Кофейку не найдётся?

   Несмотря на то, что глобальная статья о влиянии химических веществ написана и выставлена на конкурс (аплодируем, аплодируем, кончили аплодировать), публикации о химических модуляторах памяти будут продолжены. В этом блоге вы имели возможность прочитать о влиянии на память алкоголя (этанола) и никотина - веществ, которые люди употребляют очень давно. Пришла пора написать ещё об одном веществе, которым человечество увлекается уже несколько столетий - о кофеине.

 

Кофеин и проростки кофе. Источник: кликнуть.

   Примечание.
   Как вы заметили, в своих постах я обычно не практикую ссылки на литературу. В предыдущих заметках о памяти ссылки были необходимыми, так как это было требование конкурса. Поскольку он завершён, то я возвращаюсь к традиционному формату изложения.
   Прелесть кофеина заключается в том, что он является сравнительно безопасным для того, чтобы можно было изучать его влияние на когнитивную сферу у людей, хотя, надо заметить, чаще всего для этого сравнивают любителей кофе с теми, кто кофе не пьёт, что, на мой взгляд, не совсем правильно. Дело в том, что в кофе кроме кофеина содержатся другие вещества, влияние которых не учитывается. Тут уместно будет провести параллель с никотином. Так, чиcтый никотин обладает гораздо меньшим аддиктивным потенциалом, чем совокупность веществ, присутствующих в дыме сигарет, так как в последнем есть другие психоактивные вещества, усиливающие возникновение никотиновой зависимости.
   Итак, кофеин.
   Сам я кофе терпеть не могу - его вкус меня жутко раздражает и ужасно бесит. Хотя запах кофе мне нравится.
   
   Несмотря на кажущуюся очевидность и простоту выполнения экспериментов с кофеином на людях, таких исследований (которые многие из вас проводят над собой по нескольку раз в сутки) описано не так уж и много. А те, что описаны, не лишены недостатков, обусловленных различными факторами. Во-первых, приём кофеина по-разному влияет на тех, у кого есть кофеиновая зависимость, и на тех, у кого её нету. А поскольку перед экспериментом часто требуется некоторый период воздержаться от приёма кофеинсодержащих напитков, встаёт резонный вопрос, каким же образом стоит интерпретировать полученные данные: как реальный эффект кофеина или как эффект устранения абстинентного синдрома. Во-вторых, доказано, что кофеин устраняет сонливость и повышает внимание, что само по себе оказывает на когнитивную сферу положительный эффект, но этот эффект косвенный. Он имеет большое влияние на кратковременную память, но маленькое - на долговременную.
   Но не буду больше томить вас методологическими нюансами (действительно важными в данном случае) и расскажу о результатах.
   Кофеин, принятый однократно в дозе 200 мг (сколько кофеина содержится в различных продуктах, посмотреть можно тут) сразу ПОСЛЕ выполнения задачи на запоминание, способствовал улучшению результатов на следующие сутки. Таким образом, кофеин улучшал стадию консолидации памяти, т.е. закрепления памятного следа. Выявленный эффект, однако, не был очень сильным. В дозе 100 мг кофеин не оказал почти никакого влияния, в дозе 300 мг влияние не было более сильным, чем в дозе 200 мг. Эффект был выражен лишь в том случае, если кофеин был принят сразу же после обучающей сессии, т.е. предъявления первого задания на запоминание.
   Естественно, нас больше интересуют молекулярные механизмы действия тех или иных модуляторов памяти. Рассмотрим гипотезы, которые существуют касательно кофеина на этот счёт.
   Основная рабочая гипотеза заключается в том, что воздействие кофеина на память опосредовано вызванной им блокадой аденозиновых рецепторов, которые имеются в мозгу в большом количестве. Активация этих рецепторов приводит к замедлению высвобождения нейротрансмиттеров, а в том числе выделяемого миндалевидным телом норадреналина, который способствует консолидации памяти.

Нейробиологические механизмы консолидации памяти. Источник: G.L. McGaugh//Science. 2000. Vol. 287, p. 248-251.

   Кофеин блокирует аденозиновые рецепторы, высвобождение норадреналина ускоряется, что способствует консолидации.
   В свой статье я упоминал гиппокамп - образование в мозгу, которое, как полагают, способствует переводу кратковременной памяти в долговременную. Это образование имеет несколько областей, одна из которых, так называемая CA2 область, которая изучена слабее чем СА1 и СА3 области, содержит большое количество аденозиновых рецепторов A1-подтипа. Полагают, что СА2 поле служит воротами, которые контролируют поток информации между СА1 и СА3 полями. Чем шире открыты ворота, тем сильнее идёт обмен информацией и тем быстрее происходит консолидация. Кофеин выключает тормозные эффекты аденозина в этой области, способствуя формированию памятного следа.

Аденозиновые рецепторы А1-подтипа в поле СА2 гиппокампа крыс, окраска антителами к А1R. Источник: T. Ochiisi et al.//Neuroscience. 1999. Vol. 93, p. 955-967.

   Последняя гипотеза была не так давно подтверждена экспериментами на перфузируемых срезах гиппокампа (мы хотим провести похожие исследования в нашем FINES Project). Физиологические дозы кофеина усиливают долговременную потенциацию в СА2 поле гиппокампа и не оказывают существенного влияния не другие его поля.

Схема опыта по исследованию влияния кофеина на долговременную потенциацию в поле СА2 гиппокампа. Крысам скармливали различные дозы кофеина за 1 час до эксперимента. Затем извлекали гиппокамп и готовили срезы, на которых изучали зависимость амплитуды полевого возбуждающего постсинаптического потенциала от величины силы тока, которым стимулировали коллатерали Шаффера. Кофеин вызывает дозозависимое возрастание амплитуды полевых потенциалов, т.е. понижает порог возбудимости нервных клеток поля СА2. Источник: S.B. Simons et al.//Nature Neuroscience. 2012. Vol. 15, p. 23-25.