Роберт Сапольски - Биология добра и зла. Как наука объясняет наши поступки

В главе 4, как мы помним, сообщалось, насколько явно стресс усиливает взаимосвязь лобной коры и двигательных отделов мозга и при этом ослабляет связь лобной коры и гиппокампа. В результате принятие решений идет по накатанной, а новые обстоятельства во внимание не принимаются. В том же ключе срабатывает хронический стресс: он увеличивает число шипиков в лобно-моторных путях и уменьшает его в лобно-гиппокамповых {264} 264 E. Dias-Ferreira et al., “Chronic Stress Causes Frontostriatal Reorganization and Affects Decision-Making,” Sci 325 (2009): 621; M. Fuchikiami et al., “Epigenetic Regulation of BDNF Gene in Response to Stress,” Psychiatry Investigation 7 (2010): 251. .

Добавим к отличиям миндалины от лобной доли и гиппокампа еще одно: хронический стресс увеличивает уровень BDNF и количество дендритов в БЛМ, таким образом укрепляя реакцию страха и усиливая тревожность {265} 265 R. Mitra and R. Sapolsky, “Acute Corticosterone Treatment Is Sufficient to Induce Anxiety and Amygdaloid Dendritic Hypertrophy,” PNAS 105 (2008): 5573; A. Vyas et al., “Chronic Stress Induces Contrasting Patterns of Dendritic Remodeling in Hippocampal and Amygdaloid Neurons,” J Nsci 22 (2002): 6810; S. Bennur et al., “Stress-Induced Spine Loss in the Medial Amygdala Is Mediated by Tissue-Plasminogen Activator,” Nsci 144 (2006): 8; A. Govindarajan et al., “Transgenic Brain-Derived Neurotrophic Factor Expression Causes Both Anxiogenic and Antidepressant Effects,” PNAS 103 (2006): 13208. Расширение ЯЛКП: A. Vyas et al., “Effects of Chronic Stress on Dendritic Arborization in the Central and Extended Amygdala,” Brain Res 965 (2003): 290; J. Pego et al., “Dissociation of the Morphological Correlates of Stress-Induced Anxiety and Fear,” Eur J Nsci 27 (2008): 1503. . То же самое происходит и в том транспортном узле, из которого расходятся пути из миндалины в другие части мозга (это ЯЛКП). Вспомним, что если БЛМ включена в формирование реакции страха, то центральная миндалина занимается врожденными фобиями. И любопытно, что стресс не затрагивает врожденные фобии и не влияет на число шипиков нейронов центральной миндалины.

Заметим здесь интереснейшую особенность, а именно связь с контекстом. Когда у крысы в ответ на ужас вырабатываются тонны глюкокортикоидов, это приводит к атрофии дендритов в гиппокампе. Но когда она с удовольствием бегает в колесе, выбрасывая точно такое же количество глюкокортикоидов, то дендриты, наоборот, растут. Выглядит все так, как будто гиппокамп должен приписать эти глюкокортикоиды «хорошему» или «плохому» стрессу, а затем дать – или, соответственно, не давать – указание миндалине вступать в игру {266} 266 A. Magarinos and B. McEwen, “Stress-Induced Atrophy of Apical Dendrites of Hippocampal CA3c Neurons: Involvement of Glucocorticoid Secretion and Excitatory Amino Acid Receptors,” Nsci 69 (1995): 89; A. Magarinos et al., “Chronic Psychosocial Stress Causes Apical Dendritic Atrophy of Hippocampal CA3 Pyramidal Neurons in Subordinate Tree Shrews,” J Nsci 16 (1996): 3534; B. Eadie et al., “Voluntary Exercise Alters the Cytoarchitecture of the Adult Dentate Gyrus by Increasing Cellular Proliferation, Dendritic Complexity, and Spine Density,” J Comp Neurol 486 (2005): 39. .

На число шипиков и длину дендритных отростков в гиппокампе и лобной коре положительно влияет эстроген {267} 267 M. Khan et al., “Estrogen Regulation of Spine Density and Excitatory Synapses in Rat Prefrontal and Somatosensory Cerebral Cortex,” Steroids 78 (2013): 614; B. McEwen, “Estrogen Actions Throughout the Brain,” Recent Prog Hormone Res 57 (2002): 357; B. Leuner and E. Gould, “Structural Plasticity and Hippocampal Function,” Ann Rev Psych 61 (2010): 111. . У самок крыс дендритные деревья вытягиваются и сжимаются, как аккордеон, в согласии с овуляционным циклом: эстроген растет – и деревья растут (и между прочим, когнитивные показатели у самок растут тоже) [138] Примечательно также, что у женщин с менструальным циклом связано изменение количества миелина в мозолистом теле – массивном пучке аксонов, связывающем полусферы мозга. .

Резюмируем: нейроны могут отращивать новые дендритные веточки и шипики, увеличивая размер дендритного дерева, или – в других обстоятельствах – могут их уменьшать; а гормоны при этом выступают в качестве исполнителей.

