Мозг и его потребности. От питания до признания Дубынин Вячеслав
Важно также подчеркнуть, что сон – это не только отдых. Внутри сна, как известно, сосуществуют два очень разных состояния. Одно – действительно отдых, а второе – феномен, который в свое время был назван парадоксальным сном. Ученые его открыли и охарактеризовали, когда начали записывать во время сна электроэнцефалограмму (ЭЭГ).
Ритмы ЭЭГ (биоритмы мозга) очень хорошо описывают общий уровень активации центральной нервной системы, а точнее, состояние коры больших полушарий. Чем активнее наш мозг, тем выше частота волн ЭЭГ и меньше их амплитуда. При сверхнапряженной умственной деятельности на ЭЭГ – почти прямая (точнее, сложнейший паттерн, состоящий из низкоамплитудных высокочастотных колебаний без какого-то явно доминирующего ритма), например когда математик обдумывает новую теорию или шахматист составляет сложный этюд. Это означает, что основная масса нейронов в их коре работает «вразнобой», большинство нервных клеток решает какие-то уникальные задачи.
Когда на записи ЭЭГ – похожие на синусоиду волны, это означает, что большинство нейронов коры работает синхронно. Синхронность, в свою очередь, указывает, что они в данный момент времени простаивают, не занимаются обработкой каких-то специфических информационных потоков. Великим разочарованием ученых, занимающихся ЭЭГ, стало понимание, что чем красивее и регулярнее ритм, тем меньше в нем информации. Но общий уровень бодрствования ЭЭГ тем не менее хорошо описывает.
Если вы не спите, но никакие сенсорные сигналы на вас не действуют (например, вы неподвижно и расслаблено сидите в кресле в тихой темной комнате), на вашей ЭЭГ пишется альфа-ритм. Его частота у взрослого человека обычно в пределах 10–12 Гц. В основе альфа-ритма – обмен информацией между таламусом и корой больших полушарий. «Есть что-нибудь новенькое?» – спрашивает, например, кора. – «Нет ничего…» – отвечает таламус, и так дюжину раз в секунду (особенно это относится к зрительным и слуховым центрам).
По мере засыпания волны становятся реже и выше по амплитуде (синхронизация нейронов коры нарастает). Когда наступает глубокий сон, регистрируется ритм с частотой 1–3 Гц – дельта-волны (см. рис. 11.3, внизу). Эту фазу сна называют медленноволновым сном; именно она соответствует состоянию реального физиологического отдыха. В этот момент работает минимум нервных клеток, нейроны восстанавливают запасы энергии, питательных веществ, строительных материалов.
Но оказалось, что по ходу сна медленноволновая активность периодически замещается очень странной ЭЭГ, которая выглядит так, как будто человек интенсивно думает: в основном идут низкоамплитудные высокочастотные колебания. Полное впечатление, что в этот момент мозг обрабатывает какую-то информацию. Длится данное состояние примерно 15–20 минут, а потом опять наступает медленноволновой дельта-сон. Часа через полтора картина повторяется.
Фазу быстроволнового сна назвали еще парадоксальным сном. Парадокс заключается в том, что, хотя на ЭЭГ кора больших полушарий выглядит бодрствующей, человек продолжает спать. Получается, что, отгородившись от внешнего мира, мозг работает с уже имеющейся у него информацией. Если в этот период спящего человека разбудить, то зачастую окажется, что он только что видел сны. Эту фазу еще называют REM-сон, rapid eye movement, то есть фаза быстрых движений глаз. Действительно, под закрытыми веками в этот момент активно двигаются глаза, как будто идет просмотр информации.
Итак, в ходе обычного ночного отдыха человек вначале спит медленноволновым сном часа полтора – уставший организм восстанавливает силы. В последнее время активно исследуется работа в этот момент так называемой глимфатической системы мозга. Потом появляется первый период быстрого (парадоксального) сна; как правило, он длится не более 15–20 минут. Потом еще полтора часа медленноволного сна – и вновь REM-фаза, и еще один цикл, и еще один. Постепенно продолжительность периодов парадоксального сна нарастает, а в состоянии дельта-сна человек находится все меньше времени. В итоге четыре-пять раз за ночь мы успеваем побывать и в медленно-, и в быстроволновом сне, то есть пройти «полный цикл». Оптимальный момент для пробуждения – переход от REM-сна к новому циклу.
Большинство людей свои сновидения не помнят (кстати, часть из них все же возникает в фазу медленноволнового сна). Наша память обычно сохраняет лишь те сны, которые появляются в момент пробуждения. Под утро снятся легкие сны и, как правило, не очень эмоционально нагруженные. Во время парадоксальной фазы эмоций в снах гораздо больше. Вы можете посреди ночи проснуться, например, от кошмара. Или вдруг после пробуждения вспомните о том, как летали во сне или находились в каком-то замечательном и радостном месте. Некоторые (примерно 1 человек из 15–20) не только видят, но и помнят еженощные сны, интересные, как сериалы, и с нетерпением стремятся к любимой подушке. Им можно только позавидовать. У них каким-то образом сигналы во время парадоксального сна доходят до сознания.
REM-сон – это фаза активной работы мозга с информацией. Она очень важна, например, с точки зрения процессов образования и сохранения памяти.
Парадоксальный сон можно сравнить с разборкой архива, когда мозг перелопачивает и обрабатывает (в том числе повторно) данные, накопленные за текущий день, за последний месяц, год, может быть, за всю жизнь. И все это вплетается в наши сны. Поэтому в снах запросто всплывают события, которые случались с нами давным-давно, о которых мы уже много лет не вспоминали. Во время сна продолжается обработка информации, и поэтому бывают творческие сны и прогностические сны (последние порой называют «вещими»).
В жизни многих творческих людей сны играли важную роль: именно в этот момент рождались великие научные идеи, происходили поэтические озарения и т. п. Самый яркий, пожалуй, пример – гений сюрреализма Сальвадор Дали, который специально засыпал, сидя в кресле, с ложкой в руке. Ложка падала в таз, будила его, и он быстро зарисовывал явившиеся во сне видения. Судя по количеству созданных картин, Дали только и делал, что спал и рисовал, спал и рисовал. Потрясает и глубочайшее содержание его произведений, и качество их исполнения, и производительность художника. И конечно, одно из величайших произведений – картина, которая так и называется: «Сон, навеянный полетом пчелы вокруг граната за миг до пробуждения». В этом названии прямое указание на источник образов и сюжета.
