Расстроенная психика. Что рассказывает о нас необычный мозг Кандель Эрик

Поскольку для большинства из нас движение интуитивно, мы не всегда осознаём, насколько сложен его механизм. Прежде чем мы сможем действовать, наш мозг должен отдать команды телу, приказав мышцам сокращаться или расслабляться. Эти команды контролируются двигательной нервной системой[76] – сложной совокупностью нейронных сетей и путей, которые начинаются в коре головного мозга, спускаются по спинному мозгу и расходятся к каждому дюйму нашего тела.

Когда в двигательной системе возникают неполадки, это выражается странным поведением, необычными движениями или же полной потерей контроля над движением. Не менее отчетливо это дает о себе знать и в мозге. Поэтому-то неврологи и проявляют такой интерес к анатомии, пытаясь связать неврологические болезни с конкретными нейронными сетями мозга, ответственными за них.

Исследования неврологических расстройств помогли нам значительно углубить понимание нормальной работы мозга. До 1950-х клиническую неврологию даже в шутку называли медицинской дисциплиной, которая может диагностировать что угодно, но не может вылечить почти ничего. Однако с тех пор новые знания о молекулярной основе неврологических расстройств коренным образом изменили подход к лечению людей, страдающих болезнью Паркинсона, перенесших инсульт или даже разрыв спинного мозга.

Многими новыми открытиями в неврологии мы обязаны исследованиям фолдинга белка. В обычных обстоятельствах белки сворачиваются в специфические трехмерные формы. Если фолдинг проходит неправильно или возникают другие сбои, белки в мозге могут слипаться, что приводит к гибели нервных клеток. Как мы видели, болезнь Альцгеймера и лобно-височная деменция обусловлены неправильным фолдингом белка. Теперь мы знаем, что с ним же сопряжены болезни Хантингтона и Паркинсона, а также другие расстройства.

Эту главу мы начнем знакомством с работой двигательной системы. Затем посмотрим, что нам известно о болезнях Паркинсона и Хантингтона. И наконец, разберем общие черты болезней, связанных с нарушением фолдинга белков, коснемся самовоспроизводства причудливых белков, называемых прионами, и обсудим генетические исследования дефектного фолдинга.

Выдающиеся умения двигательной системы

Двигательная нервная система контролирует более 650 мышц, обеспечивающих огромный репертуар возможных действий – от рефлекторного почесывания до балетных пируэтов, от чихания до хождения по канату. Некоторые из этих действий врожденные: способность к ним заложена в головном и спинном мозге. Так, например, мы запрограммированы природой на прямохождение. Однако многим действиям нам приходится учиться, посвящая их отработке тысячи часов.

Координация работы всех этих мышц – великое испытание, и все же двигательная система выполняет большую часть движений без каких-либо сознательных инструкций. Мы не думаем, как нам бежать, прыгать или тянуться к объекту, мы просто делаем это. Как же мозг инициирует и координирует сложные последовательности действий?

Около 100 лет назад английский физиолог Чарльз Шеррингтон понял, что органы чувств предлагают нам много способов доставки информации в мозг, но на выходе мы получаем лишь движение. Мозг постоянно принимает лавину сенсорной информации и преобразует ее в скоординированное движение. Шеррингтон рассудил, что если мы сумеем понять движение, то сделаем огромный шаг к понимани работы мозга. Он обнаружил, что каждый мотонейрон спинного мозга посылает сигналы одной или нескольким из 650 мышц нашего тела. Более того, он понял, что помимо запуска и выполнения движений головной мозг требует обратной связи – отчета о работе тела: произвела ли мышца задуманное движение? насколько быстро? насколько точно?

В нервной системе есть особый класс нейронов, докладывающих мозгу о движениях каждой мышцы. Они называются чувствительными нейронами обратной связи и отличаются от обычных чувствительных нейронов, которые передают информацию о внешнем мире от органов чувств в мозг. Нейроны обратной связи входят в двигательную систему, и мозг использует передаваемую ими информацию, чтобы создать внутреннее ощущение собственного тела и относительного положения конечностей в пространстве, называемое проприоцепцией. Не будь у нас проприоцепции, мы не могли бы с закрытыми глазами указывать на нужную часть собственного тела или ходить, не глядя себе на ноги.

Чтобы изучить координированную работу двигательной системы, Шеррингтон обратился к самой простой моторной цепочке – рефлексу. Рефлекторные движения контролируются путем, который напрямую, без участия головного мозга, связывает сенсорные нейроны в мышце с мотонейронами в спинном мозге. Именно поэтому человеку почти не под силу контролировать рефлексы, даже если он пытается.

Экспериментируя с рефлексами кошек, Шеррингтон обнаружил, что мотонейроны получают два типа кардинально различающихся сигналов – возбуждающий и тормозящий – и избирательно реагируют на них. Возбуждающие сигналы активируют мотонейроны, которые, например, выпрямляют конечность, а тормозящие сигналы приказывают расслабиться мотонейронам, которые, наоборот, сгибают конечность. Таким образом, даже простой коленный рефлекс требует двух одновременных и противоположных команд: нужно возбудить мышцы, которые разгибают ногу в колене, и расслабить мышцы, которые ее сгибают.

Столь неожиданное открытие сподвигло Шеррингтона сформулировать принцип, применимый не только к рефлексам, но и к организационной логике мозга в целом. В самом широком смысле задача каждой цепи нервной системы состоит в том, чтобы суммировать всю поступающую возбуждающую и тормозящую информацию и решать, передавать ли эту информацию дальше. Шеррингтон назвал этот принцип интегративной деятельностью нервной системы⁸⁹.

Шеррингтон впервые показал, что мы можем понять работу сложных нейронных сетей, изучая простые цепи, и сегодня этот принцип широко применяется в нейронауке. В этом отношении он выявил и трудности, с которыми мы сталкиваемся сегодня, и способ их преодоления. В 1932 году Шеррингтон и Эдгар Эдриан, с которым мы познакомились в первой главе, получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за их открытия, касающиеся координированной работы нейронов.

Болезнь Паркинсона

В США болезнью Паркинсона страдает около миллиона человек. Каждый год выявляется 60 тысяч новых случаев заболевания, а значительное число случаев остается невыявленным. От 7 до 10 миллионов человек по всему миру страдает этой болезнью, которая обычно начинается около 60 лет.

Болезнь Паркинсона впервые описал в 1817 году британский врач Джеймс Паркинсон в “Эссе о дрожательном параличе”⁹⁰. Он описал шесть пациентов, у каждого из которых было три симптома: тремор в состоянии покоя, нарушение осанки и замедленность и скудность движений (брадикинезия). Со временем эти симптомы усугублялись.

Лишь спустя целое столетие вышло что-то новое об этой болезни. В 1912 году Фредерик Леви описал включения, или сгустки, белков в определенных нейронах мозга людей, скончавшихся от болезни Паркинсона. В 1919 году российский студент-медик Константин Третьяков, обучаясь в Париже, описал черную субстанцию – часть мозга, которая, по его мнению, вовлечена в развитие болезни Паркинсона (рис. 7.1).

Черная субстанция выглядит как темные полосы по обе стороны среднего мозга. Свой цвет она обретает благодаря пигменту нейромеланину, который, как нам теперь известно, образуется из дофамина. В ходе аутопсии мозга человека, страдавшего болезнью Паркинсона, Третьяков обнаружил снижение количества пигмента, что говорило о потере клеток. Более того, он увидел включения, описанные Леви. Третьяков назвал их тельцами Леви, и теперь они считаются маркерами болезни.

Рис. 7.1. Области мозга, поражаемые болезнью Паркинсона. Производимый в черной субстанции дофамин переносится в базальные ядра по нигростриарному пути.

