Александр Спирин
Графика Brain Stock photos by Vecteezy
В 1866 году русский физиолог Иван Сеченов выпустил книгу «Рефлексы головного мозга». Сознание определяется рефлекторными отражениями – такова основная идея Сеченова. То же он относил и к бессознательному – к примеру, коленный рефлекс.
Нобелевскую премию 1904 года Ивану Павлову дали «за работу по физиологии пищеварения». Эти исследования через век привели, например, к созданию лекарств, подавляющих голод. Изменение работы мозга Павлов регистрировал по объему выделяемой слюны у подопытных собак. Выделение ее в ответ на звук шагов или включение лампочки подсказало идею о «кондиционированных» рефлексах первой сигнальной системы, потому что у собак второй вроде и нет. (Это у человека начинается слюноотделение в ответ на слово «лимон».)
По прошествии века инструментарий нейробиологии обогатился не только томографами и данными геномного анализа, флюоресцентными протеинами и кальциевыми внутриклеточными сенсорами, но также пониманием того, что мозговые процессы определяются не только корой головного мозга с ее слоями нервных клеток.
Недавно сообщалось, что молодой китаец был парализован, утеряв чувствительность ниже перехода шейного отдела позвоночника в грудной. Врачи предположили, что это как-то связано с тем, что он не мог оторваться от телефона, на протяжении долгих часов наклонив голову к дисплею. Между тем уже достаточно давно появились исследования, в которых показано, что интернет-зависимость развивается по тому же механизму, что алкогольная. При ней в крови появляются внеклеточные пузырьки-везикулы (ECV). Расстройство алкогольного «абьюза»-злоупотребления (AAD) опасно помимо всего прочего также и появлением синдрома отмены, или воздержания от алкоголя.
Более полувека назад экспериментально был открыт в мозгу центр удовольствия: самец крысы, в черепную коробку которого были вживлены проволочные электроды, раз за разом нажимал на рычажок, замыкая электроды, не обращая при этом внимания на самку и пищу. Раздражение слабым током возбуждало центр удовольствия у грызунов. Если электрическую цепь не разрывали, то это доводило животное до полного истощения.
Позже ученые выяснили, что глубоко в подкорке есть группа клеток у основания лобных долей, которую назвали прилегающим ядром (n. Accumbens), в котором «сидят» клетки, включающие свою активность в ответ на присоединение (связывание) к их белковым рецепторам дофамина (вещества удовольствия), производного аминокислоты тирозина. Глютаминовая кислота возбуждает самые разнообразные нейроны, а гамма-аминомасляная (ГАМК) их успокаивает, «разливая» охранительное торможение и способствуя угасанию выработанных реакций.
Недаром ГАМК используют для введения пациентов в терапевтическую «кому». Дофамин, нехватка которого приводит к паркинсонизму, вырабатывают клетки черной субстанции в среднем мозге, а серотонин, производное аминокислоты триптофана, – под мозжечком в стволе мозга. Его нехватка приводит к развитию депрессии, вплоть до попыток суицида.
Нехватка дофамина ведет к утере памяти, одного из симптомов болезни Альцгеймера. А за память отвечают клетки гиппокампа (извилины морского конька), лежащего на основании височной доли. Приложение к журналу Nature – Nature NeuroScience представило недавно новый молекулярно-клеточный атлас гиппокампа на основе выявленной активности генов. В полюсе которой находится миндалина (Amygdala), посылающая сигналы своих нейронов в поясную, или цингулярную извилину (эмоциональную кору). Ее передний конец лежит на уровне нижней лобной извилины, отвечающей за речь.
Эмоции могут объясняться не только «серотониновой теорией». Сотрудница лондонского Института психиатрии Джоанна Монкреф – главная на сегодня противница «серотониновой теории». Она изложила свои аргументы и возражения в книге с характерным названием: «Chemically Imbalanced: making and unmaking serotonin myth» («Химический дисбаланс: создание и развенчание серотонинового мифа»). Мокреф в какой-то мере права, потому что за время подготовки книги родилось убеждение, что нейродегенеративные заболевания объясняются наличием воспаления. А при рассеянном склерозе, развивающемся после гибели олигодендроцитов, атакованных аутоиммунными лимфоцитами, разрушаются миелиновые оболочки нервных отростков, по которым идут сигналы от тел нейронов. Миелин – жироподобное вещество, «изолирующее» мембраны аксонов, тем самым предупреждая утечку ионных токов; олигодендроциты – клетки «клея» белого вещества (глии) – имеющие мало древовидных отростков.
Выяснилось, что скопление белков – амилоида и тау – вызывает реакцию клеток микроглии, выполняющих в мозге роль мечниковских макрофагов, «зачинателей» иммунного ответа, и, следовательно, воспаления. Также было показано, что серотонин синтезируется не только в мозге, но и в кишечнике, из которого затем поступает по чувствительным отросткам блуждающего нерва в мозг. Такие расстройства, как аутизм (ASD) и депрессия с аномальной тревожностью, а также болезни Альцгеймера и паркинсонизм, по мнению нейробиологов университета в корейском г. Пхохан, могут возникать вследствие нарушений оси кишечник–иммунитет–мозг. Результаты этих исследований были представлены в августовском за 2025 год выпуске журнала Cellular & Molecular Immunology. В исследовании корейских ученых показано, что пробиотики, способствующие развитию в кишечнике полезной микрофлоры, а также деплеция – снижение числа провоспалительных Т-клеток – способствовали предупреждению модели ASD у мышей.
Впрочем, ученые, работающие в Йельском университете, не считают, что «серотониновую теорию» следует сбрасывать со счетов. Они показали, что серотонин крайне важен для развития плода, действуя на формирующийся мозг через свой белковый транспортер (SERT) в клетках плаценты.
В Эдинбургском университете на основе анализа клеточных структур коры 50 975 человек выявили ассоциацию полигенных рисков развития Большой депрессии (MDD – Major Depression Disorder). А в Институте нейронаук немецкого Юлиха создали атлас корковых и подкорковых зон, число которых век назад не превышало 40.
Все это имеет большое значение в свете все более активной разработки различных BCI – интерфейсов мозга с компьютером. В последнее время к устройствам BCI стали подключать системы искусственного интеллекта. Один из них в Калифорнийском университете Лос-Анджелеса с успехом применили интерфейс для анализа и расшифровки в режиме реального времени сигналов ЭЭГ («биотоков»). Это позволило паралитику в 3,9 раза быстрее управлять силой мысли курсором на дисплее.
