С возрастом способность помнить о прошлых событиях теряется. Почти фотографическая память, которая была у меня в детстве, давным-давно пропала, и вспомнить имена и лица мне сейчас намного труднее. Но это совершенная ерунда по сравнению с поражением памяти в результате болезни Альцгеймера, которой в Великобритании страдают примерно полмиллиона человек. Это самый страшный недуг, поскольку он крадет душу. Поначалу кажется, что у больного лишь небольшая забывчивость, но со временем он забывает всех друзей и родственников, становится дезориентированным, отстраненным и подавленным.
Болезнь Альцгеймера приводит к потере нейронов и синаптических связей в коре головного мозга и в конечном итоге к уменьшению размера мозга. Внутри нервных клеток появляются клубки так называемого тау-белка, а в пространстве между нервными клетками формируются плотные амилоидные бляшки. Являются ли они причиной или следствием гибели клеток, неизвестно. Электрическая активность мозга явно нарушается, но происходит ли это в результате потери нервных клеток и заметного сокращения числа дендритных шипиков или в результате ухудшения коммуникации между нервными клетками, неясно. В соответствии с одним из предположений болезнь вызывает сокращение количества ацетилхолина в определенных областях мозга, и поэтому больным в настоящее время назначают препараты, блокирующие разрушение этого нейромедиатора. Это, однако, не дает значительного эффекта, а просто замедляет развитие болезни. Средств, позволяющих остановить ее прогрессирование или устранить последствия, не существует. В отсутствие эффективных лекарств болезнь Альцгеймера остается трагедией как для больных, так и для их близких.
О природе поведения
Получение представлений о том, как именно мозг управляет поведением, задача очень непростая. Один из подходов предполагает выделение вклада отдельных нейронов. Опубликованная не так давно новаторская работа профессора Геро Мизенбока из Оксфордского университета фактически открыла новый раздел нейрофизиологии – оптогенетику, позволив включать (или выключать) по желанию конкретную группу нервных клеток без воздействия на активность соседних нейронов. При таком подходе появляется возможность управлять поведением животного с помощью простого включения света. Этот метод основан на использовании ионных каналов, которые действуют как активируемые светом молекулярные выключатели. Он предполагает их встраивание в группы нервных клеток, где они находятся в закрытом состоянии, не оказывая никакого влияния на электрическую активность клеток до тех пор, пока исследователь не откроет их с помощью интенсивного импульса лазерного излучения с определенной длиной волны. Один из таких активируемых светом ионных каналов, так называемый канальный родопсин, получают из зеленых водорослей. Простое включение лазерного излучения открывает канал, обеспечивая приток положительно заряженных ионов, которые стимулируют активность клетки. Возможность точно регулировать длительность облучения и момент включения лазера позволяет вызывать активность отдельных нервных клеток и изучать, как характер их активности влияет на поведение. Аналогичным образом можно подавлять электрическую активность нервной клетки с помощью светочувствительного ионного канала, который в открытом состоянии удерживает на мембране клетки потенциал покоя.
Для привлечения партнерши самец плодовой мушки издает особый звук, брачную песню, с помощью быстро вибрирующих крыльев. Мизенбока заинтересовал тот факт, что, несмотря на практически одинаковую организацию мозга самцов и самок мушек, ведут они себя по-разному. Его исследовательская группа обнаружила, что при включении определенной группы нейронов с помощью светового импульса можно заставить самок исполнять брачную песню самцов. Все выглядит так, словно у плодовых мушек «бесполый» мозг, который воспроизводит разные модели поведения – мужскую или женскую – в зависимости от состояния центрального нейронного выключателя. Если стимулировать соответствующие нервные клетки, то мушку можно даже «научить» тому, что она никогда не знала. Но если управлять поведением плодовых мушек сравнительно просто, то о млекопитающих этого сказать нельзя, поскольку лазерный луч не проникает сквозь череп и световой импульс приходится передавать через волоконно-оптический кабель, имплантированный в мозг. Тем не менее было доказано, что таким образом можно управлять и поведением мыши. Оптогенетика – очень перспективное направление, обещающее пролить свет на то, как мозг управляет поведением.
Другие формы социального поведения имеют такую же прочную связь с мозгом, как и брачные песни и танцы плодовых мушек. Кроме того, пережитый опыт физически видоизменяет мозг, что объясняет, почему однояйцевые близнецы, несмотря на совершенно одинаковую генетическую конституцию, являются разными людьми. Это чудесно иллюстрирует стайная иерархия у лангустов. В случае опасности лангуст делает резкое движение хвостом, которое катапультирует его назад. Когда два лангуста находятся в одном аквариуме, один из них быстро занимает доминирующее положение, а другой – подчиненное, и это сопровождается заметным различием в электрической реакции гигантских нервных волокон, управляющих сокращением хвоста, и фактически в эффекте, который нейромедиатор серотонин оказывает на эти волокна. При удалении доминантной особи из аквариума подчиненная особь приобретает доминирующую электрическую реакцию, изменяя характер воздействия серотонина на нервные клетки. Любопытно, что лангуст, побывавший в положении альфа-особи, больше не возвращается к предыдущему состоянию. Хотя он может опять стать подчиненным при появлении в аквариуме более агрессивной особи и проиграть в схватке с нею, «доминантный» эффект серотонина не исчезает. В своеобразном неврологическом отрицании его мозг навсегда остается доминантным. В телевизионных реалити-шоу, связанных с игрой в различных персонажей эдвардианского общества, участники очень быстро занимают роли господ и слуг. Хотелось бы знать, в какой мере такие ролевые игры физически изменяют их мозг.
«Заснуть и, может быть, увидеть сон»
[39]Отход ко сну – настолько обыденное явление, что мы редко задумываемся о нем. Каждый вечер, засыпая, мы отключаем сознание, расслабляемся и перестаем реагировать на мягкие раздражители. Сон связан с характерным изменением электрической активности нашего мозга, однако это не простое глобальное подавление функционирования нервных клеток, а высокоорганизованный феномен. Хотя обычно сон представляется нам как единообразное состояние, на самом деле в нем выделяются две четко различимых фазы: фаза быстрого сна с быстрым движением глаз и фаза медленного сна с медленным движением глаз. На протяжении всей ночи периоды быстрого сна чередуются с периодами медленного сна. Каждый цикл длится примерно 90 минут, и человек проходит через них за ночь четыре-пять раз. В совокупности около 25 % времени, которое мы проводим во сне, т. е. от полутора до двух часов за ночь, приходится на фазу быстрого сна, продолжительность которой увеличивается с каждым циклом по мере приближения утра.
Засыпая, человек сначала входит в состояние дремы – промежуточное состояние между сном и бодрствованием. Пребывание в этой сумеречной зоне продолжается всего несколько минут, после чего наступает фаза медленного сна. В это время ЭЭГ изменяется, отражая прохождение через различные стадии неглубокого сна, пока на ней не появятся медленные, плавные низкочастотные волны, соответствующие глубокому сну. Мышцы при этом расслабляются, а способность реагировать на внешние раздражители снижается. Активность многих областей мозга, особенно коры, падает, и спящего становится трудно разбудить.