Еще через 40 лет Арвид Карлссон распознал в дофамине нейромедиатор и обнаружил снижение его концентрации в мозге людей с болезнью Паркинсона. Карлссона интересовали три нейромедиатора: норадреналин, серотонин и дофамин. Больше всего ему хотелось узнать, какой из них участвует в развитии лекарственно-индуцированной болезни Паркинсона. Оказалось, что симптомы болезни Паркинсона у людей и животных вызывает препарат резерпин, который использовали для лечения высокого кровяного давления. Никто не знал, как работает резерпин, но первые исследователи замечали, что он снижает уровень серотонина.

Карлссон решил проверить, не снижает ли резерпин и уровень дофамина. Он ввел препарат кроликам и заметил, что те стали вялыми: их уши обвисли и они не могли двигаться. Чтобы нейтрализовать эти эффекты, он ввел кроликам химический предшественник серотонина. Ничего не произошло. Затем он ввел предшественник дофамина, леводопу, и – вуаля! – животные взбодрились. Карлссон понял важность своего открытия и в 1958 году выдвинул предположение, что дофамин как-то связан с болезнью Паркинсона⁹¹.

Дальнейшие исследования Карлссона показали, что дофамин играет ключевую роль в регуляции работы мышц⁹². Как мы узнали из главы 4, антипсихотические препараты для лечения людей, страдающих шизофренией, могут снижать концентрацию дофамина в мозге, что приводит к аномальной мышечной активности, присущей болезни Паркинсона. Карлссон выяснил, что ранние симптомы болезни Паркинсона объясняются гибелью производящих дофамин нейронов в черной субстанции, но не понял, что эту гибель вызывает⁹³. Сегодня мы знаем, что эти нейроны гибнут из-за дефекта фолдинга белка: тельца Леви внутри производящих дофамин нейронов представляют собой агрегаты неправильно свернутых белков, которые, как считается, убивают клетки. По мере развития болезнь поражает, помимо черной субстанции, и другие области мозга.

Рис. 7.2. Люди с болезнью Паркинсона теряют производящие дофамин нейроны (темные пятна на рисунке) в черной субстанции.

Олег Горникевич, ученый из Австрии, при аутопсии обнаружил, что в мозге людей с болезнью Паркинсона концентрация дофамина ниже (рис. 7.2)⁹⁴. В 1967 году Джордж Котциас из Брукхейвенской национальной лаборатории в штате Нью-Йорк начал давать пациентам леводопу, чтобы возместить дефицит дофамина⁹⁵. В первое время леводопу сочли приемлемым лекарством, но после “медового месяца”[77] длиной в несколько лет она впала в немилость, потому что была эффективна, только пока в черной субстанции оставались производящие дофамин клетки. Оказалось, что по мере гибели этих нейронов благотворное действие препарата резко ослабевало, зато пациенты страдали от непроизвольных движений, называемых дискинезиями. Стала очевидной необходимость введения других методов лечения.

Одной альтернативой была операция. Первые эффективные хирургические вмешательства в ход болезни Паркинсона произвели через 150 лет после того, как Паркинсон впервые описал ее. Это сделали нейрохирурги, отчаянно желавшие помочь пациентам, которые страдали от сильного неконтролируемого тремора и скованности движений. Пользуясь в основном методом проб и ошибок, они выявляли в базальных ядрах и таламусе участки нейронных сетей, ответственные за тремор, и облегчали симптомы пациентов разрушением этих участков.

В 1970–1980 – х в понимании анатомии и физиологии двигательной системы произошел серьезный прогресс. Главный вклад в него внес Мэлон Делонг, который в те годы работал в Университете Джонса Хопкинса, а сегодня представляет Университет Эмори. Он обнаружил, что особый участок базальных ядер – субталамическое ядро — тоже богат производящими дофамин нейронами и играет важную роль в контроле движения⁹⁶.

Пока Делонг изучал субталамическое ядро, на улицах появился новый наркотик, который дилеры прозвали синтетическим героином. Этот наркотик был загрязнен МФТП (1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридином) – веществом, которое вызывает замедленность движений, тремор и мышечную ригидность, характерные для болезни Паркинсона. При вскрытии нескольких молодых людей, умерших после принятия наркотика, было установлено, что МФТП разрушает субталамическое ядро, а с ним и клетки мозга, производящие дофамин. У выживших ущерб от МФТП был необратим, но они положительно реагировали на терапию леводопой.

Затем ученые использовали МФТП для моделирования болезни Паркинсона у обезьян. Они ожидали увидеть, что разрушение производящих дофамин клеток приводит к снижению активности субталамического ядра, вызывая симптомы болезни Паркинсона. Однако, начав записывать электрические сигналы отдельных нейронов в субталамическом ядре обезьян, Делонг обнаружил нечто иное: нейроны демонстрировали аномальную активность. К его удивлению, симптомы болезни Паркинсона вызывало не снижение, а аномальное повышение активности этих нейронов.

Чтобы проверить, виновна ли эта аномальная активность в паркинсонических треморе и ригидности, Делонг разрушил субталамическое ядро в одном полушарии мозга обезьяны и положил тем самым конец аномальной активности нейронов. В 1990 году он опубликовал поразительные результаты: повреждение субталамического ядра в каком-либо полушарии мозга обезьяны с болезнью Паркинсона приводило к исчезновению тремора и мышечной ригидности в противоположной половине ее тела⁹⁷.

Открытие Делонга подтолкнуло нейрохирурга Алима-Луи Бенаби из Университета Жозефа Фурье во французском Гренобле задуматься о применении глубокой стимуляции мозга для лечения болезни Паркинсона. Как мы видели, глубокая стимуляция мозга предполагает вживление электродов в мозг и аккумуляторного устройства в другую часть тела. Устройство посылает высокочастотные электрические импульсы в нейронную сеть – в данном случае в субталамическое ядро. Импульсы заметно инактивируют сеть – подобно тому, как это делало повреждение субталамического ядра обезьяны, – не позволяя аномальной активности мешать контролируемым движениям (рис. 7.3). Такое лечение регулируемо, а его результат обратим.

К 1990-м годам глубокая стимуляция мозга практически вытеснила все остальные хирургические вмешательства при болезни Паркинсона. Она подходит не каждому и не исцеляет больного, а лишь воздействует на симптомы. Если генератор электрических импульсов выходит из строя или разрывается контакт проводов – что, конечно, случается нечасто, – польза от лечения почти мгновенно пропадает.

Глубокую стимуляцию мозга успешно применяют и для лечения таких психических расстройств, как депрессия. Вместо стимуляции моторной сети, применяемой для устранения симптомов двигательных нарушений, в этом случае электрические импульсы стимулируют систему вознаграждения для устранения симптомов депрессии. Таким образом, глубокая стимуляция мозга может оказаться методом лечения даже не отдельных болезней, а отдельных нейронных сетей.

Рис. 7.3. Глубокая стимуляция мозга. Бледный шар – парная подкорковая структура, участвующая в регуляции произвольных движений; основной компонент базальных ядер.

Болезнь Хантингтона

Болезнью Хантингтона в США страдает около 30 тысяч человек, и это расстройство в равной степени поражает мужчин и женщин. Возраст проявления первых симптомов сильно варьирует, но в среднем составляет 40 лет. Впервые эту болезнь в 1872 году описал окончивший Колумбийский университет американский врач Джордж Хантингтон. Он указал на характерные для заболевания непроизвольные движения, изменения в характере и когнитивной сфере больных, а также на наследственную природу этой патологии. Описание было таким ясным и точным, что по нему другие врачи сразу смогли диагностировать болезнь и назвали ее в честь Хантингтона.

