Cô Nghiên cứu Cách Nghiện chiếm quyền Học tập trong Não | Tạp chí Quanta

Erin Calipari xuất thân từ một gia đình bóng rổ. Cha cô, John Calipari, đã huấn luyện bóng rổ đại học và chuyên nghiệp từ năm 1998, dẫn dắt sáu đội đến Vòng chung kết NCAA, và anh trai cô là huấn luyện viên bóng rổ nam tại Đại học Vanderbilt ở Nashville, Tennessee, nơi cô hiện đang làm việc. Nhưng khi tham gia đội tuyển đại học của mình khi còn là sinh viên, cô nhận ra điểm mạnh của mình nằm ở chỗ khác. "Tôi vẫn ổn. Tôi không tuyệt lắm,” cô nói. “Tôi thấy khá rõ ràng rằng đó không phải là con đường sự nghiệp trong vài năm.”

Ngoài sân đấu, với tư cách là sinh viên chuyên ngành sinh học, cô ấy bị thu hút bởi hormone và chất dẫn truyền thần kinh. Cô bắt đầu say mê với sinh học thần kinh về cách thức và lý do tại sao các loại thuốc như cocaine và opioid lại gây nghiện khi cô tìm hiểu về tác động của thuốc lắc đối với hệ thống serotonin. Cô nói: “Tôi nghĩ ma túy thật tuyệt vời vì chúng chiếm đoạt bộ não. “Về cơ bản, ma túy sẽ tác động đến các hệ thống bình thường trong cơ thể chúng ta và điều khiển chúng theo cách khiến bạn muốn dùng lại ma túy.”

Sau khi theo đuổi công việc tốt nghiệp về khoa học thần kinh, năm 2017 Calipari thiết lập phòng thí nghiệm của cô ấy tại Vanderbilt để khám phá mối liên hệ giữa chứng nghiện với cách não học hỏi và đưa ra quyết định. Calipari nói: “Quyết định nên làm gì và không nên làm gì thực sự là nền tảng cho mọi việc chúng tôi làm. “Bạn đặt tay lên bếp nóng, bạn sẽ học rất nhanh để không làm điều đó nữa.” Chứng nghiện có thể làm giảm khả năng của một người trong việc nhận biết rằng việc sử dụng ma túy đang gây tổn hại cho họ cũng như khả năng học hỏi bất cứ điều gì của họ.

Thế giới của cô ấy vẫn xung đột với thể thao, chẳng hạn như khi cô ấy nói chuyện với các vận động viên về sự nguy hiểm của việc sử dụng chất gây nghiện. Các vận động viên có thể dễ bị nghiện khi được kê đơn thuốc giảm đau, chẳng hạn như opioid, để điều trị chấn thương. Có nguy cơ bị lệ thuộc nếu dùng opioid trong thời gian dài, ngay cả khi bệnh nhân tuân theo chỉ dẫn của bác sĩ - một thực tế đã dẫn đến một cuộc chiến toàn quốc. y tế công cộng khẩn cấp. Tennessee là một tâm chấn của đại dịch opioid. Vào năm 2022, Nashville có tỷ lệ cao thứ hai số ca tử vong do dùng thuốc quá liều ở nước này.

Do đó, Calipari dẫn đầu nghiên cứu để làm sáng tỏ cơ chế gây nghiện ở một thành phố nơi có nhiều người mắc chứng nghiện này. Thực tế là công việc của cô ấy có thể giúp đỡ những người xung quanh đã tạo động lực cho Calipari, mặc dù chứng nghiện không phải là vấn đề mà cô ấy hoặc bất kỳ ai có thể dễ dàng phát hiện ra.

Cô nói: “Khi bạn nghĩ về những người nghiện, bạn đang nghĩ đến những hình ảnh rập khuôn mà chúng ta có về những người tiêm chích ma túy và bất tỉnh. “Nhưng đó không phải là nhóm người mắc chứng rối loạn sử dụng chất gây nghiện lớn nhất. Họ là y tá. Họ là giáo viên. Họ là bác sĩ. Họ là những vận động viên.”