Между тем на другом конце нейрона, аксональном, есть своя пластичность: аксоны могут давать свои ростки, которые отправляются осваивать новые пути. Вот удивительнейший и нагляднейший пример. Когда незрячий человек учится читать по шрифту Брайля, у него, как и положено, активируется тактильная область, но кроме нее, заметьте, возбуждается одновременно и зрительная кора {268} 268 R. Hamilton et al., “Alexia for Braille Following Bilateral Occipital Stroke in an Early Blind Woman,” Neuroreport 11 (2000): 237; E. Striem-Amit et al., “Reading with Sounds: Sensory Substitution Selectively Activates the Visual Word Form Area in the Blind,” Neuron 76 (2012): 640. . Иными словами, нейроны, которые обычно посылают аксоны в тактильную область, обрабатывающую информацию от кончиков пальцев, на этот раз заставляют аксоны уйти с маршрута на тысячи нейронных миль и дорасти до зрительной области. Описан один поразительный случай слепой от рождения женщины, у которой вследствие инсульта пострадала зрительная кора. В результате она потеряла способность читать по Брайлю. Выпуклые буквы казались ей теперь плоскими, нечеткими – но при этом другие тактильные функции остались в норме. В другом исследовании слепых людей учили ассоциировать буквы Брайля с определенным звуковым тоном; нужно было добиться того, чтобы последовательность звуков воспринималась как последовательность букв или слов. И когда такие обученные испытуемые «читали со звуком», то у них возбуждалась та часть зрительной коры, которая активируется при чтении у зрячих. Сходные явления известны и для глухих, использующих жестовый язык. Когда они смотрят на поющего человека, у них активируется та часть слуховой коры, которая в обычном случае возбуждается звуками речи.

При травмах нервная система может несколькими способами перепланировать себя. Предположим, при инсульте у человека повреждена часть коры, которая отвечает на тактильные сигналы, поступающие от руки. Тактильные рецепторы в пальцах в норме, но им не с кем вести переговоры. И в результате человек теряет чувствительность. Спустя месяцы, а иногда и годы аксоны, идущие от этих рецепторов, отращивают новые ветки в соседние области коры и там формируют новые синапсы. В результате руке вернется чувствительность, пусть и менее точная, чем раньше (так же снизится чувствительность той части тела, нейроны которой проецируются в область коры, принявшую аксонов-перебежчиков).

Давайте вообразим, что перестали работать тактильные рецепторы ладони. Теперь от них не идут аксоны к соответствующей области коры. Но кора не выносит пустоты, и вот уже аксоны от осязательных нейронов запястья пускают свои веточки на заброшенную соседнюю территорию в коре. Представим, что будет при деградации сетчатки, когда рецепторы из нее больше не посылают сигналов в зрительную кору. Как в случае со слепыми людьми, нейроны от кончиков пальцев, обученные читать азбуку Брайля, отсылают отростки в зрительную область, обустраивая там свой собственный лагерь. Или ситуация с псевдотравмой: после нескольких дней, проведенных испытуемым с повязкой на глазах, его слуховые нейроны начинают переориентироваться на зрительную область (и уходят обратно, когда повязку снимают) {269} 269 S. Florence et al., “Large-Scale Sprouting of Cortical Connections After Peripheral Injury in Adult Macaque Monkeys,” Sci 282 (1998): 1117; C. Darian-Smith and C. Gilbert, “Axonal Sprouting Accompanies Functional Reorganization in Adult Cat Striate Cortex,” Nat 368 (1994): 737; M. Kossut and S. Juliano, “Anatomical Correlates of Representational Map Reorganization Induced by Partial Vibrissectomy in the Barrel Cortex of Adult Mice,” Nsci 92 (1999): 807; L. Merabet and A. Pascual-Leone, “Neural Reorganization Following Sensory Loss: The Opportunity of Change,” Nat Rev Nsci 11 (2010): 44; A. Pascual-Leone et al., “The Plastic Human Brain Cortex,” Ann Rev Nsci 28 (2005): 377; B. Becker et al., “Fear Processing and Social Networking in the Absence of a Functional Amygdala,” BP 72 (2012): 70; L. Colgin, “Understanding Memory Through Hippocampal Remapping,” TINS 31 (2008): 469; V. Ramirez-Amaya et al., “Spatial Longterm Memory Is Related to Mossy Fiber Synaptogenesis,” J Nsci 21 (2001): 7340; M. Holahan et al., “Spatial Learning Induces Presynaptic Structural Remodeling in the Hippocampal Mossy Fiber System of Two Rat Strains,” Hippocampus 16 (2006): 560; I. Galimberti et al., “Long-Term Rearrangements of Hippocampal Mossy Fiber Terminal Connectivity in the Adult Regulated by Experience,” Neuron 50 (2006): 749; V. De Paola et al., “Cell Type – Specific Structural plasticity of Axonal Branches and Boutons in the Adult Neocortex,” Neuron 49 (2006): 861; H. Nishiyama et al., “Axonal Motility and Its Modulation by Activity Are Branch-Type Specific in the Intact Adult Cerebellum,” Neuron 56 (2007): 472. .