В отличие от болезни Паркинсона, которая на ранних стадиях достаточно локализована, болезнь Хантингтона может распространяться довольно быстро и приводить к когнитивным и моторным нарушениям, включая расстройства сна и деменцию. Первым делом она поражает базальные ядра, но распространяется и на кору, гиппокамп, гипоталамус, таламус, а иногда и на мозжечок (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Болезнь Хантингтона начинается с поражения базальных ядер, а затем распространяется по коре головного мозга.

Потребовалось много лет, чтобы продвинуться в изучении болезни Хантингтона, но в 1968 году знаменитый психоаналитик Милтон Уэкслер, у жены которого развилась эта болезнь, основал Фонд борьбы с наследственными заболеваниями. Он хотел достичь двух целей: привлечь средства для проведения базовых исследований и собрать ученых для исследования болезни Хантингтона. Этот фонд значительно повлиял на углубление наших представлений о болезни.

Поскольку болезнь Хантингтона передается по наследству, сначала фонд сосредоточился на поиске критичного для ее развития гена. В 1983 году Дэвид Хаусман и Джеймс Гузелла применили новую стратегию, называемую амплификацией экзонов[78], и связали болезнь Хантингтона с геном на кончике 4-й хромосомы. Этот ген назвали huntingtin[79]⁹⁸.

Через 10 лет исследователи из международной группы “Охотники за генами”, собранной Фондом наследственных болезней, наконец сумели выделить и секвенировать мутантный ген белка хантингтина⁹⁹. А если ген выделен, его можно вживить в геном червя, мухи или мыши, чтобы наблюдать за развитием болезни. “Охотники за генами” заметили, что одна часть этого гена была длиннее нормы. Эта часть называется ЦАГ-экспансией, и именно она вызывает болезнь.

Наши гены по сути представляют собой инструкции, написанные четырехбуквенным алфавитом: Ц (цитозин), А (аденин), Т (тимин) и Г (гуанин). Каждое слово состоит из трех букв. Слово ЦАГ кодирует аминокислоту глутамин и обязывает внедрить ее в белок на этапе синтеза. При болезни Хантингтона в одной из частей мутантного гена это слово повторяется снова и снова, в результате чего в хантингтин внедряется слишком много глутамина. Удлинение глутаминовой цепочки приводит к тому, что белок комкуется внутри нейрона, убивая его. В упомянутом фрагменте гена хантингтина триплеты ЦАГ многократно повторяются у всех, но болезнь Хантингтона развивается лишь у тех, кто наследует мутантную версию этого гена с числом ЦАГ-повторов более 39 (рис. 7.5).

Вскоре выяснилось, что такая ЦАГ-экспансия характерна и для 10 других болезней, включая синдром ломкой X-хромосомы, миотоническую дистрофию и несколько форм спиномозжечковой атаксии. Все эти болезни поражают нервную систему, все связаны с агрегацией неправильно структурированных белков, все приводят к гибели клеток.

Рис. 7.5. Из-за длинной вереницы ЦАГ-триплетов в гене хантингтина этот белок скапливается внутри клетки, становясь токсичным. Риск болезни Хантингтона растет с увеличением числа повторов ЦАГ.

Общие черты болезней, связанных с нарушением фолдинга белка

Теперь мы знаем, что основная молекулярная причина болезней Паркинсона и Хантингтона аналогична причине ряда других нейродегенеративных расстройств: болезни Крейтцфельдта – Якоба, болезни Альцгеймера, лобно-височной деменции, хронической травматической энцефалопатии (прогрессирующей дегенерации мозга у людей, многократно переносивших сотрясение мозга) и генетической формы бокового амиотрофического склероза (БАС, или болезни Лу Герига). Все эти патологии развиваются из-за аномально свернутых белков, которые образуют в мозге скопления, становясь токсичными и в итоге убивая нейроны (рис. 7.6).

В 1982 году Стенли Прузинер из Калифорнийского университета в Сан-Франциско объявил о замечательном открытии: инфекционный, аномально структурированный белок задействован в развитии редкой дегенеративной болезни мозга – болезни Крейтцфельдта – Якоба¹⁰⁰. Прузинер назвал этот белок прионом.

Рис. 7.6. Из-за аномального фолдинга белки формируют в мозге агрегаты, что приводит к развитию нейродегенеративных заболеваний.

Прионы формируются при неправильном фолдинге нормальных белков-предшественников. В своей нормальной конформации эти предшественники опосредуют здоровую работу клеток повсюду в мозге. Нейроны, как и другие клетки, обладают внутренними механизмами, следящими за формой белков. Обычно эти механизмы нивелируют последствия мутаций или повреждений клетки, но по мере старения человека ослабевают и уже не столь эффективно предотвращают изменения молекулярных конформаций. В таком случае мутантный ген или повреждение клетки может стать причиной дефектного фолдинга нормальных белков-предшественников, и те приобретут смертельную прионную конформацию. Прионы образуют внутри нейрона нерастворимые комки, нарушая его функционирование и со временем убивая его (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Возрастзависимое формирование прионов: мутантные белки-предшественники могут вызывать изменение формы нормальных белков.

Столь необычными – и опасными – прионы делает их способность к самовоспроизводству. Иными словами, для размножения прионам не нужны гены. Можно сказать, что некорректно свернутые белки заразны. Пораженные нейроны могут выпускать их и передавать соседним клеткам, где они заставляют нормальных предшественников тоже сворачиваться неправильно, становиться прионами и в итоге убивать клетки (рис. 7.8).

Изучение механизма образования прионов открыло новые возможности для исследований, направленных на предотвращение или обращение дефектного фолдинга белка. В настоящее время нет препаратов, которые замедляют дегенерацию мозга, но механизм образования прионов предоставляет нам три возможных точки для вмешательства: (1) момент приобретения нормальным белком-предшественником прионной конформации; (2) момент агрегации прионов в волокна; (3) момент формирования бляшек, клубков и телец (рис. 7.9).

Рис. 7.8. Неправильный фолдинг преобразует нормальные белки-предшественники в прионы, которые формируют токсичные агрегаты в мозге.

Рис. 7.9. Три возможных точки вмешательства с целью предотвращения или обращения неправильного фолдинга белка.

Поразительные выводы Прузинера о прионах – что они способны воспроизводиться и заражать другие клетки, хоть и не содержат ДНК, – поначалу натолкнулись на сопротивление внушительной части научного сообщества. Однако в 1997 году, через 15 лет после открытия этих самовоспроизводящихся белков неправильной формы, Прузинер получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине. В 2014 году он написал книгу о своих переживаниях и работе в те годы:

Я написал эту книгу из страха, что ни историки науки, ни журналисты не сумеют без искажений поведать о моих исследованиях. Здесь же я от первого лица описываю свои рассуждения, эксперименты и сопутствующие события, которые привели к обнаружению инфекционных белков, или “прионов”, как я их назвал. Я попытался изложить все то, что теперь кажется дерзким планом по определению агента, вызывающего почесуху – распространенную на скотных дворах болезнь с загадочной на тот момент этиологией. Не раз я пугался, что получаемые данные заведут меня в тупик. Несмотря на свою увлеченность проблемой, я боялся провала и ощущал мучительную тревогу чуть ли не при каждом новом повороте. Да решаема ли вообще эта проблема? Поскольку успехи были скромными, целый легион скептиков сомневался как в целесообразности моих исследований, так и в моем научном таланте. Да, порой лишь наивность и энтузиазм не давали мне опустить руки. Скептические и часто враждебные реакции многих представителей научного сообщества на открытие прионов отражали сопротивление глубинному изменению мышления. Прионы воспринимались как аномалия: они размножаются и заражают, не имея генетического материала – ни ДНК, ни РНК, а следовательно, требуют радикального пересмотра наших представлений о биологическом мире. Последствия открытия прионов грандиозны – и их становится все больше. Выявление их причинной роли в развитии болезней Альцгеймера и Паркинсона значительно повлияло на диагностику и лечение этих распространенных и неизменно смертельных заболеваний¹⁰¹.