Bà nói, điều khiến việc nghiên cứu chứng nghiện và tìm ra phương pháp điều trị chứng nghiện này trở nên đặc biệt khó khăn là nó xuất hiện khác nhau ở những người khác nhau, tùy thuộc vào thứ họ nghiện (một chất hoặc một hành vi), động cơ, di truyền, giới tính và của họ. truy cập vào các tài nguyên. Những con đường thần kinh nào được thiết lập lại do nghiện cũng có thể rất khác nhau giữa các cá nhân.

Quanta đã nói chuyện với Calipari về vai trò của phân tử dopamine nổi tiếng nhưng chưa được hiểu rõ trong việc nghiện và học tập, các giới tính khác nhau trải qua chứng nghiện khác nhau như thế nào và những năm tháng lớn lên cùng thể thao của cô đã ảnh hưởng đến cách cô tiếp cận khoa học ngày nay như thế nào. Cuộc phỏng vấn đã được cô đọng và chỉnh sửa cho rõ ràng.

Việc học tập trông như thế nào trong não và thuốc can thiệp vào điều đó như thế nào?

Bộ não của chúng ta được thiết kế để giúp chúng ta nhìn thấy những điều quan trọng và phản hồi lại chúng. Nó quyết định liệu chúng ta có cần làm lại điều gì đó hay không. Chúng ta cần di chuyển hay ở lại? No tôt hay xâu? Đây có phải là điều tôi cần chú ý đến không?

Ma túy đang thuyết phục bộ não của chúng ta rằng “Đúng, điều này quan trọng. Đây là điều chúng ta cần phải làm lại.” Thuốc không chỉ đưa ra các quyết định về bản thân thuốc mà còn đưa ra các quyết định về các kích thích không dùng thuốc trong môi trường của chúng ta. Họ thay đổi cách chúng ta học tập.

Nó hoạt động như thế nào ở cấp độ phân tử?

Các loại thuốc như opioid tác động lên dopamine. Hầu hết mọi người nghĩ về dopamine như một “phân tử khoái cảm”, nhưng đó không phải là toàn bộ bức tranh. Đúng vậy, dopamine được giải phóng bằng các kích thích bổ ích như sô cô la hoặc đường. Nhưng nó cũng được giải phóng bởi những kích thích gây khó chịu như căng thẳng hoặc đau đớn. Nó phát huy tác dụng khi mọi thứ mới mẻ hoặc khác biệt, dù chúng tốt hay xấu. Và theo cách đó, dopamine rất quan trọng trong việc giúp bạn học tập.

Về cơ bản, ma túy tiếp tục thúc đẩy dopamine ngay cả khi mọi thứ không còn mới hoặc khác biệt nữa. Bộ não tiếp tục nghĩ rằng điều gì đó là quan trọng, ra hiệu cho bạn tiếp tục chú ý. Nhưng trong khi thuốc làm tăng dopamine trong thời gian ngắn thì việc sử dụng thuốc lâu dài sẽ làm cạn kiệt nó. Vì vậy, với việc sử dụng ma túy ngày càng nhiều, lượng dopamine trong não ngày càng ít đi, điều đó có nghĩa là bạn sẽ gặp khó khăn trong việc học bất cứ điều gì mới.

Dopamine có nên được định nghĩa lại như một phân tử “học tập” thay vì một phân tử “niềm vui” không?

Đúng. Hiểu dopamine như một phân tử hướng dẫn cách chúng ta học tập hiệu quả sẽ chính xác hơn nhiều.

Làm thế nào để bạn nghiên cứu hệ thống phức tạp này?

Trong phòng thí nghiệm của tôi, chúng tôi sử dụng các chiến lược khác nhau để ghi lại và thao tác các tế bào khác nhau trong não nhằm cố gắng tìm ra tế bào và mạch nào giúp chúng tôi đưa ra quyết định thích ứng. Và sau đó, khi chúng tôi đã xác định được các mạch này, chúng tôi đi vào và nói: Việc tiếp xúc với thuốc sẽ thay đổi cách hệ thống hoạt động như thế nào? Chúng tôi thực hiện công việc này ở cấp độ sinh lý và biểu sinh. Mục tiêu là để hiểu sinh học cơ bản - cách thuốc chiếm quyền điều khiển các mạch - và sau đó tìm hiểu xem liệu chúng ta có thể đảo ngược quá trình này hay không. Ví dụ, chúng ta có thể sử dụng các công cụ CRISPR để đảo ngược một số tính dẻo trong các tế bào não cụ thể.