Лень, или Программа экономии сил
В списке жизненно важных витальных программ, помимо связанных с едой, безопасностью, гомеостазом, присутствуют программы экономии сил, которые порой называют алгоритмами лени. Реализация этих программ тесно переплетается, с одной стороны, с состоянием утомления («запредельного торможения», по И. П. Павлову), с другой стороны – с основополагающим принципом экономии ресурсов и энергии всяким живым организмом, начиная с бактерии. Принцип экономии с очевидностью адаптивно обоснован и вплетен в деятельность клеток организма человека (на биохимическом, молекулярном уровне), в работу всех систем нашего тела и, конечно, в функционирование мозга. Мы предполагаем, что в нервной системе в ходе реализации того или иного поведения импульсы, сигналы распространяются по нейронным цепям и сетям наиболее оптимальным, минимизирующим затраты энергии образом. Подобная оптимизация является результатом эволюционного процесса (если речь идет о врожденных программах) либо итогом дополнительной настройки и пластических изменений синапсов (если мы имеем дело с обучением).
Примером может служить процесс перехода от генерализации к специализации условного рефлекса, описанный еще в работах уже не раз упомянутого И. П. Павлова. На электрофизиологическом уровне (корреляционный анализ ЭЭГ человека в ходе выработки сенсомоторного навыка) соответствующие данные получены во второй половине прошлого века академиком М. Н. Ливановым[[49] ].
Оптимизацию проведения сигналов, подавление активности лишних нейронов – участников этого процесса можно наблюдать, анализируя алгоритм «латерального торможения», на структурном и функциональном уровне присущий многим нейросетям, входящим с состав сенсорных и двигательных систем мозга. В синаптологии экономия ресурсов проявляется в форме так называемого прунинга – непрерывно идущего, прежде всего в коре больших полушарий, процесса разрушения малоактивных синапсов (от pruning – «подрезка», «обрезка», например, ветвей деревьев).
Наконец, о том же свидетельствуют эксперименты по компьютерному моделированию нейросетей, наделенных свойствами самообучения, настройки реагирования, например, на сложные комплексы входных сигналов.
В функционирование мозга повсеместно «вплетен» принцип экономии ресурсов и энергии. Повторное распространение возбуждения по нейросети ведет к оптимизации реакций нейронов, определяющих ответ на тот или иной комплекс входных сигналов (ту или иную ситуацию).
Например, можно научить обезьяну (скажем, небольшую мартышку) дергать за рычаг и получать кусочек банана. Если в ее распоряжении будут два рычага, один из которых нажимать легко, а другой – тяжело, даже не надейтесь, что обезьяна станет заниматься фитнесом. Она будет использовать тот рычаг, который легче повернуть. Мы постоянно поступаем аналогичным образом, начиная с ситуации, когда мы срезаем угол по газону, и кончая надеждой, что можно отложить и не делать какую-то работу именно сегодня («прокрастинация»). Это действительно порой именуется ленью и в тяжелом случае может нарушать все поведение и жизнь человека, недаром великий Данте поместил ленивых в пятый круг Ада, то есть достаточно глубоко.
Программы экономии сил в яркой форме проявляют себя при сокращении пути. Напомним, что одним из важнейших способов сбора новой информации является исследование доступной территории (см. главу 3). Важнейшая роль при этом принадлежит гиппокампу и окружающим его структурам, которые в числе прочих функций запоминают и эксплуатируют «карты местности». Норвежские нейрофизиологи Мей-Бритт и Эдвард Мозеры[[50] ] и их американский коллега Джон О'Киф[[51] ] в 2014 году получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за исследования именно этой функции мозга у лабораторных крыс.
В их работе можно выделить несколько этапов. Еще в 1970-е годы было показано, что в тот момент, когда животное проходит предложенный учеными лабиринт, в его гиппокампе обучаются «нейроны места», формирующие когнитивную карту экспериментальной камеры. Параллельно другие нейроны (необязательно в гиппокампе) работают с информацией от систем мышечной и вестибулярной чувствительности, запоминая что-то вроде: «От входа в лабиринт мы прошли сначала полметра прямо, потом метр налево и потом еще метр направо». Апофеозом работы этой системы является наложение друг на друга когнитивной и мышечной карт, а также учет глобальных ориентиров (положение Солнца и/или магнитного поля Земли, яркие метки на стенах экспериментальной комнаты; а в природе – крупные камни, здания, деревья, берега водоемов и прочие значимые объекты). Таким образом, в мозге взаимодействуют текущая траектория движения и карта местности с привязанной к чему-то основополагающему системой координат (точнее, как было показано, несколько карт с разной степенью детализации). И когда нервная система проводит сопоставление таких карт, появляется возможность сократить путь: уже не углами идти туда или обратно, а бежать по прямой, потому что нейросети все просчитали. Это явная экономия сил!
Исследователи, которые занимаются насекомыми, обнаруживают совершенно аналогичные поведенческие и нейрофизиологические феномены. Скажем, маленький пустынный муравей держит «в уме» карту радиусом 25 м от входа в гнездо и, найдя зернышко, бежит прямо домой, делая поправку на движение Солнца по небосводу. Уровень миниатюризации нервных процессов при этом совершенно потрясающий.
Важно, что программы экономии сил работают в самых разных формах и на базе совершенно разных нервных систем вне зависимости от того, как конкретно организована нейросеть.
Про экономию сил также упоминалось в главе о вожаках и подчиненных. Суть истории в том, что далеко не все члены стаи стремятся к лидерству. Некоторые люди делают примерно такой же выбор: «Зачем мне быть главным и за что-то отвечать? У меня и так все более или менее есть. Буду работать столько, сколько нужно для того, чтобы удовлетворять базовые потребности». Это очень серьезная жизненная философия. Очевидно, что у индивидуумов, которые выбирают подобный стиль жизни, программа экономии сил врожденно очень ярко в мозге инсталлирована. При этом важно понимать, что лень, экономия сил постоянно конкурируют в мозге с массой других программ и потребностей – любопытством, радостью движений, программами социального взаимодействия, а при гиперманифестации – с голодом и обеспечением безопасности.