Генетические исследования болезней, связанных с нарушением фолдинга белка

Плодовая мушка дрозофила представляет собой великолепную беспозвоночную животную модель. Опыты на ней впервые поставил Томас Хант Морган из Колумбийского университета, изучая роль хромосом в наследственности. Затем Сеймур Бензер с ее помощью занялся генами, задействованными в поведенческих реакциях. Он обнаружил, что гены работают сообща в сложных сетях, называемых генетическими путями.

В развитии многих болезней у плодовых мушек и людей участвуют общие гены и даже общие генетические пути. Ученые используют эти общие, эволюционно стабильные черты, чтобы добыть важнейшие сведения о человеческих болезнях, включая неврологические расстройства. Одно из преимуществ использования дрозофил состоит в том, что они сильно ускоряют исследовательский процесс. Если у людей такие патологии, как болезнь Паркинсона, проявляются через десятки лет, то у мушек этот процесс занимает всего несколько дней или недель. Ключевой для болезни Паркинсона мутантный ген, synuclein alpha, или SNCA, впервые идентифицировали именно у плодовой мушки (рис. 7.10).

Болезнь Паркинсона обычно развивается спонтанно, и ее причины до сих пор не установлены. Однако известно о влиянии на ее развитие нескольких факторов, включая гены пациента (определенные генетические варианты предположительно повышают риск развития болезни Паркинсона) и воздействие некоторых токсинов. При редких наследственных формах болезни мутации гена SNCA приводят к избыточному накоплению белка альфа-синуклеина в мозге, к его неправильному фолдингу или и к тому, и к другому. Поскольку в мозге всех страдающих болезнью Паркинсона, даже если она не передалась им по наследству, находят одну из этих белковых аномалий или сразу обе, ученые заключили, что мутантный ген может рассказать о некоторых общих аспектах болезни.

Оказалось, что кодируемый мутантным геном белок и есть основной компонент телец Леви. Таким образом, тельца Леви – это токсичные агрегаты, которые образуются внутри нейронов из-за неполадок фолдинга альфа-синуклеина.

Исследователи вживили мутантный ген SNCA в производящие дофамин нейроны дрозофилы и стали наблюдать за происходящим. Они знали, что дофамин необходим для контроля работы мышц, а из-за недостатка дофамина возникают дрожательные и другие аномальные движения, характерные для болезни Паркинсона. Ученые обнаружили, что вживление мутантного гена мешало производящим дофамин нейронам нормально работать. В результате мушки демонстрировали поведенческие реакции, поразительно напоминающие симптомы болезни Паркинсона у людей¹⁰².

И у людей, и у мушек есть консервативные молекулярные пути, называемые путями молекулярных шаперонов[80]. Они помогают белкам принимать положенную им форму, а порой даже “переигрывать” неправильный фолдинг. Помогая белкам правильно сворачиваться, шаперонные пути предотвращают их агрегацию. Ученых заинтересовало, что случится, если дать мушкам больше ассистирующих белков, работающих на этих путях. А вдруг большое количество помощников поддержит правильный фолдинг альфа-синуклеина и жизнедеятельность дофаминергических нейронов?

Рис. 7.10. Мозг плодовой мушки с нормальным альфа-синуклеином (вверху); с альфа-синуклеином, производимым по инструкции мутантного гена (в центре); с таким же мутантным белком, но в присутствии белка-помощника Hsp70, который способствует нормальному рефолдингу (внизу). Производящие дофамин нейроны отмечены стрелками.

И действительно, добавление белков-помощников спасало нейроны, производящие дофамин. Как оказалось, белкишапероны защищают организм и от развития двигательных расстройств: мушки с мутантным геном SNCA плохо ползают, однако их сородичи с такой же мутацией и сверхэкспрессией генов шаперонов ползают нормально. Тот же подход работает при моделировании других нейродегенеративных заболеваний (которых уже известно немало) на плодовых мушках, а в случае некоторых патологий и на мышах, что еще раз иллюстрирует ценность животных моделей для изучения человеческих болезней.

Заглядывая в будущее

Болезни Паркинсона, Хантингтона, Альцгеймера и Крейтцфельдта – Якоба, лобно-височная деменция и хроническая травматическая энцефалопатия по-разному влияют на наше мышление и поведение, эмоции и память. Тем не менее мы знаем, что эти и другие нейродегенеративные заболевания имеют общий молекулярный механизм: неполадки в фолдинге белков в конце концов убивают нейроны.

Мы знаем, что функции каждого белка определяются его уникальной формой, которую он принимает в ходе исключительно точного процесса фолдинга. Следовательно, выраженные различия симптомов болезней, связанных с нарушением фолдинга, объясняются изменениями формы специфических белков, отвечающих за определенные функции в мозге. Как мы видели, гибель производящих дофамин нейронов, обусловленная неправильным фолдингом белка, приводит к развитию болезни Паркинсона. Мутации гена, наводняющие его продукт глутаминами, ведут к появлению неправильно свернутых белков, которые комкуются в мозге и вызывают болезнь Хантингтона, а также несколько других заболеваний нервной системы. Самовоспроизводящиеся белки с аномальной пространственной организацией, известные как прионы, вызывают образование токсичных клубков, характерных для болезни Крейтцфельдта – Якоба и родственных расстройств, и могут даже служить инфекционными агентами.

Сейчас нет препаратов, замедляющих дегенерацию мозга, но глубокая стимуляция мозга может “успокаивать” нейронные сети, ответственные за неконтролируемые движения, и облегчать тем самым симптомы болезни Паркинсона. Текущие исследования генетических предпосылок и молекулярных механизмов неврологических расстройств могут снабдить ученых точками приложения усилий по предотвращению или обращению дефектного фолдинга белков. И, как мы видели, генетические исследования животных моделей уже начинают приближать нас к этой цели.

Делая покупки в супермаркете или болтая с незнакомцами на вечеринке, мы бессознательно полагаемся на эмоции, которые должны помочь нам разобраться в ситуации. А еще мы бессознательно полагаемся на эмоции, когда принимаем решения. Эмоции – это состояния готовности, которые возникают в нашем мозге в ответ на происходящее вокруг. Они обеспечивают нам необходимую обратную связь с миром и подготавливают почву для действий и решений. В главе 3 мы рассматривали эмоции в контексте настроения, нашего личного темперамента – в частности, мы выясняли, что нам рассказала о чувстве самости биология расстройств настроения. В этой главе мы разберем природу эмоций – их сознательные и бессознательные компоненты – и узнаем, насколько важную роль эмоции играют в остальных аспектах нашей жизни.

Наш мозг имеет систему поведенческого приближения и избегания, которая подталкивает нас искать все то, что пробуждает приятные эмоции, и избегать того, что ранит или пугает. В этой главе мы узнаем, опираясь на эксперименты с животными, как мозг регулирует эмоцию страха, и выясним природу человеческих тревожных расстройств – особенно посттравматического стрессового расстройства, представляющего собой экстремальную реакцию страха. Изучая эти расстройства, ученые выясняют, где в мозге зарождаются эмоции и как они контролируют наше поведение. В этой главе мы поговорим и о новых подходах в лекарственной терапии и психотерапии тревожных расстройств.

Поскольку эмоции сильно влияют на каждое принимаемое нами решение, от простейшего до сложнейшего, мы затронем и важные биологические аспекты принятия решений, включая решения морального характера. Мы увидим, что повреждение областей мозга, регулирующих эмоции, притупляет эмоциональность и подавляет способность человека делать выбор. Наконец, мы узнаем, как нарушения в зонах мозга, управляющих переработкой эмоциональной информации и принятием решений морального характера, могут приводить к психопатическому поведению.