Liệu việc hiểu rõ cách thức hoạt động của dopamine cuối cùng có thể giúp chúng ta phát triển các phương pháp điều trị chứng nghiện không?

Hiểu được tác dụng của dopamine trong việc giúp não học hỏi là điều thực sự quan trọng. Nhưng việc nhắm mục tiêu vào nó sẽ rất khó khăn. Bạn không thể chỉ chặn dopamine: Nếu bạn làm vậy, mọi người sẽ không thể di chuyển, họ sẽ không thể chú ý đến bất cứ điều gì. Có rất nhiều công việc đang được thực hiện theo nhiều cách khác nhau để tinh chỉnh hệ thống dopamine thay vì chỉ bật hoặc tắt nó. Tôi nghĩ đó là điều chúng ta sẽ phải làm.

Bạn cảm thấy thế nào khi làm việc với tư cách là nhà nghiên cứu chứng nghiện tại một trong những tâm chấn của chứng nghiện?

Nashville thật tệ. Vào thời kỳ đỉnh điểm của dịch bệnh opioid, Tennessee là một trong những bang có tỷ lệ kê đơn thuốc opioid cao nhất. Trong những năm gần đây tỷ lệ này đã giảm nhưng vấn đề về opioid thì không. Và nó không chỉ dành cho chúng ta về thuốc phiện; methamphetamine cũng là một vấn đề lớn. Và vì vậy Vanderbilt có mặt trong không gian độc đáo này với tư cách là một trong những bệnh viện nghiên cứu lớn nhất trong khu vực, là trung tâm của chứng rối loạn sử dụng chất gây nghiện.

Đôi khi thật mệt mỏi khi không thể giải quyết được cơn nghiện vào ngày mai. Đó là áp đảo theo một cách không tuyệt vời. Đôi khi thật buồn khi nói chuyện với những người đang mắc chứng rối loạn sử dụng chất kích thích và tôi không biết làm cách nào để giúp họ. Họ đang hỏi tôi những câu hỏi với tư cách là một chuyên gia. Nhưng tôi là chuyên gia về những thay đổi sinh học thần kinh cụ thể xảy ra. Tôi khó có thể hiểu được tác động của chứng rối loạn này đối với cuộc sống hàng ngày của một cá nhân vì bản thân tôi chưa từng trải qua nó.

Có phải chúng ta đang tiến gần hơn đến sự hiểu biết và cuối cùng tìm ra cách chữa trị chứng nghiện?

Chữa nghiện rất khó vì nghiện không phải là một bệnh thống nhất. Một số người mắc chứng nghiện có các rối loạn đi kèm như lo lắng và trầm cảm. Một số người dùng ma túy vì họ muốn tránh bị đau. Một số người có hành vi cưỡng chế, còn một số thì không.

Chỉ cần hiểu những gì giống và khác nhau trong não của những người có từng triệu chứng riêng biệt này sẽ rất quan trọng để hiểu cách tiếp cận điều trị ngay từ đầu. Ví dụ, trong phòng thí nghiệm của tôi, chúng tôi đang xem xét sự khác biệt giữa nam và nữ.

Bạn đang tìm thấy gì?

Khi bạn xem xét lý do tại sao mọi người sử dụng ma túy, phụ nữ có nhiều khả năng cho biết họ sử dụng ma túy để tránh hoặc thoát khỏi những hậu quả tiêu cực, chẳng hạn như căng thẳng và lo lắng. Đàn ông có xu hướng sử dụng ma túy một cách bốc đồng, hưng phấn và đi chơi với bạn bè. Cả hai giới đều đang sử dụng ma túy và một số phần trăm trong số họ sẽ phát triển chứng rối loạn sử dụng chất gây nghiện. Nhưng họ đang làm điều đó vì những lý do khác nhau.

