Прогестерон может менять не силу эмоций, а то, как мозг их различает

Чем выше был уровень прогестерона, тем менее различимыми становились нейронные паттерны простого и требующего контроля эмоционального поведения

Гормоны и настроение часто связывают почти прямой стрелкой: изменился уровень гормона — изменилась эмоция. Новая работа исследователей Университета Барселоны предлагает более тонкую модель.

Возможно, важна не только «сила» эмоциональной реакции. Гормональное состояние может быть связано с тем, насколько отчётливо мозг представляет разные ситуации, требующие эмоционального контроля.

Именно это исследователи попытались увидеть с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии — fMRI — и машинного обучения.

Что именно проверяли исследователи

В исследование вошли 116 здоровых женщин в возрасте от 18 до 35 лет с естественным менструальным циклом. Они не использовали гормональную контрацепцию. Участниц с некоторыми неврологическими, гормональными и недавними психиатрическими нарушениями исключали из исследования.

Перед сканированием женщины сдавали образец слюны. В нём измеряли концентрации двух основных овариальных гормонов — прогестерона и эстрадиола.

Кроме того, участницы заполняли опросник настроения, охватывавший предыдущие семь дней. Исследователей интересовало не одно отдельное чувство, а общий показатель: больше энергии и дружелюбия и меньше усталости, напряжения, гнева и депрессивных переживаний соответствовали более высокому значению этого показателя.

Затем женщины выполняли эмоциональное задание внутри fMRI-сканера.

И вот здесь начинается самая интересная часть эксперимента.

Мозгу предложили делать то, что естественно, а затем — наоборот

Участницам показывали счастливые и сердитые лица.

В одних испытаниях требовалось действовать интуитивно: приближать счастливое лицо и отдалять сердитое. Это так называемое конгруэнтное условие — действие совпадает с естественной тенденцией приблизиться к приятному и избежать неприятного.

В других испытаниях правило переворачивали: нужно было приближать сердитое лицо и отдалять счастливое.

Это уже неконгруэнтное условие. Автоматическую реакцию приходится подавлять и выполнять противоположное действие.

Эксперимент подтвердил, что такое переключение действительно требует дополнительных усилий: при неконгруэнтных заданиях женщины в среднем реагировали медленнее и чаще ошибались.

Но исследователей интересовало не только поведение. Они хотели понять, различает ли сам мозг эти состояния.

Машинное обучение научилось распознавать два режима мозга

Обычный анализ fMRI часто задаёт сравнительно простой вопрос: какая область мозга активировалась сильнее или слабее?

Авторы пошли другим путём.

Они использовали многовоксельный анализ паттернов — MVPA. Вместо интенсивности сигнала в одной точке такой метод рассматривает пространственный рисунок активности множества небольших участков мозга одновременно.

Проще говоря, исследователи спрашивали не «насколько сильно работает эта область?», а «можно ли по рисунку её активности понять, какую задачу сейчас выполняет человек?».

Оказалось, можно.

Компьютерный алгоритм различал условия эксперимента по паттернам активности в нескольких областях мозга, включая латеральный фронтальный полюс, стриатум, центральную островковую кору, мозжечок, первичную зрительную кору и периакведуктальное серое вещество.

Особенно важным оказался латеральный фронтальный полюс — область в передней части префронтальной коры, ранее связанная с контролем эмоционально обусловленных действий.

Именно здесь появилась связь с прогестероном.

При более высоком прогестероне два состояния становились похожее друг на друга

Чем выше была концентрация прогестерона, тем хуже алгоритм различал по активности латерального фронтального полюса, какое условие выполняет женщина.

Корреляция составляла около r = −0,25. Аналогичная связь обнаружилась в стриатуме — r = −0,26.

Это не означает, что мозг «перестаёт понимать эмоции».

Речь идёт о значительно более узком эффекте: нейронные представления разных сочетаний эмоции и требуемого действия становились менее различимыми.

Представьте две мелодии, которые обычно легко отличить друг от друга. Если их звучание постепенно становится похожим, обе мелодии по-прежнему существуют — просто граница между их звуковыми рисунками становится менее отчётливой.

Примерно такую статистическую картину исследователи увидели в паттернах мозговой активности.

И это существенно меняет привычный разговор о гормонах и эмоциях.

Возможно, меняется не «громкость» эмоции, а точность её нейронного контекста

Популярный стереотип обычно звучит намного проще: гормоны якобы делают женщину «более эмоциональной».

Исследование не подтверждает такую формулу.

Полученные данные скорее позволяют рассматривать другой механизм. Прогестерон может быть связан с тем, насколько различимыми оказываются нейронные состояния, соответствующие разным требованиям эмоционального контроля.

Латеральный фронтальный полюс особенно интересен потому, что помогает выбирать подходящее действие, когда контекст требует отказаться от автоматической реакции.

Увидеть сердитого человека и захотеть отстраниться — одна ситуация. Но иногда обстоятельства требуют всё равно подойти к нему, заговорить или попросить о помощи.