Состояние «я ленюсь» зачастую соответствует высокому уровню комфорта, ситуации, когда основные биологические потребности удовлетворены и можно позволить себе роскошь здесь и сейчас никуда не стремиться, ни о чем не заботиться. На синаптическом уровне при этом можно зафиксировать высокую активность «рекреационных» нейромедиаторов, таких как ацетилхолин и анандамид (к ним мы еще вернемся в последней главе).
Радость движений
Еще одна важнейшая группа потребностей связана с нашими движениями. Хорошо выполненное движение – это ценно. Моторные навыки вплетаются в самые разные программы: исследование местности, защиту территории, состязание за лидерство или полового партнера. Быстро, четко, скоординированно двигаться – очень существенный компонент успешного поведения.
Наш мозг устроен таким образом, что при достижении определенного уровня совершенства движений мы начинаем получать положительные эмоции. Нам нравится, как мы что-то делаем, и порой мы двигаемся просто для того, чтобы двигаться и подобного рода удовольствие ощущать.
Для того чтобы описать роль удовольствия от движений в полной мере, надо кратко охарактеризовать базовый набор моторных актов, которые мы реализуем.
Движения рефлекторные, возникающие в ответ на определенный стимул (стимулы); нервный сигнал идет по «открытой» рефлекторной дуге, имеющей начало и конец.
Движения локомоторные, связанные с перемещением в пространстве: шаг, бег, плавание; сигнал в ЦНС циркулирует по замкнутому контуру нейронов, и этот процесс может очень долго повторяться.
Произвольные движения, к которым относятся новые движения в новых условиях; как правило, сопровождаются мощным потоком новой информации, поступающей в кору больших полушарий; в этом случае нами движет не столько удовольствие от движений, сколько любопытство.
Автоматизированные движения, которыми управляет мозжечок и базальные ганглии; являются результатом особого двигательного обучения, которое происходит, если мы многократно повторяем рефлекторные, локомоторные и произвольные моторные акты; позволяют нам двигаться все лучше и эффективнее; являются мощным источником положительных эмоций.
Мозжечок и базальные ганглии совместно с выделяющей дофамин черной субстанцией среднего мозга подталкивают нас тренироваться, по крайней мере пока наш организм еще не очень хорошо владеет моторными навыками. Поэтому дети (и детеныши высокоразвитых животных) двигаются гораздо охотнее, чем взрослые, получают от этого большее удовольствие и заодно учатся сокращать мышцы в правильном порядке с верной скоростью и необходимой силой. Правда, они об этом не знают, но их врожденная потребность совершать движения ими настойчиво рководит (кстати, напомним, что данную группу программ П. В. Симонов отнес к потребностям саморазвития).
Рассмотрим для примера локомоцию, о которой уже довольно много говорилось в главе 3. В основе локомоторных движений – врожденно существующие замкнутые контуры нервных клеток, которые облегчают нам первые стадии обучения перемещениям в пространстве. Эти контуры работают, когда детеныш начинает ползать, ходить, бегать. Проходят дни и недели, и котенок или ребенок двигаются все увереннее, все точнее и быстрее. Исходная моторная программа совершенствуется, и мы все эффективнее достигаем цели. Иными словами, по ходу накопления опыта реализации локомоции мозжечок и базальные ганглии формируют на базе врожденных программ гораздо более совершенные и порой фантастически разнообразные навыки (спортивные, танцевально-балетные).
Как уже было сказано, произвольные движения доставляют удовольствие в значительной степени благодаря новизне. При этом даже простое произвольное движение, как правило, является комплексом последовательных и параллельных действий. Например, для того чтобы всего лишь дотянуться до какого-либо объекта, лежащего на столе, мы должны одновременно управлять мышцами плечевого и локтевого суставов, мышцами туловища, кисти плюс осуществлять визуальный и тактильный контроль результата движения (в правильном ли направлении перемещается рука, удалось ли прикоснуться к целевому объекту). Это довольно сложные программы, и если они реализуются впервые, то требуют от нейросетей коры больших полушарий (прежде всего лобной доли) мощной и генерализованной активации, очень серьезной вовлеченности в процесс (на субъективном уровне – мощной концентрации внимания). Вспомните, как сосредоточенно младенец пытается дотянуться до погремушки или вы сами стараетесь попасть ниткой в игольное ушко. Видимо, для того чтобы разгрузить кору больших полушарий от реализации столь сложных задач, в ходе эволюции возникли механизмы автоматизации произвольных (а также рефлекторных и локомоторных) движений.
Произвольное движение разворачивается в лобной доле в два этапа (об этом также уже говорилось в главе 3). Этап номер один – превращение общей двигательной программы в последовательность действий. Например, задается программа: «Хочу взять лежащий на столе карандаш». Какие действия будут входить в ее состав? Наклониться вперед, разогнуть плечо и локоть, разогнуть пальцы; затем, после прикосновения к карандашу, согнуть пальцы и руку. Информация о составляющих программу действиях не только широко распространяется (иррадиирует) по лобной доле (прежде всего по премоторной коре – поле 6 по Бродману), но и передается к двигательным областям базальных ганглиев (полосатое тело, бледный шар).
Дальше происходит второй этап запуска программы – каждое действие превращается в набор конкретных движений и мышечных сокращений. Ведь даже разогнуть локоть – это на самом деле не очень простая задача. Нужно, чтобы нейроны моторной коры (поле 4 по Бродману) по пирамидному тракту отдали команды десяткам и сотням мотонейронов спинного мозга (прежде всего, чтобы наш трицепс с правильной силой и скоростью сократился). Информацию о том, как превратить общую программу некоторого действия в очень конкретные сокращения определенных мышц, фиксирует мозжечок (точнее, его новая часть; об этом упоминалось еще в главе 1). По мере того как мы повторяем произвольные движения, базальные ганглии и мозжечок запоминают, как это делать хорошо, эффективно, четко. В итоге движение автоматизируется.
Если мы какое-то движение много раз повторили, коре больших полушарий достаточно сказать: «Хочу сделать это!» – мозжечок и базальные ганглии уже знают готовый ответ.
При этом успешное выполнение движений сопровождается выделением дофамина – медиатора, который, как вы, вероятно, помните, связан с проявлениями самых разных положительных эмоций.