Биология эмоций

Первым о биологии эмоций задумался Чарльз Дарвин. В ходе работы над теорией эволюции он понял, что эмоции представляют собой психические состояния, общие для людей всех культур. Его особенно интересовали дети: Дарвин полагал, что они выражают эмоции в чистом виде и в полную силу. Поскольку дети редко могут сдерживать чувства или притворяться, он посчитал их идеальными объектами для изучения значения эмоций (рис. 8.1). В опубликованной в 1872 году книге “О выражении эмоций у человека и животных” Дарвин представил первое сравнительное исследование эмоций у разных биологических видов. Он показал, что бессознательные аспекты эмоций характерны не только для людей, но и для животных, и эволюционно они в высшей степени консервативны.

Рис. 8.1. Дарвин изучал эмоции детей, потому что дети выражают их в чистейшем виде.

Нам всем знакомы такие эмоции, как страх, радость, зависть, гнев и восторг. В определенной степени эти эмоции можно считать автоматическими: ответственные за них системы мозга работают так, что мы этого не осознаём. В то же время мы испытываем чувства, которые в полной мере осознаём, и потому можем сказать, что мы напуганы, рассержены или возмущены, удивлены или счастливы. Исследование эмоций и настроений помогает выявить проницаемость границ между сознательными и бессознательными психическими процессами и установить, какими способами непрерывно взаимодействуют эти на первый взгляд раздельные типы познания. Мы впервые столкнулись с разделением сознательных и бессознательных мозговых процессов, когда исследовали творчество в главе 6, и еще вернемся к этой теме при обсуждении бессознательного в главе 11.

У всех наших эмоций два компонента. Первый зарождается бессознательно и проявляется как внешнее переживание, а второй представляет собой субъективное, внутреннее переживание. В 1884 году великий американский психолог Уильям Джеймс описал эти компоненты в эссе “Что такое эмоция” (What Is an Emotion). Он пришел к удивительному выводу: не только мозг общается с телом, но и, что не менее важно, тело общается с мозгом.

Джеймс предположил, что сознательное переживание эмоции начинается лишь после физиологической реакции тела, то есть мозг этим отвечает телу. Он отметил, что в потенциально опасной ситуации, например при внезапной встрече с медведем, мы не оцениваем угрозу осознанно, прежде чем испугаться. Мы инстинктивно и неосознанно реагируем бегством и лишь потом испытываем страх. Иными словами, мы обрабатываем эмоцию сначала по восходящей – сенсорный стимул вызывает учащение пульса и дыхания и заставляет нас бежать – и лишь затем по нисходящей, когда мы привлекаем мышление, чтобы объяснить физиологические перемены в нашем теле. Джеймс подчеркнул, что “без телесных реакций, сопровождающих восприятие, это восприятие было бы по форме чисто когнитивным – тусклым, бесцветным, лишенным эмоционального тепла”¹⁰³.

Второй компонент эмоции – ее субъективное, внутреннее переживание, осознанное понимание того, что мы чувствуем. В этой книге мы пойдем по стопам Антонио Дамасио, директора Института мозга и творчества при Университете Южной Калифорнии, и будем называть эмоцией лишь наблюдаемый, бессознательный поведенческий компонент, а чувством – субъективное переживание эмоции.

Анатомия эмоции

Эмоции можно классифицировать по двум параметрам (осям): валентности и интенсивности. Валентность отражает характер эмоции – насколько плохо или хорошо мы на что-либо реагируем – в диапазоне от избегания до приближения (рис. 8.2). Интенсивность отражает силу эмоции – степень вызываемого ею возбуждения (рис. 8.3). Мы можем выстроить большинство эмоций вдоль этих осей. Полученная карта не передает всей сути конкретной эмоции, но представляет ее так, чтобы было удобно соотносить выражения лица с системами мозга, которые их генерируют.

Рис. 8.2. Валентность эмоций (от избегания до приближения)

Рис. 8.3. Диапазон интенсивности счастья

В эмоциональных реакциях задействованы многие структуры мозга, но четыре из них особенно важны: гипоталамус реализует эмоции, миндалевидное тело их координирует, полосатое тело вступает в игру при формировании привычек, включая зависимости, а префронтальная кора оценивает, соответствует ли эмоциональная реакция текущей ситуации (рис. 8.4). Префронтальная кора взаимодействует с миндалевидным и полосатым телами и отчасти контролирует их.

Мы говорим, что миндалевидное тело “координирует” эмоции, потому что оно связывает сознательный и бессознательный аспекты эмоционального переживания. Получая сенсорные сигналы из областей, ответственных за зрение, слух и осязание, миндалина генерирует реакции, которые передаются дальше, в первую очередь через гипоталамус и другие структуры, контролирующие вегетативные физиологические реакции. Мы смеемся или плачем – и вообще переживаем какую-либо эмоцию – только потому, что эти структуры мозга отвечают миндалевидному телу и действуют по его инструкциям. Миндалина связана и с префронтальной корой, которая регулирует чувственные состояния – то есть сознательные аспекты эмоций – и их влияние на когнитивную деятельность.

Рис. 8.4. Гипоталамус, миндалевидное тело, полосатое тело и префронтальная кора – основные структуры мозга, задействованные в эмоциональных реакциях.

Не стоит и говорить, что эмоции должны регулироваться. Аристотель утверждал, что надлежащее управление эмоциями – определяющая составляющая мудрости. “Рассердиться может каждый – это просто, – писал он в «Никомаховой этике». – Но рассердиться на нужного человека в нужной мере, в нужное время, с нужными намерениями и нужным образом под силу не каждому, ибо это сложно”¹⁰⁴.

Страх

Как и любая другая эмоция, страх представлен сознательным и бессознательным компонентами. Физические аспекты нашей эмоциональной реакции на пугающий стимул – учащение дыхания и сердечных сокращений вкупе с открытием потовых желез в коже – регулируются вегетативной нервной системой и остаются за пределами сознания. Как мы помним, Джеймс утверждал, что телесная реакция на страх проявляется первой и запускает сознательное чувство. Таким образом, без тела не было бы и страха. Это открытие указало направление исследованиям страха.

Ученые очень хорошо исследовали нейронную сеть страха. Страх зарождается в миндалевидном теле, которое согласует все эмоции, но, видимо, особенно чувствительно к страху. Информация о пугающем стимуле поступает в миндалину, активирует репрезентацию опасности и запускает телесную реакцию на страх. Это автоматические, “предустановленные” физиологические и поведенческие реакции.

Следующей в игру вступает островковая кора – небольшой островок нейронов, расположенный глубоко внутри лобной и теменной долей и преобразующий телесную эмоцию в сознательное переживание. Островок оценивает телесные реакции вроде интенсивности боли и наблюдает за происходящим во внутренних органах и мышцах, пристально следя за частотой сердцебиений и активностью потовых желез. Открытие островковой коры предоставило биологическое подтверждение идеи Джеймса о том, что телесная реакция человека на страх предваряет осознание страха.

В нейронную сеть страха – и гнева – также входит вентромедиальная часть префронтальной коры. Эта структура играет важную роль и в тех эмоциях, которые мы называем моральными: негодовании, сострадании, смущении и стыде.

Наконец, вторая часть префронтальной коры, дорсальная, становится точкой, в которой сознание – человеческая воля – может вмешаться в процесс выражения эмоции.

Наша реакция на страх – это адаптивная реакция, которая помогает нам выживать. Иногда эту программу действий называют реакцией “бей, беги или замри”. Такие действия предполагают скелетно-мышечные изменения (мышцы лица формируют гримасу страха), изменения позы (вздрагивание, за которым следует оцепенение), учащение дыхания и сердцебиения, сокращение мускулатуры желудка и кишечника и выделение гормонов стресса, в частности кортизола. Все эти телесные изменения происходят сообща и подают сигналы мозгу.