Эмоциональный контроль позволяет переключиться с автоматической реакции на поведение, соответствующее текущей цели.

Поэтому результат исследования можно сформулировать точнее: более высокий прогестерон был связан с менее отчётливым нейронным кодированием разных условий такого переключения.

Это намного интереснее — и намного осторожнее — утверждения «прогестерон ухудшает эмоции».

Самый важный поворот появился при анализе настроения

Исследователи обнаружили ещё одну связь.

Женщины, у которых латеральный фронтальный полюс лучше различал условия задания, в среднем сообщали о более благоприятном настроении в течение предыдущей недели.

Затем авторы построили статистическую модель, связавшую три элемента:

• уровень прогестерона;
• различимость нейронных паттернов в латеральном фронтальном полюсе;
• настроение.

В этой модели различимость мозговых паттернов полностью опосредовала косвенную статистическую связь между прогестероном и настроением.

Модель объясняла 7,1% наблюдавшейся вариации настроения.

Но слово «связана» здесь принципиально важно.

7% — это интересно для науки, но совсем не объяснение всего настроения

Настроение человека зависит от огромного количества факторов: сна, стресса, социальных событий, физического состояния, индивидуальной биологии и множества других обстоятельств.

Поэтому 7,1% объяснённой вариации нельзя превращать в утверждение, что исследователи нашли главную причину колебаний настроения.

Авторы сами называют объяснительную способность модели умеренной.

Есть и ещё более серьёзное ограничение: каждую женщину обследовали только один раз.

Исследователи не наблюдали одну и ту же участницу многократно на разных этапах цикла, одновременно отслеживая изменения гормонов, мозга и настроения.

Следовательно, из полученных данных нельзя установить направление причинности.

Мы не можем сказать: «прогестерон повысился — мозговые паттерны размылись — настроение ухудшилось».

Исследование показывает статистически согласующуюся с такой гипотезой цепочку, но не доказывает её.

Менструальный цикл оказался менее простым объяснением, чем можно ожидать

Есть ещё одна важная деталь.

Как и следовало ожидать, концентрация прогестерона в среднем была выше у женщин, находившихся на более позднем этапе цикла. Однако простое разделение участниц на раннюю и позднюю фазу не выявило значимых различий в настроении, выполнении задания или изученных показателях активности мозга.

Это хороший пример того, почему формула «фаза цикла определяет эмоциональное состояние» слишком груба.

Авторы предполагают, что непосредственные нейроэндокринные параметры могут оказаться информативнее самого календарного этапа цикла.

Но и здесь необходима осторожность: фазу цикла определяли приблизительно по самоотчёту участниц, а не подтверждали более точными физиологическими методами.

Почему с эстрадиолом такой связи не нашли

Исследователи ожидали увидеть связь не только с прогестероном, но и с эстрадиолом.

Однако статистически значимого аналога обнаруженного прогестеронового эффекта для эстрадиола не получилось.

Это вовсе не означает, что эстрадиол не влияет на мозг или настроение.

Измерять эстрадиол по слюне сложнее. В самом исследовании его показатели были более вариабельными, чем показатели прогестерона. Авторы прямо указывают, что шум измерения мог помешать обнаружить существующие связи.

Поэтому корректный вывод здесь — «эффект не обнаружен данным методом», а не «эффекта не существует».

Исследование прогестерона и настроения пока не даёт диагностического теста

Работа может оказаться важной для будущего изучения состояний, при которых изменения гормонального фона сопровождаются выраженными колебаниями настроения.

Один из очевидных примеров — предменструальное дисфорическое расстройство, или ПМДР, при котором в определённую фазу цикла возникают тяжёлые эмоциональные и поведенческие симптомы.

Известно, что женщины могут существенно различаться по чувствительности к изменениям овариальных гормонов. Поэтому понимание промежуточных механизмов между гормональным состоянием и работой мозга потенциально может помочь исследователям разобраться, почему одинаковые физиологические колебания переносятся разными людьми совершенно по-разному.

Но нынешняя работа не позволяет измерить прогестерон и предсказать настроение конкретной женщины.

Тем более она не предлагает способа самостоятельно корректировать уровень гормона.

Для этого потребуются продольные исследования, в которых одних и тех же женщин будут многократно обследовать на протяжении цикла, точнее измеряя гормоны и одновременно отслеживая изменения мозговой активности и эмоционального состояния.

Самое интересное здесь — новый способ задавать вопрос о гормонах

Эта работа ценна не потому, что обнаружила ещё один гормон, «отвечающий за настроение».

Как раз наоборот.

Она показывает, насколько недостаточно такой модели.

Гормон может быть связан не с одной конкретной эмоцией, а с работой системы, которая помогает мозгу различать контексты и выбирать между автоматическим и требующим контроля поведением.

И тогда субъективные изменения настроения оказываются лишь одним из возможных проявлений значительно более сложного нейроэндокринного процесса.