Мозг. Как он устроен и что с ним делать - Илья Мартынов

Долгое время считалось, что информация считывается из наших генов, а затем на ее основе в молекулярных машинах клетки синтезируются белки. И они уже начинают работать, обеспечивая те или иные процессы. Важно понимать, что по своей сути ген – это информация о какой-то молекуле белка.

Наши внешние признаки, поведение, аллергические реакции, иммунная и нервная системы – все это определяется белками. Например, ферменты, участвующие в синтезе красящих молекул меланинов, кодируются определенными генами. Меланины бывают нескольких типов. У людей встречаются гены, кодирующие эумеланин (черная, коричневая окраска). В таких ситуациях мы получаем детей-брюнетов. Гены, кодирующие феомеланин (красноватый оттенок), приведут к тому, что у детей будут веснушки и рыжие волосы.

Итак, мы примерно разобрались, как это работает. Но теперь важный момент. Гены-то у нас изначально есть все и в каждой клетке организма их набор одинаков – но почему тогда все клетки разные внешне? Это происходит потому, что какие-то гены выключены в одних клетках, но работают в других. Гены, отвечающие за формирование отростков, работают в нейронах (поэтому они имеют звездчатую структуру), но не работают в клетках кожи (поэтому кожа гладкая).

Вот и все чудо. Но на самом деле ситуация все же несколько сложнее.

Вы уже знаете, что всякий раз, когда вы что-то учите, в нейроне включаются в работу белки, которые строят новые связи между клетками. Более того, поступающая информация влияет на то, насколько активно будут работать те или иные гены, связанные с построением новых связей. В 2000 году за описание этого механизма Эрик Кэндел получил Нобелевскую премию.

Давайте рассмотрим на примере.

Когда самец зебровой амадины – птицы семейства ткачиковых – слышит песню другого самца, в слуховой области его мозга включается в работу ген erg1.

Но этого не наблюдается, когда птица слышит любые другие звуки. То есть это такой специальный ответ на социально значимую информацию. Вдумайтесь, ген включается в работу под воздействием звука.

Более того, ген erg1 работает активнее, если птица слышит песню незнакомого самца своего же вида (по сравнению с ситуациями, когда слышны песни самцов, живущих по соседству).

Выяснилось, что ген erg1 является регулятором других генов, ответственных за социальное взаимодействие. Он обнаружен у большого количества животных.

Недавние исследования показали, что подобные механизмы весьма консервативны. Эволюция закрепила их и у людей.

Например, если мужчинам в нос закапать гормон вазопрессин, лица других людей покажутся им менее дружелюбными, чем раньше. При этом у самих испытуемых на лице появятся выраженные признаки отвращения, агрессии.

У женщин эффект противоположный: лица становятся для них приятнее. Мимика женщин становится более дружелюбной. Удивительное действие вазопрессина объясняется тем, что он одновременно является и гормоном, и нейромедиатором.

Причем вазопрессин – не обычный гормон, а нейрогормон, то есть он способен возбуждать сразу множество клеток мозга, в том числе расположенных далеко от точки выброса. Вот так простое введение одной молекулы может невероятным образом изменять все поведение.

Вспомните схему с матричными процессами синтеза белка в клетке (см. рис. 6). Если вы еще раз внимательно ее изучите, то поймете, что теоретически на каждый из этапов синтеза белка могут влиять факторы внешней среды. Причем до конца не очень понятно, к каким изменениям они могут привести.

Как минимум нужно учитывать тот факт, что информация влияет на генетические процессы в клетках. Получается, что даже прочтение «Горе от ума» теоретически меняет работу генов в мозге. Именно по этой причине так важно помнить: многое в будущей жизни ребенка зависит от той информации, которую вы направляете в его мозг.

Так все-таки: гены или среда? Рождаемся или становимся гениями?

Вот уже не первое десятилетие всемирно известный ученый, нейроэндокринолог Роберт Сапольски, пытается заставить человечество задуматься о взаимоотношениях генов и среды. Что первично?

Мы лишь вскользь касались этого вопроса. Я упоминал, что свойства рефлекторных дуг спинного мозга достаточно жестко задаются генетикой. Жестко задана генетикой и группа крови. Она у нас постоянная с рождения. Но я аккуратно отметил также, что средовые факторы вносят значительный вклад в развитие нервной системы плода. Где же правда?

Согласитесь, это одна из важнейших тем. Если, к примеру, мы докажем, что все определяют гены, получится, что всевозможные техники развития интеллектуальных функций, внимания, памяти лишены всякого смысла. У нас будет лишь один путь – генная инженерия. В случае если нам удастся выяснить, что среда намного важнее генов, разумеется, мы будем перестраивать наше образование, здравоохранение, системы питания и физического развития. Мы будем делать это так, чтобы получить самых разумных, самых интеллектуально одаренных, внимательных, памятливых людей. Условно можно выделить два лагеря. Один – за генетику, второй – за среду.

В своих книгах Сапольски едко поддевает сторонников обоих лагерей. Он приводит в пример голливудских звезд, попавших в список «50 самых красивых людей мира» по версии журнала People. Авторы списка задаются вопросом: природа или воспитание?

Сапольски подмечает, что Бен Аффлек из «лагеря среды» заявляет, будто в мир кино ему помогли попасть занятия со штангой и коронки на зубах. Гвинет Пэлтроу и Джош Бролин оказались в другом лагере. Бролин списывает свою привлекательность на гены, доставшиеся от отца. Конечно же, эти взгляды весьма радикальны.

Но почему же Сапольски так привязался к этим бедным актерам, к сторонникам генетики и последователям «лагеря среды»?

В действительности нам надо поблагодарить его за то, что он сделал так много, стремясь убедить все мировое – и не только научное – сообщество в том, что гены и среда всегда работают вместе. И вообще, образно говоря, наша жизнь похожа на качели. Где мах в одну сторону – приближение к генам, а в другую – к влиянию среды. На протяжении жизни мы постоянно качаемся то в одну сторону, то в другую. И есть ситуации, когда развитие нашего организма очень сильно предопределено генами (мутации на уровне хромосом, серьезные нарушения в функционировании генов) и, напротив, когда среда «диктует» генам, как им сработать.

Всем исследователям, которые занимаются естественными науками, важно получать воспроизводимые результаты. Если считать, что гены и среда идут рука об руку, возникает закономерное предположение: если мы возьмем организмы с одинаковыми генами и поместим в одинаковую среду, то получим одинаковый результат на выходе. Так ученые и поступили. Они провели невероятно скрупулезное исследование, результаты которого опубликовали в 1999 году в Science, одном из самых авторитетных мировых журналов.

Основной задачей исследователей была разработка тестов, которые бы помогли точно измерить воздействие генов на тревожность и тягу к алкоголю.