Важно отметить две характеристики страха. Во-первых, органы чувств передают сигналы в миндалевидное тело, которое затем подключает дополнительные области мозга: благодаря нейровизуализации мы получили точную картину событий, разворачивающихся в ходе этого первичного ответа. Во-вторых, изменения в нашем теле и работа островковой коры помогают нам осознать чувство страха. А пугаемся мы потому, что мозг замечает происходящие телесные изменения. Именно поэтому мы готовы бежать, даже не осознав, от чего.

Классическое обусловливание страха

До конца XIX века к загадкам человеческой психики подходили только путем интроспекции[81], философских изысканий и писательских размышлений. Дарвин изменил парадигму, утверждая, что поведение человека эволюционировало из поведения наших предковых животных. Его утверждение породило идею о возможности изучения человеческих поведенческих реакций в ходе экспериментов с животными моделями.

Систематически эксплуатировать эту идею первым начал Иван Павлов, который в 1904 году получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за исследование секреции пищеварительных желез. Как мы узнали из главы 5, Павлов учил собак связывать два стимула – нейтральный (например, звон колокольчика), предваряющий поощрение (или наказание), и положительный (или отрицательный) подкрепляющий. Эксперименты Павлова показали, что мозг способен распознавать и использовать стимул для предсказания события (появления еды) и генерации поведенческой реакции (слюноотделения).

Павлов применял свое открытие в изучении не только положительного подкрепления – предвкушения чего-то приятного, – но и отрицательного – последствий страха. В последнем случае он связывал нейтральный стимул (звон колокольчика) с электрошоком. Как и следовало ожидать, собаки сильно пугались, когда их лапы били током. Мы не можем знать наверняка, что чувствует собака, ибо не умеем ее об этом спрашивать, но мы можем фиксировать ее поведение, то есть проявления страха.

Нейробиолог Джозеф Леду из Нью-Йоркского университета приспособил стратегию Павлова для крыс и мышей¹⁰⁵. Он помещал животное в маленькую камеру и подавал звуковой сигнал. Животное не обращало на этот звук внимания. Затем вместо звука Леду использовал ток. В ответ на электрические удары животное вздрагивало и подпрыгивало. Наконец, прямо перед электрошоком Леду начал подавать звуковой сигнал. Вскоре животное связало звук с электрошоком, то есть научилось понимать, что звук предваряет удар током. Услышав этот звук снова – будь то на следующий день, через две недели или через год, – животное демонстрировало классическую реакцию страха: на фоне резкого увеличения давления и частоты сердечных сокращений оно замирало.

Реакция страха появляется из-за ассоциации звука с электрошоком. Как мы уже знаем, вся сенсорная информация, связанная с эмоциями, поступает в мозг через миндалевидное тело. Так, звук сначала попадает в слуховой центр таламуса, а оттуда следует напрямую в миндалевидное тело и окольным путем – в слуховую кору (рис. 8.5). Иными словами, звук достигает миндалевидного тела и запускает реакцию страха еще до того, как попадает в слуховую кору. Прямой путь к миндалине преодолевается быстро, но по нему передается не слишком точная информация. Именно поэтому звук автомобильного выхлопа пугает нас, пока мы не разберемся, в чем дело.

Рис. 8.5. Схема нейронной сети обусловленной реакции страха (начинается с условного стимула, УС).

Как же происходит обучение миндалевидного тела? Ученые выяснили, что для создания, сохранения и укрепления ассоциативной связи со страхом звук и электрошок должны запускать механизм классического обусловливания. Классическое обусловливание формируется, когда звук и электрошок регистрируются последовательно (удар током следует сразу за звуком) одними и теми же клетками бокового ядра, первого амигдалярного реле. Когда это происходит, звук, изначально индифферентный для этих клеток, эффективно активирует их и заставляет передавать информацию в центральное ядро миндалины. Центральное ядро активирует двигательные клетки и тем самым запускает действие – вздрагивание и подпрыгивание – в ответ на звук.

Поскольку в реакции страха задействованы две области миндалевидного тела, ученые пришли к выводу, что патологический страх может развиваться у людей двумя способами. У одних боковое ядро становится чрезмерно чувствительным к миру и запускает реакцию страха в ответ на вещи, которые другие даже не замечают: на проходящих мимо людей, на звук пролетающей птицы и так далее. У других центральное ядро обретает излишнюю реактивность и запускает несоразмерные угрозе эмоциональные реакции.

Исследования анатомии страха – то есть деталей реагирования грызунов на электрошок – помогли нам углубить представления о том, как на страх реагируют люди. Когда работа сетей страха в нашем мозге разлаживается, у нас развиваются всевозможные тревожные расстройства. Нейровизуализации подтвердили, что у людей, страдающих от тревожности, посттравматического стресса и других связанных со страхом расстройств, наблюдается гиперактивность миндалевидного тела.

Человеческие тревожные расстройства

Мы все время от времени тревожимся, особенно если нам угрожает опасность. Однако если мы постоянно испытываем сильное беспокойство и чувство вины без видимой причины, то мы страдаем генерализованным тревожным расстройством. Такие расстройства часто сопровождают депрессию. К тревожным расстройствам, связанным со страхом, относят панические атаки, фобии (например, боязнь высоты, животных или публичных выступлений) и посттравматическое стрессовое расстройство. Долгое время эти тревожные расстройства считали разными синдромами, однако сегодня из-за многочисленных сходств ученые рассматривают их как кластер родственных патологий.

Около трети американцев хотя бы раз в жизни испытывают симптомы тревожного расстройства, что делает эти состояния самыми распространенными психическими недугами. Более того, тревожные расстройства поражают не только взрослых, но и детей.

Пожалуй, самая известная патология, связанная со страхом, – это посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР). Его вызывают пережитые или увиденные события, представляющие угрозу для жизни: например, физическое или психологическое насилие, война, теракт, внезапная смерть или стихийное бедствие. В общей сложности около 8 % американцев, то есть по меньшей мере 25 миллионов человек, сталкивается с ПТСР на определенном этапе жизни. Известно, что ПТСР страдают более 40 тысяч американских ветеранов войн, и еще тысячи случаев, по-видимому, остаются неучтенными (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Морской пехотинец возвращается после двухдневной битвы у побережья Маршалловых островов в феврале 1944 года. С посттравматическим стрессовым расстройством солдаты сталкивались на протяжении всей истории человечества.

Травмирующий фактор воздействует на миндалевидное тело, которое генерирует наш ответ на страх, и дорсальную префронтальную кору, помогающую регулировать этот ответ, но особенно вредоносна травма для гиппокампа. Как мы знаем, гиппокамп играет ключевую роль в хранении воспоминаний о людях, местах и объектах, а также участвует в воспроизведении воспоминаний в ответ на внешние стимулы. С повреждением гиппокампа у страдающих ПТСР связаны основные симптомы: флешбэки, то есть спонтанные повторные переживания травмирующего события; избегание сенсорного опыта, ассоциирующегося с травмой; эмоциональное оцепенение, отстраненность от окружающих, раздражительность, беспокойство, агрессивность и вероятные проблемы со сном. Расстройство часто сопровождается депрессией, злоупотреблением психоактивными веществами и может приводить к самоубийству.

Как мы видели, развитие большинства психических расстройств предполагает взаимодействие генетической предрасположенности с провоцирующими факторами внешней среды. Посттравматическое стрессовое расстройство демонстрирует прекрасный пример этого взаимодействия. ПТСР развивается не у каждого, кто пережил травму. Если одно и то же травмирующее событие пережили 100 человек, расстройство разовьется примерно у 4 мужчин и 10 женщин. (Ученые пока не знают, почему мужчины, переживающие стресс, подвержены ПТСР гораздо меньше.) Исследования однояйцевых близнецов показывают, что если у одного близнеца в ответ на травму развивается ПТСР, то у второго после травмы оно тоже разовьется. Такие результаты говорят о том, что к расстройству предрасполагает один или несколько генов. А еще они могут объяснить, почему ПТСР так часто сопровождает другие психические расстройства: возможно, некоторые предрасполагающие гены у них общие.