Напомним, что в случае новизны дофамин вырабатывают нейроны, которые находятся в вентральной покрышке среднего мозга. В случае удовольствия от движения дофамин синтезируется клетками черной субстанции среднего мозга. Аксоны клеток черной субстанции (точнее, ее дофаминергической компактной части) идут в базальные ганглии – скорлупу и хвостатое ядро, входящие в состав полосатого тела (стриатума). Можно предположить, что человек, у которого черная субстанция вырабатывает много дофамина, не только двигательно более активен, ему еще и нравится двигаться. Нравится танцевать, заниматься спортом. Или подражать кому-то – и тоже радоваться (вспомним главу о зеркальных нейронах).
Введение молекул (психомоторных стимуляторов), активирующих эту систему, усиливает двигательную активность и радость движений. Но, как легко догадаться, такие соединения (амфетамины, например) являются одновременно весьма серьезными наркотиками. Кстати, белые крысы при введении умеренных доз амфетаминов тоже начинают много и «радостно» двигаться (в качестве проявлений «радости» специалисты, занимающиеся физиологией поведения, рассматривают короткие, быстрые перемещения в пространстве, внезапные прыжки, более характерные для игр детенышей – но не для взрослого и солидного грызуна). Что-то подобное наблюдается также у крыс и человека при действии малых доз алкоголя, которые с высокой вероятностью способны вызывать психомоторную стимуляцию через активацию дофаминергической системы мозга (об этом мы еще поговорим в главе 12).
Если компактная часть черной субстанции повреждается (к сожалению, это довольно распространенная проблема), возникает заболевание, которое называется паркинсонизм. При этом у человека постепенно развиваются двигательные нарушения. При паркинсонизме в качестве лекарственных препаратов используют молекулы, похожие на дофамин (агонисты рецепторов дофамина), либо, чаще, молекулы, превращающиеся в мозге в дофамин («предшественники дофамина», это прежде всего L-дофа).
Радость движения – дофаминовая радость. Гулять, бегать, танцевать или, как в Китае, заниматься ушу – это все стимуляция выделения дофамина, способ получать положительные эмоции и противостоять депрессии.
Осваивая новые движения, мы в любом возрасте способны очень мощно активировать нейросети, что приносит им громадную пользу, улучшает внимание, память и даже позволяет противостоять нейродегенерациям.
Игровое поведение
Дофамин обеспечивает львиную долю наших положительных эмоций. Это эмоции, связанные с движениями, новизной и, следовательно, с программами игры. Напомним, что игровое поведение, тренировку двигательных и социальных навыков П. В. Симонов поместил в группу программ саморазвития.
Зачем котенок бегает за бумажкой, а козленок просто бегает? Они тренируются: котенку ловить мышь, козленку убегать от волка. Сами они об этом, конечно, не знают, но их базовая генетически и эволюционно заданная программа очень даже в курсе. И «платит» им за такое правильное поведение и двигательное обучение дофамином, положительными эмоциями, в том числе описанными в предыдущем разделе. Да, котенку и козленку нравится бегать, резвиться. В случае маленьких Homo sapiens мы постоянно наблюдаем то же самое, и ребенок может повторять и повторять некий комплекс движений (например, полсотни раз за 15 минут скатиться с горки на детской площадке). Зачем мальчики и девочки так делают? А они тренируются, и им это нравится.
С возрастом нервная система хорошо отрабатывает моторные навыки, повторение движений становится для большинства взрослых не так значимо. И предложение ребенка: «Папа, мама, давайте побегаем-попрыгаем!» – вызывает у зрелого мозга недоумение: «Зачем, я и так все это умею…» У скучного взрослого частенько уже доминируют программы экономии сил, лени (грустный смайлик). Впрочем, есть счастливчики, сохраняющие радость движений и двигательной новизны до седых волос, – они готовы ходить в походы, играть по воскресеньям в футбол и танцевать в 60–70 и даже 80 лет!
Но движение – только один из компонентов игрового поведения. На самом деле все, как всегда, сложнее. У социальных существ во время игр, в которые вовлечены детеныши, отрабатываются также элементы территориального поведения, иерархического поведения, ухаживания. Козлята учатся бодаться и одновременно – оценивать силы противника. Ведь, живя в стаде, важно понимать, что с более мощным самцом связываться не стоит. Это касается и детенышей хищников, которые друг на друге тренируют не только смертельный укус и прочие врожденные в основе стереотипы индивидуальной охоты, но и навыки группового преследования добычи, ритуалы установления иерархии, порой – программы полового и родительского поведения.
В человеческом обществе игра колоссально важна, и мы, взрослея, очень долго продолжаем играть, формируя, отрабатывая и эксплуатируя навыки социального взаимодействия. Этот чрезвычайно значимый компонент поведения вновь базируется на дофаминовом подкреплении.
В игре мы узнаем много нового, в процессе игры все происходит почти всерьез, на фоне мощных эмоций (например, мы побеждаем!). Наконец, программы и реакции, освоенные по ходу игры, позже легко можно использовать в реальной жизни.
Голландский философ Йохан Хёйзинга[[52] ] настолько проникся значимостью игры, что в середине XX века написал книгу «Человек играющий»[53] о том, как важна игра в истории человеческой цивилизации. Он отмечал, что игра не может быть сведена к феноменам культуры, она древнее и наблюдается еще у животных. Более того, сама культура (речь, миф, наука) во многом имеет игровую природу. Сущность игры Й. Хёйзинга определял как несерьезность, как «свободное действие» (поскольку она лишена принуждения); ей предаются в свободное время и в особом игровом пространстве. Вместе с тем игра подразумевает строгий внутренний порядок (ритуалы, правила) и определенное игровое сообщество (участники игры). Игровым поведением, «карнавализацией» жизни занимался и русский философ, культуролог М. М. Бахтин[[54] ].
Реально это означает, что игровое поведение – особая и очень важная функция нашего мозга, которая не сводится к удовлетворению других биологических потребностей. Прекрасно, что игра есть; и одни игры просто делают наше существование более разнообразным и интересным, в то время как другие готовят к самым значимым событиям жизни (вплоть до любви и смерти).
Груминг, поддержание чистоты тела
С дофамином связано и такое поведение, как груминг. Мы совершаем некие движения, связанные с поддержанием чистоты тела, и получаем при этом массу дофаминового удовольствия. Всласть почесаться – это счастье, а быть лишенным такой возможности, когда где-то свербит, – настоящая мука.
Напомним, что груминг П. В. Симонов отнес к витальным потребностям и изначально термин «груминг» подразумевал прежде всего уход за лошадьми. Позже зоопсихологи и зоологи распространили это понятие на любые формы ухода за телом.