Hormon có liên quan rất nhiều đến điều này. Chúng tôi phát hiện ra rằng estradiol, một loại hormone buồng trứng lưu thông theo chu kỳ kinh nguyệt, làm thay đổi cách thức hoạt động của nicotine trong não bằng cách thay đổi chức năng của các thụ thể của nó.

Chúng tôi cũng nhận thấy rằng nếu bạn cho động vật tiếp cận ma túy không giới hạn, thì con đực và con cái sẽ dùng cùng một lượng thuốc và hành vi của chúng trông giống hệt nhau. Nhưng khi chúng tôi xem xét những protein nào trong não của họ thay đổi, nam và nữ hoàn toàn khác nhau. Rất nhiều protein có chức năng tế bào tương tự. Điều chúng tôi nghĩ đang xảy ra là loại thuốc này làm tăng dopamine ở cả nam và nữ và thúc đẩy hành vi theo cùng một cách, nhưng con đường phân tử được sử dụng bởi mỗi giới tính rất khác nhau.

Tại sao bộ não của những người khác giới lại sử dụng những con đường khác nhau để đi đến cùng một điểm?

Nếu bạn có một hệ thống mà bạn yêu cầu một nơ-ron mã hóa một phần thông tin thì hệ thống đó sẽ dễ bị lỗi. Mọi thứ sẽ phải hoạt động hoàn hảo mọi lúc để bạn có thể điều hướng môi trường. Nhưng bộ não có rất nhiều thứ dư thừa, nghĩa là bạn không cần mọi thứ để hoạt động hoàn hảo. Có rất nhiều cách để đi đến cùng một kết thúc. Tại sao nam và nữ có những cách mã hóa hành vi khác nhau có lẽ dựa trên quá trình tiến hóa và sự tồn tại của loài chúng ta.

Đây hẳn là một lĩnh vực nặng nhọc để làm việc. Điều gì khiến bạn có động lực?

Điều khiến tôi quan tâm hàng ngày là đây là những câu hỏi quan trọng. Tìm hiểu về điều tiếp theo và giải quyết các vấn đề khó khăn về bản chất là điều cực kỳ thỏa mãn. Sau đó, khi bạn hít một hơi, lùi lại một bước và nhận ra rằng những vấn đề khó khăn mà bạn đang giải quyết thực sự tác động đến mọi người - điều đó càng khiến nó trở nên có ý nghĩa hơn.

Nhưng nơi tôi thực sự có động lực là cố vấn cho thế hệ tiếp theo. Khi tôi bắt tay vào nghiên cứu, mục tiêu của tôi là tác động đến nhiều người nhất có thể. Cách tôi nghĩ tôi sẽ làm điều này là khám phá điều gì đó quan trọng và thay đổi xã hội, đó rõ ràng là mục tiêu cuối cùng. Nhưng khi tôi đến đây và thành lập phòng thí nghiệm của mình, tôi nhận ra rằng điều bạn làm là dạy cho sinh viên rằng họ có thể làm được công việc này. Việc trao quyền cho họ tìm ra những gì họ giỏi và những gì họ yêu thích giúp tôi tiếp tục cố gắng, ngay cả khi khoa học không phải lúc nào cũng diễn ra theo cách tôi mong muốn.

Bạn giống như huấn luyện viên của chính đội mình vậy.

Khi bạn kết thúc việc điều hành một phòng thí nghiệm, bạn nhận ra rằng nó có rất nhiều tính chất khoa học nhưng cũng có rất nhiều tính chất phi khoa học. Việc khiến mọi người làm việc cùng nhau và tạo ra môi trường phù hợp cho từng cá nhân, điều này có thể là một thách thức. Nó giống như việc tập hợp một đội lại với nhau. Nếu họ làm việc cùng nhau thì mỗi cá nhân sẽ đỡ vất vả hơn. Và nếu bạn làm đúng cách thì mọi người đều thắng.

Bạn cũng là người ủng hộ phụ nữ trong khoa học. Ổ đĩa đó đến từ đâu?