Еще одна первичная причина ПТСР – детская травма. Если человек пережил травму в детстве, во взрослом возрасте у него с гораздо большей вероятностью может развиться ПТСР, поскольку травма действует на развивающийся мозг иначе, чем на уже сформированный. В частности, ранняя травма может приводить к эпигенетическим изменениям – молекулярным изменениям, которые происходят под действием среды и влияют на экспрессию гена, не затрагивая его нуклеотидной последовательности. Некоторые эпигенетические изменения происходят в детстве и остаются во взрослом возрасте. Известно, что одно из них затрагивает ген[82], регулирующий нашу реакцию на стресс, и повышает риск развития ПТСР в ответ на травмирующее воздействие во взрослом возрасте.

Лечение тревожных расстройств

В настоящее время применяют два подхода к лечению тревожных расстройств: лекарственную терапию и психотерапию. Оба они снижают активность миндалевидного тела, но делают это по-разному.

Как мы узнали из главы 3, депрессию обычно лечат препаратами, которые повышают концентрацию серотонина в мозге. Те же антидепрессанты эффективны и в лечении 50–70 % людей с генерализованными тревожными расстройствами, поскольку подавляют беспокойство и чувство вины, то есть борются с теми же симптомами, что характерны и для депрессии. Однако лекарства далеко не столь эффективны в отношении специфических расстройств, связанных со страхом[83]. С ними гораздо эффективнее борется психотерапия. Так, с ПТСР помогает справляться когнитивно-поведенческая психотерапия, включая методы длительного погружения в травмирующую ситуацию и погружения в виртуальную реальность.

Недавно Эдна Фоа и другие ученые показали, что длительное погружение особенно хорошо работает при лечении людей с расстройствами, связанными со страхом¹⁰⁶. По сути, эта форма психотерапии учит мозг не бояться, устраняя из миндалевидного тела приобретенные пугающие ассоциации. Например, если бы мы решили искоренить страх у мышей из эксперимента Леду, мы бы снова и снова издавали знакомый мышам звук, но больше не били бы их током. В конце концов синаптические связи, лежащие в основе пугающей ассоциации, ослабели бы и исчезли вовсе, а мыши перестали бы вздрагивать и съеживаться в ответ на звук.

Хотя немногочисленные столкновения с причиной страха могут усугубить этот страх, надлежащее применение терапии погружением может подавить или даже устранить его. Иногда пациентов приходится погружать в виртуальную среду. Виртуальные переживания полезны в ситуациях, которые сложно воссоздать в реальной жизни – например, если больному нужно раз сто проехаться в лифте. По эффективности виртуальное погружение почти не уступает реальному.

Барбара Ротбаум – руководитель Программы исцеления от тревожности и психических травм (инициатива Университета Эмори) – стала пионером в области лечения погружением в виртуальную реальность. Она начала со снабжения ветеранов Вьетнамской войны, страдавших хроническим ПТСР, специальными шлемами, воспроизводящими одну из двух заснятых на пленку сцен: район высадки десанта или интерьер летящего вертолета. Она следила за реакцией пациентов на мониторе и говорила с людьми, заново переживавшими травмирующие события. Такая терапия оказалась эффективной, и тогда Ротбаум расширила ее применение на других пациентов¹⁰⁷.

Другой подход состоит в том, чтобы полностью стереть пугающее воспоминание. Как мы узнали из главы 5, для реализации кратковременной памяти хватает усиления существующих синаптических контактов, тогда как долговременная память требует многократных повторений и формирования новых синаптических связей. В промежуточный период, пока воспоминание переходит из кратковременной памяти в долговременную, оно может исчезнуть. Недавние исследования показали, что столь же уязвимы воспоминания и при извлечении из долговременной памяти, то есть они нестабильны некоторое время после извлечения¹⁰⁸. Следовательно, когда человек вызывает воспоминание, провоцирующее реакцию страха, – или, как в случае с грызунами Джозефа Леду, когда раздается знакомый звук, – воспоминание на несколько часов теряет стабильность. Если в течение этого времени вмешиваются в процессы хранения информации в мозге – поведенчески либо медикаментозно, – воспоминание часто не возвращается в хранилище в должном виде. Вместо этого оно стирается или становится недоступным. Соответственно, грызун перестает бояться, а человек чувствует себя лучше.

Ален Брюне, клинический психолог из Университета Макгилла в Монреале, наблюдал 19 человек, несколько лет страдавших ПТСР¹⁰⁹. (Травмирующими событиями для них выступали изнасилования, автомобильные аварии и жестокие ограбления.) Пациенты экспериментальной группы получали препарат пропранолол, блокирующий действие нейромедиатора норадреналина, который выделяется в ответ на стресс и запускает реакцию “бей, беги или замри”. После того как пациенты из этой группы принимали дозу пропранолола, Брюне просил их подробно описать на бумаге травмировавшее их переживание. Когда участники исследования вспоминали ужасающее событие, препарат подавлял телесные компоненты их реакции страха, сдерживая тем самым отрицательные эмоции. Как первым предположил Уильям Джеймс, минимизация эмоциональной реакции тела может минимизировать и осведомленность сознания об эмоции.

Через неделю пациенты возвращались в лабораторию, где их снова просили вспомнить травмирующие переживания. Те участники, которые не принимали пропранолол (контрольная группа), демонстрировали высокие уровни возбуждения, характерные для тревоги (например, у них резко учащалось сердцебиение), в то время как принимавшие препарат реагировали на стресс гораздо сдержаннее. Хотя они по-прежнему могли в мельчайших подробностях вспоминать травмирующее событие, эмоциональный компонент воспоминания, локализованный в миндалине, претерпевал изменения. Страх не уходил, но он больше не был парализующим.

Эмоции не просто влияют на наше поведение – они влияют на наши решения. Все мы знаем, что порой принимаем скоропалительные решения под давлением чувств. Однако, как ни удивительно, эмоции вовлечены в принятие всех наших решений, даже решений морального характера. В сущности, без эмоций мы вряд ли могли бы принимать обоснованные решения.

Эмоции в принятии решений

Уильям Джеймс одним из первых предположил, что эмоции участвуют в принятии решений. В опубликованном в 1890 году учебнике “Принципы психологии” (The Principles of Psychology) Джеймс раскритиковал “рационалистический” подход к человеческой психике. “Факты в этом случае действительно довольно очевидны, – написал он. – Человек обладает гораздо большим разнообразием импульсов, чем любое другое животное более низкого ранга”¹¹⁰. Иными словами, он назвал господствовавшее тогда представление о людях как исключительно рациональных существах, которые “почти лишены инстинктов”, ошибочным. Однако еще важнее другая идея Джеймса – идея о том, что наши эмоциональные импульсы не обязательно плохи. Он полагал, что высокая эффективность человеческого мозга отчасти объясняется именно преобладанием в нем привычек, инстинктов и эмоций.

Ученые зафиксировали несколько ярких подтверждений важной роли эмоций в процессе принятия решений. В книге “Ошибка Декарта” (Descartes' Error) Антонио Дамасио описывает случай мужчины по имени Эллиот¹¹¹. В 1982 году в вентромедиальной префронтальной коре мозга Эллиота обнаружили небольшую опухоль. Команда хирургов удалила новообразование, но полученные при этом повреждения мозга полностью изменили поведение пациента.