Конечно, груминг не столь жизненно необходим, как еда, питье или дыхание. Но если человек или животное не будут умываться и следить за шерстью (перьями), то через какое-то время их органы чувств зарастут коркой грязи. Ухудшатся зрение, слух, на поверхности тела поселится масса паразитов, и грязнуля падет жертвой блох, вшей, клещей. Так что биологически груминг, безусловно, оправдан и витально важен.
Интересно, что, как и многие другие поведенческие реакции, груминг может быть подхвачен какими-то более сложными программами и использован не по прямому назначению, а в качестве ритуала.
В частности, выше уже были описаны варианты ритуального груминга в крысином и в обезьяньем сообществах. В обоих случаях уход за другой особью связан с доминированием, причем, что весьма забавно, с прямо противоположным знаком. У крыс тот, кто грумингует, – доминант, а подчиненный должен радостно попискивать, всем своим видом показывая: «О, как я счастлив, что ты меня вылизываешь». У обезьян все наоборот: тот, кого чешут и кому перебирают шерсть – главный, а тот, кто делает вожаку груминг, счастлив, что его допустили «к телу» и его статус в глазах остальных членов стаи растет как на дрожжах.
Как любое врожденно важное и значимое действие, проявления груминга интересуют и вдохновляют деятелей искусства. Художник Эдгар Дега, например, любил рисовать женщин, которые вытираются или причесываются, и его пастели – всемирно признанные шедевры. Всем с детства известное стихотворение о Мойдодыре: «Надо, надо умываться по утрам и вечерам» – воистину апофеоз груминга! Оно имеет огромное воспитательное значение, ведь в финале ребенку показывают пример для подражания, и он радостно и охотно подражает.
И конечно же, существует масса товаров, связанных с уходом за телом. Впрочем, это касается любой биологической потребности. Если та или иная врожденная и эволюционно обусловленная программа существует, то для ее удовлетворения «сам Дарвин велел» создавать и продавать специфические товары. Ну а когда в рекламе к предмету ухода за телом, волосами и т. п. «присоединяется» социальный успех или высокая степень половой привлекательности, товар обязательно купят. Большое количество потребителей последует за этой рекламой, никуда не денется – не жить же с прыщами, запахом пота, небритыми и грязными…
«Рефлекс свободы»
Есть еще один важнейший комплекс программ, связанный с движениями и дофамином. Это программы свободы («рефлекс свободы»), которые П. В. Симонов отнес к потребностям саморазвития. Ну а термин «рефлекс свободы» принадлежит еще И. П. Павлову, который, очевидно, именовал группами безусловных рефлексов то, что мы сейчас называем биологическими потребностями (в пище, безопасности, размножении, свободе и др.).
Очерк И. П. Павлова «Рефлекс свободы» написан в 1917 году, между Февральской и Октябрьской революциями. Суть его в том, что свобода – это отдельная ценность, отдельный вид положительного подкрепления. Если нас (или лабораторное животное – Павлов приводит в пример своих собак) лишают свободы, то это отрицательное подкрепление, появляются негативные эмоции. Биологически это понятно и целесообразно, ведь если в природе жук попал в яму, а олень зацепился рогами за кусты, то им нужно срочно освобождаться, иначе умрешь от жажды и голода или съест хищник. Жук и олень об этом не знают, но знает их врожденная программа, которая делает это ограничение в свободе передвижения невыносимым. Павлов писал, что у некоторых собак стремление оборвать привязь, выбраться из экспериментальной камеры настолько велико, что они не подходят для участия в экспериментах по изучению условных рефлексов. Свобода – это особая ценность, и для разных индивидуумов ее значимость тоже различна (варьирует уровень «свободолюбия»).
Лишение свободы является для человека очень существенной неприятностью и повсеместно принято как социально одобряемый способ наказания за серьезные проступки.
Можно было бы, например, лишать преступника на две недели еды, или бить током в течение нескольких часов, или публично пороть. Но в большинстве стран в XXI веке это считается негуманным, на площадях кнутом не порют. А вот лишить свободы по закону можно запросто, система наказаний к этому адаптирована, и РФ занимает одно из первых мест в мире по проценту заключенных от общей численности населения (21-е место на начало 2020 г.). Множество произведений искусства апеллируют к этой ситуации и показывают нам, как во всех отношениях неприятно быть несвободным. Недаром великий Пушкин написал «Сижу за решеткой в темнице сырой». Вывод: не нарушайте законы, чтобы не посадили, потому что при ограничении свободы обязательно появятся сильные отрицательные эмоции.
Свобода важна, но, как и любая потребность, конкурирует с другими программами. Например, довольно часто встает дилемма: еда или свобода – что важнее? Работа в офисе с 9 до 18 часов за стабильную зарплату или фрилансерство без всякой гарантии заработка? Выйти замуж за любимого, но пока бедного, или все же за богатого (в надежде, что «стерпится-слюбится»)? Человек при подобном выборе делает попытку осознать: «Что же для меня в жизни главное? Золотая клетка или все-таки свобода + любовь / интересная работа?» Как правило, пока банально не хватает еды, мечтают о золотой клетке, но в клетке (например, офис со строгой иерархией и дресс-кодом) со свободой приходится распрощаться, и в клетке начинают мечтать о воле… Психологи и философы исписали тома, объясняя, что в этой цикличности и кроется одна из главных тайн нашей жизни, один из главных ее движителей и алгоритмов. Действительно, на смену удовлетворенной потребности тут же приходит другая, а за ней «в очереди» стоит еще десяток программ, только и ждущих, когда удастся взойти на «капитанский мостик» нашего мозга и наконец-то «порулить» поведением.
В обществе, избыточно стиснутом традициями, бюрократией, экономическими и политическими неурядицами, свобода для массы людей (особенно молодых) порой оказывается так важна, что хочется ее реализовать хотя бы в ритуальной форме. И тогда возникают такие странные, но показательные феномены, как флешмобы и монстрации. Монстрация – выход на площадь с бессмысленными, но внутренне позитивными лозунгами – несомненно, приносит участникам заряд положительных эмоций, хотя бы на время создавая ощущение: «Я свободен!»
Глава 12. Потребности и медиаторы
Синаптические механизмы работы мозга
В последней главе мы попытаемся обобщить и дополнить ту информацию о синаптических механизмах работы мозга, которая рассеяна по предыдущим главам. Речь идет прежде всего о тех молекулах, с помощью которых передаются сигналы в нервной системе, то есть о медиаторах (нейромедиаторах).
