριο, συνειδητοποιείς ότι είναι πολλή επιστήμη, αλλά είναι επίσης πολύ μη επιστήμη. Είναι να κάνεις τους ανθρώπους να συνεργαστούν και να δημιουργήσουν το κατάλληλο περιβάλλον για κάθε άτομο, κάτι που μπορεί να είναι δύσκολο. Είναι σαν να φτιάχνεις μια ομάδα. Αν συνεργαστούν, είναι λιγότερο δύσκολο για κάθε άτομο. Και αν το κάνεις με τον σωστό τρόπο, τότε όλοι κερδίζουν.

Είστε επίσης υπέρμαχος των γυναικών στην επιστήμη. Από πού προήλθε αυτή η κίνηση;

Κανείς στην οικογένειά μου δεν είχε πτυχίο πριν από μένα. Επειδή ο μπαμπάς μου ασχολείται με τον αθλητισμό, δεν δόθηκε μεγάλη έμφαση στους ακαδημαϊκούς. Κατόπιν κατέληξα σε έναν χώρο που — δεν θέλω να πω ότι δεν είχα καμία δουλειά, αλλά ήμουν γύρω από ένα σωρό ανθρώπους που ένιωθα ότι ήταν πιο έξυπνοι από εμένα. Ήξεραν τι έκαναν. Ήξεραν σε ποιο δρόμο έπρεπε να ακολουθήσουν. Και ένιωσα σαν να πετούσα δίπλα στο κάθισμα του παντελονιού μου.

Έτυχε να έχω καταπληκτικούς μέντορες που με βοήθησαν να παραμείνω σε ένα μονοπάτι που δεν ήξερα ότι βρισκόμουν. Και μετά, καθώς μεγάλωσα, άρχισα να συνειδητοποιώ ότι ανήκω εδώ. Ήμουν το ίδιο έξυπνος με τους ανθρώπους γύρω μου. Αυτό και μόνο με έκανε να συνειδητοποιήσω πόσο σημαντικό είναι να νιώθουν οι άνθρωποι ότι ανήκουν.

Αντί να ζητάμε από τις γυναίκες να συμπεριφέρονται όπως οι άντρες για να χωρέσουν σε ένα σύστημα φτιαγμένο για άνδρες, ίσως θα έπρεπε να αλλάξουμε το σύστημα για να ενισχύσουμε τα πράγματα που μας λείπουν, τα οποία είναι πράγματα που φέρνουν οι γυναίκες στο τραπέζι - πώς περιηγούνται στον κόσμο, πώς αντιλαμβάνονται τα πράγματα, πώς υποστηρίζουν τους μαθητές. Επωφελούμαστε πάρα πολύ από τη δημιουργία χώρου για γυναίκες.

Έχετε παίξει αθλήματα όλη σας τη ζωή, συμπεριλαμβανομένου του μπάσκετ στο κολέγιο. Πιστεύεις ότι αυτό επηρέασε την καριέρα σου σήμερα; 

Τα μεγαλύτερα πράγματα που μαθαίνεις στον αθλητισμό είναι πώς να πιέζεις τον εαυτό σου να γίνεσαι καλύτερος κάθε μέρα, πώς να επιστρέφεις από την αποτυχία και πώς να βασίζεσαι στους συμπαίκτες σου. Όταν ήμουν νεότερος, αυτές οι εμπειρίες με δίδαξαν πώς να έρχομαι στη δουλειά αφού ένα πείραμα δεν είχε αποτέλεσμα και πώς να ζητήσω βοήθεια όταν τη χρειαζόμουν.

Κατά τη διάρκεια της προπόνησής μου, ήμουν ο αθλητής που έπαιζε το παιχνίδι. Ωστόσο, όταν έγινα καθηγητής, ήμουν ξαφνικά προπονητής. Η δουλειά μου είναι διαφορετική τώρα. Επικεντρώνεται στο πώς μπορώ να κάνω την ομάδα μου να γίνει καλύτερη. Πρέπει να καταλάβω ποια είναι τα δυνατά σημεία του καθενός και να τον βάλω σε θέση να πετύχει. Είμαι επίσης εδώ για να τους βοηθήσω να καλύψουν τα κενά με σπουδαίους συμπαίκτες που είναι καλοί σε πράγματα στα οποία μπορεί να μην είναι καλοί. Ο αθλητισμός μου έχει δώσει τις ικανότητες να επικεντρώνομαι στη σκληρή δουλειά και στο να έχω κίνητρα, και μου έχουν δώσει ένα πλαίσιο για το πώς να δημιουργήσω μια αποτελεσματική ομάδα και να τους παρακινήσω να είναι ο καλύτερος.

Ο πατέρας σου, Τζον Καλιπάρι, είναι επαγγελματίας προπονητής μπάσκετ. Ήταν μέντορας σας;

Ήταν ένας καταπληκτικός μέντορας, αλλά περισσότερο με τα πράγματα που έκανε παρά με αυτά που έλεγε. Όταν ήμουν στο γυμνάσιο, απολύθηκε. Βλέποντάς τον να απολύεται αλλά μετά να επιστρέφει και να του λέει, «Ξέρεις τι, είναι μια χαρά. Θα σηκωθώ και θα το κάνω ξανά» — αυτό ήταν πολύ σημαντικό για μένα, για να συνειδητοποιήσω ότι ακόμα και όταν τα πράγματα φαίνονται σαν τεράστιες αποτυχίες, μερικές φορές είναι η αρχή για κάτι νέο.

Quanta διεξάγει μια σειρά από έρευνες για την καλύτερη εξυπηρέτηση του κοινού μας. Πάρτε το δικό μας έρευνα αναγνωστών βιολογίας και θα μπείτε για να κερδίσετε δωρεάν Quanta εμπορεύματα.