Không ai trong gia đình tôi có bằng tốt nghiệp trước tôi. Vì bố tôi đam mê thể thao nên việc học hành không được chú trọng nhiều. Sau đó, tôi kết thúc ở một không gian mà - tôi không muốn nói rằng tôi không có việc gì phải tham gia, nhưng xung quanh tôi có rất nhiều người mà tôi cảm thấy thông minh hơn mình. Họ biết những gì họ đã làm. Họ biết mình phải đi theo con đường nào. Và tôi cảm thấy như mình đang bay trong quần mình.

Tôi tình cờ có được những người cố vấn tuyệt vời đã giúp tôi đi trên con đường mà tôi không biết mình đang đi. Và rồi, khi lớn lên, tôi bắt đầu nhận ra rằng mình thuộc về nơi này. Tôi cũng thông minh như những người xung quanh tôi. Chỉ điều đó thôi đã khiến tôi nhận ra tầm quan trọng của việc khiến mọi người cảm thấy họ thuộc về.

Thay vì yêu cầu phụ nữ hành động như đàn ông để phù hợp với hệ thống dành cho nam giới, có lẽ chúng ta nên thay đổi hệ thống để củng cố những thứ chúng ta đang thiếu, đó là những thứ mà phụ nữ đưa ra - cách họ điều hướng thế giới, cách họ nhìn nhận mọi thứ, cách họ hỗ trợ học sinh. Chúng tôi được hưởng lợi rất nhiều từ việc tạo không gian cho phụ nữ.

Bạn đã chơi thể thao cả đời, bao gồm cả bóng rổ ở trường đại học. Bạn có nghĩ điều đó có ảnh hưởng gì đến sự nghiệp của bạn ngày hôm nay không? 

Những điều lớn nhất bạn học được trong thể thao là cách thúc đẩy bản thân trở nên tốt hơn mỗi ngày, cách đứng dậy sau thất bại và cách tin tưởng vào đồng đội của mình. Khi tôi còn trẻ, những trải nghiệm này đã dạy tôi cách đến làm việc sau khi thử nghiệm thất bại và cách yêu cầu giúp đỡ khi tôi cần.

Trong quá trình tập luyện, tôi là vận động viên chơi trò chơi. Tuy nhiên, khi tôi trở thành giảng viên, tôi đột nhiên trở thành huấn luyện viên. Công việc của tôi bây giờ đã khác. Nó tập trung vào việc làm thế nào tôi có thể giúp đội của mình trở nên tốt hơn. Tôi phải tìm ra điểm mạnh của mỗi người và đặt họ vào vị trí để thành công. Tôi cũng ở đây để giúp họ lấp đầy những khoảng trống với những người đồng đội tuyệt vời, giỏi những thứ mà họ có thể không giỏi. Thể thao đã cho tôi những kỹ năng để tập trung vào việc làm việc chăm chỉ và có động lực, đồng thời chúng đã cho tôi một khuôn khổ để tạo ra một đội hiệu quả và thúc đẩy họ phát huy hết khả năng của mình.

Bố của bạn, John calipari, là huấn luyện viên bóng rổ chuyên nghiệp. Anh ấy có phải là người cố vấn cho bạn không?

Anh ấy là một người cố vấn tuyệt vời, nhưng bằng những việc anh ấy làm hơn là những điều anh ấy nói. Khi tôi học cấp hai, anh ấy bị đuổi việc. Nhìn anh ta bị sa thải nhưng sau đó quay lại và nói, “Bạn biết không, không sao đâu; Tôi sẽ đứng dậy và làm lại điều này” - điều đó thực sự quan trọng đối với tôi, để nhận ra rằng ngay cả khi mọi thứ có vẻ như là những thất bại lớn, đôi khi đó lại là sự khởi đầu của một điều gì đó mới mẻ.

Quanta đang tiến hành một loạt cuộc khảo sát để phục vụ khán giả của chúng tôi tốt hơn. Lấy của chúng tôi khảo sát độc giả sinh học và bạn sẽ được tham gia để giành chiến thắng miễn phí Quanta hàng hóa.