Ведь если мы понимаем, какие медиаторы (а точнее, нейромедиаторные и гормональные ансамбли) работают в случае проявления той или иной потребности, того или иного психического процесса, мы можем более эффективно искать пути фармакологического управления этими потребностями и этими процессами.
Конечно, во многих случаях это возможно только до определенной степени. Еще важнее корректировать уровень потребностей в случае патологии. Действительно, любая потребность может превращаться в свой «болезненный» вариант. Если она выражена слишком слабо – плохо, если слишком сильно – еще хуже. Некоторые слишком сильно проявленные потребности – это уже мании. Поэтому знания о нейромедиаторных рычагах управления мозговыми центрами крайне важны.
Как вы помните, мозг можно упрощенно разделить на три зоны: стволовые структуры, мозжечок и большие полушария. К стволовым структурам относятся продолговатый мозг и мост, средний мозг, таламус и гипоталамус; внутри больших полушарий прячутся базальные ганглии – и все они связаны с теми или иными биологическими потребностями, с их генерацией либо с реализацией программ, направленных на их удовлетворение.
При этом чем сложнее и тоньше биологическая потребность, тем более рострально, то есть в более передней зоне мозга (rostrum – «нос»), располагаются отвечающие за нее зоны. Действительно, в процессе эволюции мозг развивался вперед и в стороны. Современным языком можно сказать, что постоянно происходил «апгрейд» нервной системы. Причем эволюция идет именно как частичный апгрейд: старое оборудование чаще всего не выкидывается, а дополняется новым. К структурам, возраст которых сотни миллионов лет, добавлялись новые зоны, возрастом сотни тысяч лет. В итоге наш мозг – это не компьютер последней модели, а древний IBM-286, который сотни раз улучшали, и сейчас уже никто толком не помнит, что там внутри, в самой серединке. Главное – работает!
При описании потребностей в нашей книге чаще всего упоминались две структуры: гипоталамус и миндалина. Давайте еще раз подчеркнем их значимость. Гипоталамус – нижняя часть промежуточного мозга, находится в самом центре головы. С ним мы связываем шесть важнейших центров потребностей: голода и жажды (средняя область гипоталамуса – серый бугор), полового и родительского поведения (передний гипоталамус), страха и агрессии (пассивно- и активно-оборонительного поведения; задний гипоталамус). Миндалина работает в паре с гипоталамусом – где-то корректирует его, а где-то им управляет (например, в ситуациях выбора «беги или дерись»). Миндалина располагается в глубине височной доли и относится к базальным ганглиям – серому веществу, которое спрятано внутрь больших полушарий. Это эволюционно более новая структура, чем гипоталамус. С миндалиной связаны некоторые биологические потребности, которые в гипоталамусе вообще не прослеживаются. В основном это различные зоосоциальные программы, такие как стремление доминировать, территориальное поведение, эмпатия. Все это – макроуровень, уровень обширных нервных структур, и в случае повреждения тех или иных зон мозга мы имеем дело с серьезными изменениями выраженности соответствующих потребностей.
Если пойти глубже, на уровень нейросетей и отдельных нейронов, то обнаруживается, что управление потребностями здесь тоже возможно. Напомним, что по нейронам сигналы передаются в виде электрических импульсов и на этот процесс точно, избирательно повлиять весьма сложно. Впрочем, с помощью оптогенетических методов это получается все лучше и лучше, хотя до клинического применения еще далеко. Ну а используемые в медицинской практике технологии вроде глубокой стимуляции мозга (DBS – deep brain stimulation) или транскраниальной магнитной стимуляции (TMS – transcranial magnetic stimulation) все-таки остаются недостаточно избирательными, воздействуя одновременно на активность многих миллионов нейронов.
Однако между нейронами сигналы передаются в контактах-синапсах химическим путем за счет выделения веществ-медиаторов. Это тот механизм, на который можно воздействовать более эффективно. Передача сигнала, как правило, происходит на конце аксона (реже это наблюдается по ходу аксона в особых его расширениях – варикозах; иногда медиатор, кроме того, «растекается» по межклеточному пространству, окружающему синапс, реализуя экстрасинаптические эффекты). Принимающей частью в синапсе обычно служит дендрит или тело следующей клетки.
В настоящее время физиологами и фармакологами открыто множество способов активации либо торможения работы синапсов путем влияния на процессы, реализуемые медиаторами.
Передача сенсорной информации, формирование двигательных команд, корректировка состояния внутренних органов, память – все это осуществляется с использованием тысяч и миллионов синапсов. В каждом нервном центре те или иные медиаторы передают потоки сигналов. Это справедливо и в отношении центров потребностей, эмоций, их влияния на весь остальной мозг. Нейроны центров потребностей, выделяя те или иные химические вещества, во многом управляют нашей психикой (по крайней мере, пытаются управлять), одновременно конкурируя друг с другом.
Область потребностей является очень специфической стороной деятельности мозга. Медиаторы, которые больше нигде себя не проявляют, часто связаны именно с центрами потребностей, и это очень удобно. Действительно, если бы все потоки информации обслуживала лишь пара медиаторов (один возбуждающий, другой – тормозный), то на работу нервной системы было бы очень сложно влиять с помощью фармакологических препаратов: сплошные побочные эффекты. Так, кстати, случается, когда мы имеем дело с сенсорными системами. Почти все сигналы, возникающие в органах чувств, передаются в ЦНС при помощи выделения глутаминовой кислоты. И отдельно повлиять на слух, отдельно на зрение, отдельно на кожную чувствительность крайне сложно. А вот у медиаторов, связанных с потребностями: дофамином, норадреналином, серотонином, – наблюдается разделение функций.
Надеюсь, к концу книги вы уже хорошо представляете, как работают отдельные синапсы (их в нашем мозге – многие триллионы). Посчитаем: у человека около 90 млрд нейронов, и при этом каждый образует в среднем пять-десять тысяч синапсов.
В итоге общая цифра получается огромной, что очень важно, поскольку именно синапс является элементарной структурно-функциональной единицей нашего мозга. Не нейрон, а именно синапс. Чем больше синапсов, тем «умнее» мозг и сложнее информационные процессы.