До операции Эллиот был образцовым мужем и отцом. Он занимал руководящую должность в крупной корпорации и был одним из активных прихожан местной церкви. После операции коэффициент интеллекта Эллиота не изменился – он по-прежнему находился на 97-м процентиле[84], – но у него возникли серьезные проблемы с принятием решений. Предприняв несколько опрометчивых шагов, он начал несколько дел, но все они вскоре прогорели. Он связался с мошенником и в итоге обанкротился. С ним развелась жена. Налоговая служба начала проверку его деятельности. В конце концов ему пришлось переехать к родителям. Эллиот стал ужасно нерешительным, особенно когда дело касалось незначительных вещей, например, где пообедать или какую радиостанцию включить. Впоследствии Дамасио напишет: “Эллиот казался нормальным в интеллектуальном плане человеком, кторый не мог принимать правильные решения, особенно если они касались личных или общественных вопросов”¹¹¹.

Почему Эллиот вдруг утратил способность принимать взвешенные решения личного характера? Первая догадка пришла к Дамасио, когда он беседовал с Эллиотом о печальных переменах в его жизни. “Он все время сохранял самообладание, – отмечает Дамасио, – все время описывал сцены, будто бесстрастный сторонний наблюдатель. Нигде не просматривалось его страданий, хотя он был главным героем… За всю нашу многочасовую беседу я не заметил в нем ни намека на эмоции: ни печали, ни нетерпения, ни досады”¹¹¹.

Заинтересовавшись такой эмоциональной скупостью, Дамасио подключил Эллиота к аппарату, измеряющему активность потовых желез на ладонях. (Всякий раз, когда мы испытываем сильную эмоцию, наша кожа в буквальном смысле возбуждается, и ладони начинают потеть.) Затем Дамасио показал Эллиоту фотографии, которые обычно вызывают мгновенную эмоциональную реакцию: снимки отрубленной ноги, обнаженной женщины и горящего дома. Какой бы волнующей ни была картина, ладони Эллиота оставались сухими. Он ничего не чувствовал. Очевидно, операция повредила ту область его мозга, без которой обработка эмоций невозможна.

Дамасио начал изучать других людей с подобными повреждениями мозга. Никто из них не испытывал интеллектуальных затруднений и не демонстрировал отклонений при прохождении традиционных тестов на когнитивные способности, однако у всех был один и тот же дефект: эти люди не испытывали эмоций, а потому с огромным трудом принимали решения.

Принятие решений морального характера

Впервые связь между моральными функциями и мозгом выявили в 1845 году, при изучении знаменитого случая Финеаса Гейджа, о котором мы упоминали в главе 1. Гейдж работал на прокладке железной дороги и имел дело со взрывчаткой. В результате ужасного несчастного случая металлический лом пробил ему голову: вошел у основания черепа и вышел на макушке, серьезно повредив мозг (рис. 8.7). Местный врач отлично о нем позаботился, и физически Гейдж восстановился в поразительной степени. Уже через несколько дней он мог ходить и говорить, одним словом, нормально функционировать. Через несколько недель он даже вышел на работу. Но Гейдж кардинально изменился.

До несчастного случая он был прорабом. На него всегда можно было положиться: он справлялся с поставленными перед ним задачами – и справлялся хорошо. После травмы Гейдж стал совершенно безответственным. Он никогда не являлся на работу вовремя, сквернословил и вел себя непристойно. Он не обращал внимания на других работников и потерял всяческое представление о моральных суждениях.

Через много лет после его смерти Ханна и Антонио Дамасио реконструировали ранение, используя череп Гейджа и металлический лом (рис. 8.7). Изучив, как лом прошел сквозь мозг, они поняли, что поврежденной оказалась префронтальная кора, особенно ее нижняя часть, содержащая вентромедиальную и орбитофронтальную кору – области, которые исключительно важны для эмоций, принятия решений и морального поведения.

Рис. 8.7. Финеас Гейдж с железным ломом, повредившим его мозг (слева); реконструкция прохождения лома сквозь череп Гейджа (справа).

Чтобы изучить, какую роль играют эмоции в принятии решений морального характера, гарвардский экспериментальный психолог, нейробиолог и философ Джошуа Грин разработал любопытный мысленный эксперимент, известный как “проблема вагонетки”¹¹². У этой проблемы множество вариаций, но самая простая представлена двумя дилеммами (рис. 8.8). Дилемма со стрелкой такова:

Неуправляемая вагонетка с отказавшими тормозами на полной скорости приближается к стрелке. Если ничего не сделать, вагонетка останется на правом пути и собьет пять пешеходов. Все пятеро погибнут. Однако если перевести стрелку, вагонетка перейдет на левый путь и убьет лишь одного пешехода. Как вы поступите? Готовы ли вы вмешаться и изменить направление движения вагонетки?

Большинство людей считает морально допустимым перевести стрелку. Решение основывается на простой арифметике: чем меньше человек погибнет, тем лучше. Некоторые философы-моралисты даже утверждают, что аморально не перевести стрелку, потому что такая пассивность приведет к гибели еще четырех человек. Но есть и другой сценарий, дилемма с мостом:

Рис. 8.8. “Проблема неуправляемой вагонетки”: дилемма со стрелкой (вверху) и дилемма с мостом (внизу).

Вы стоите на мосту над рельсами, по которым движется вагонетка. Вы видите, что вагонетка неконтролируемо несется к группе из пяти человек. Все пятеро погибнут, если вагонетку не остановить. Рядом с вами на мосту стоит толстый человек. Перегибаясь через перила, он наблюдает за несущейся на людей вагонеткой. Если вы подтолкнете его, он упадет под колеса вагонетки. Поскольку он очень толст, вагонетка остановится и не убьет пять человек. Вы столкнете человека с моста или позволите погибнуть пятерым пешеходам?

Факты в двух сценариях одинаковы: один человек должен погибнуть, чтобы спасти пятерых. Если бы наши решения были совершенно рациональны, мы действовали бы одинаково в обеих ситуациях. Мы столкнули бы человека с моста с той же легкостью, с которой перевели бы стрелку. И все же почти никто не заявляет о своей готовности сбросить человека на рельсы. Оба решения ведут к одинаково жестокому исходу, но большинство людей считает одно из них нравственным, а другое называет убийством.

Грин считает, что сталкивание человека с моста нам кажется неправильным, потому что это уже прямое убийство: непосредственное использование нашего тела для причинения вреда его телу. Он называет это личным решением морального характера. В отличие от этого, направляя вагонетку по другому пути, мы никому не вредим непосредственно. Мы просто переводим стрелку, а причинение этим смерти кажется косвенным. В этом случае мы принимаем обезличенное решение морального характера.

Особенно интересным этот мысленный эксперимент делает то, что наш мозг запрограммирован разделять личные и обезличенные решения морального характера, хотя граница между ними не такая уж и четкая. Неважно, в какой культуре мы живем и какую религию исповедуем: два сценария с вагонеткой запускают разные профили активности в нашем мозге. Когда Грин спрашивал участников исследования, переведут ли они стрелку, у них запускался механизм сознательного принятия решений. Определенный круг областей мозга рассматривал разные альтернативы, отправлял вердикт в префронтальную кору, и люди выбирали наилучший вариант. Их мозг быстро понимал, что лучше убить одного человека, чем пятерых.

Однако когда участников спрашивали, готовы ли они столкнуть человека на рельсы, активировался другой круг областей мозга. Эти области занимаются обработкой эмоций – как собственных, так и чужих. Участники исследования не могли обосновать свои моральные решения, но принимали их без колебаний. Иными словами, они лишь чувствовали, что сталкивать человека с моста неправильно.

Это исследование показывает, каким неожиданным образом наши моральные суждения определяются бессознательными эмоциями. Хотя мы и не можем объяснить свои внутренние импульсы – мы понятия не имеем, почему у нас выскакивает сердце или скручивает желудок, – они все равно на нас воздействуют. В то время как страх и стресс могут приводить к агрессии, боязнь навредить другому человеку может удерживать нас от проявления жестокости.