Электрический импульс, распространяясь по мембране, запускает выделение вещества-медиатора из небольших пузырьков-везикул в синаптическую щель (вновь обратимся к рисунку 1.1). На следующем шаге молекулы медиатора, быстро преодолев узкое межклеточное пространство, воздействуют на чувствительные белки-рецепторы, характерные для поверхности клетки-мишени. Если это возбуждающий нейромедиатор и если воздействие окажется достаточно сильным, такая клетка генерирует импульс, и он бежит дальше. В этом случае сигнал о некой потребности имеет шанс повлиять на кору больших полушарий и, значит, на поведение целостного организма.
Даже такое упрощенное описание показывает, что существуют достаточно очевидные пути и способы эффективного изменения работы синапса. Так, можно вводить химические вещества (рис. 12.1, внизу), похожие на медиатор («агонисты»), или вещества, мешающие медиатору действовать на рецепторы («антагонисты»). В первом случае произойдет активация, а во втором – ослабление синаптической передачи информации (поскольку не все рецепторы будут доступны для медиатора). Особый путь – влияние на свойства белков-рецепторов и их количество (например, за счет включения либо выключения генов – фрагментов ДНК, кодирующих рецепторные белки). Целый ряд механизмов, которые позволяют усилить работу синапсов, обусловлен подавлением систем инактивации медиаторов (рис. 12.1, вверху). В состав таких систем в разных синапсах входят белки-ферменты или белки-насосы (на аксонах либо в глиальных клетках), которые удаляют молекулы медиатора из синаптической щели, прекращая их контакт с рецепторами. Интересно и важно, что молекулы агонистов и антагонистов, как правило, имеют дополнительные элементы, защищающие их от инактивации, позволяющие взаимодействовать с рецептором более длительное, чем сам медиатор, время.
Рис. 12.1. Основные пути фармакологических влияний на активность синапса. Вверху на рисунке цифрами отмечено воздействие на систему инактивации: блокада белков-ферментов, разрушающих медиатор (1) и белков-насосов, переносящих медиатор обратно в аксон (2) либо в глиальную (вспомогательную) клетку (3).
Внизу на схеме показан белок-рецептор (А) на мембране клетки-мишени и присоединение к нему медиатора (Б), агониста (В), антагониста (Г). В молекулах агониста и антагониста имеются защитная часть (вверху, мешает инактивации) и ключевая часть; у агониста она такая же, как у медиатора, и активирует рецептор, у антагониста – позволяет занять рецептор, но срабатывания рецептора не происходит (конкуренция антагониста и медиатора)
Во всех этих случаях на уровне целостной работы мозга и психических процессов мы можем получить усиление либо снижение потребности, а также эмоций, связанных с ее удовлетворением или с неудовлетворением.
Синапсы, медиаторы и их рецепторы (а последние обнаруживаются не только в составе синапсов и не только на мембране нейронов) являются основной мишенью психофармакологии. Это важнейшая область не только медицины, но и человеческой культуры вообще, поскольку попытки так или иначе повлиять на работу мозга, активизировать либо затормозить определенные его функции сопровождают всю историю нашей цивилизации.
Эмоции и выбор поведенческих программ
Рассмотрим схему на рис. 12.2. На ней показано, как центры потребностей встраиваются в общее поле работы мозга и как их деятельность отражается на других психических и нервных процессах.
Рис. 12.2. Взаимные связи центров биологических потребностей, сенсорных центров, формирующих стимулы, усиливающие или ослабляющие потребности (*), а также центров положительных (**) и отрицательных (***) эмоций, реагирующих на результаты поведения. Эмоциональный фон, в свою очередь, определяет процессы формирования памяти в коре больших полушарий, изменяет «рейтинг» поведенческих программ
Важно, что центр каждой потребности в любой момент времени характеризуется некоторым уровнем активности. Например, здесь и сейчас очень сильно хочется есть, чувство безопасности почти удовлетворено, центры любопытства заскучали, а либидо вообще помалкивает. То есть существует что-то вроде «меню» потребностей, с которым дальше имеют дело высшие центры коры больших полушарий (прежде всего лобные зоны). При этом активность центра каждой потребности зависит от значительного числа факторов и обстоятельств. От каких конкретно? Прежде всего от генов, полученных каждым из нас от своих родителей; очень значим гормональный и цитокиновый фон, а также сенсорные сигналы из внешней (экстерорецепция) среды и внутренней (интерорецепция) среды организма. Наконец, большую роль играет индивидуальная история каждого из нас, как пренатальная – до рождения, так и постнатальная – после появления на свет (так, по ходу повествования уже не раз подчеркивалась важность импринтинг-подобных процессов, состояния здоровья в первые месяцы жизни и др.).
Некоторые факторы активируют потребность, другие ее ослабляют (на рис. 12.2 отмечено одной звездочкой). Соответственно, если центр потребности достаточно возбужден, у него есть шанс получить управление поведением организма. В какой-то момент мозг, «консилиум» зон лобной коры, решит, что в данную минуту важнее всего, например, пищевая потребность, или потребность в безопасности, или любопытство. Решит, что здесь и сейчас именно эта цель – самая главная. И скажет: «Ну что ж, давайте запускать поведенческие программы!» Это будет означать, что сигналы из центра самой актуальной потребности, пройдя через лобную кору и активировав двигательную память (информацию о том, каким конкретно способом, набором действий можно удовлетворить потребность), запустят реальное поведение. И вот мы уже начинаем сокращать мышцы, перемещаться в пространстве целиком или хотя бы отдельными участками тела.
Следующий этап – ключевой: результаты поведения. В зависимости от того, достигли мы успеха или потерпели неудачу (либо хотя бы приближаемся к цели или удаляемся от нее), итог будет диаметрально противоположен. Если мы что-то сделали правильно и удовлетворяем, скажем, пищевую потребность (например, сорвали яблоко и едим), сигналы от вкусовой системы и от желудка, который стал наполняться, начинают тормозить центр голода. Это ослабление потребности на субъективном уровне воспринимается как положительная эмоция (отмечено на рис. 12.2 двумя звездочками). Положительная эмоция – это само по себе хорошо, мы радуемся жизни, чувствуем, что она, похоже, удалась!
Но это далеко не все. С точки зрения глобальных, системных принципов работы нервной системы самое важное в положительных эмоциях то, что они создают базу для формирования памяти.
На фоне положительных эмоций мозг, и прежде всего кора больших полушарий, запоминает те поведенческие программы, которые привели к успеху.
Если кора уже знала эти программы, они становятся для мозга более предпочитаемыми, повышается их «рейтинг», вероятность дальнейшего выбора.
Если же поведение не привело к успеху, желудок так и остался пустым, а на язык ничего вкусненького не попало, то потребность будет продолжать нарастать. Это субъективно воспринимается как негативные эмоции (отмечено на рис. 12.2 тремя звездочками). На фоне таких эмоций программы, оказавшиеся неудачными, будут подтормаживаться, их «рейтинг» будет падать, и в дальнейшем они будут выбираться с меньшей вероятностью.
Таким образом, в нервной системе существует конкуренция двух уровней информации. Первый из них – это потребности. Оборонительное поведение «воюет» с исследовательским, половым, пищевым, подражательным и т. д. Должен произойти выбор того, что еще один великий российский физиолог, современник И. П. Павлова, Алексей Алексеевич Ухтомский назвал «доминантой».
Второй уровень конкуренции – когда уже выбрана потребность и соревнуются программы, которые эту потребность могут удовлетворить. В этом случае каждая программа стремится «повести за собой» наше поведение и, если получится, заслужить «дополнительные баллы». Ведь чем больше «рейтинг» программы, тем чаще она будет присутствовать в наших нейросетях в активной форме.
Видимо, таково «предназначение» каждой программы поведения как некой информационной сущности, и это чрезвычайно похоже на логику эволюционного процесса. Только в истории с эволюцией за ограниченные ресурсы (солнечная энергия, питательные вещества) конкурируют генетические «конструкты» – особи, популяции, биологические виды… И неудачники вымирают. В случае поведенческих программ идет «борьба» синаптических контактов: увеличение рейтинга программы означает, что реализующие ее синапсы передают сигналы более эффективно, тормозя относительно слабые информационные потоки (конкурирующие программы и синапсы).
Особый вопрос: за счет чего синапс (и нейросеть в целом) начинает работать эффективнее? Ответ на него ищет (и успешно находит) особый, очень важный раздел нейробиологии – физиология памяти, описывая «пластические» перестройки контактов между нейронами: усиление синтеза медиаторов, увеличение количества рецепторов на мембране клетки-мишени. Зафиксировано физическое разрастание интенсивно «обучающихся» и «набирающих баллы» за счет успешного поведения синапсов – увеличение площади контактирующей с аксоном мембраны клетки-мишени или возникновение на ней особых выростов – дендритных шипиков. В активно функционирующих нейросетях могут возникать новые синапсы (тогда говорят о синаптогенезе de novo), для чего клетки-мишени выделяют особые белковые молекулы – факторы роста нервов (NGF, BDNF, GDNF и другие), провоцирующие ветвление аксонов и формирование у них дополнительных отростков-коллатералей. Возможен даже нейрогенез – возникновение новых нейронов из стволовых клеток, хотя данный процесс обнаруживается уже не во всех, а только в строго определенных областях мозга, способных к обучению (обонятельная система, гиппокамп).
Схема, представленная на рис. 12.2, связывает потребности, эмоции, обучение и позволяет зациклить нервные процессы, демонстрируя, что наше поведение – практически непрерывный континуум, который длится, длится и длится.
Когда мы удовлетворяем одну потребность, на очереди стоит вторая, удовлетворили вторую – подступает третья. Это позволяет человеку в норме интересно и позитивно существовать в окружающем мире и уж точно не скучать.
В нейросетях, связанных с конкретными потребностями, работают сложные и различающиеся по составу ансамбли нейромедиаторов. Именно они обеспечивают генерацию как положительных, так и отрицательных эмоций. Значение эмоций, во-первых, как подкрепляющего фактора, на фоне которого идет обучение, во-вторых, как фактора, который информирует мозг об успехе деятельности, дает обобщенную оценку итогам поведения, широко обсуждается в физиологической, психологической, философской литературе.
Так, академик П. В. Симонов, на чью классификацию потребностей мы постоянно опирались, много писал о подкрепляющей и оценочной функции эмоций. Павел Васильевич выделял шесть базовых эмоций, которые можно зарегистрировать не только у любого человека, но и при стимуляции мозговых структур высокоразвитых экспериментальных животных (обезьяны, собаки): радость, горе, страх, гнев, удивление, отвращение. Если сравнивать их друг с другом, то очевидно, что первые две эмоции характеризуют глобальный успех либо неудачу деятельности; остальные связаны с более конкретными потребностями. Так, страх и отвращение являются компонентами пассивно-оборонительных реакций, гнев – проявлением агрессии, удивление – важнейшим участником исследовательских программ.
В качестве примера более детализированной классификации можно привести систему американского психолога Роберта Плутчика[[55] ], выделившего восемь базовых эмоций: радость, доверие, страх, удивление, печаль, неудовольствие, гнев, ожидание – и разместившего их по кругу в виде лепестков цветка. На следующем шаге он присоединил к каждой из базовых эмоций еще две ее градации с более высокой и более низкой интенсивностью (скажем, ужас-страх-опасение или изумление-удивление-отвлечение). Наконец, для каждой очередной пары базовых эмоций в «цветке» он зафиксировал промежуточное состояние (между радостью и доверием – любовь; между гневом и ожиданием – агрессия). Итого – 32 варианта. Впрочем, все они так или иначе «привязываются» к одной или нескольким биологическим потребностям. Об этом писал и сам Р. Плутчик, именуя свою концепцию психоэволюционной теорией эмоций.
Роберт Плутчик в значительной мере базировался на клиническом материале, однако указывал, что его подход основан на таких компонентах поведения не только человека, но и животных, как ориентация, исследование, воспроизводство, разрушение препятствий, отвержение, подчеркивал генетическую основу эмоций. Читатель же, конечно, легко заметит параллели между классификациями П. В. Симонова (физиолога мозга, нейрофизиолога) и Р. Плутчика (психолога, психотерапевта, психиатра).
Здесь следует подчеркнуть существование еще одного важнейшего нейробиологического понятия – подкрепления. Этот термин также ориентирован на результат поведения, деятельности организма.
Если удалось совершить что-то важное, полезное, мы получаем положительное подкрепление, связанное с положительными эмоциями.
При неудаче мы говорим об отрицательном подкреплении, связанном с негативными эмоциями. Наиболее существенные категории положительных и отрицательных подкреплений наша нервная система детектирует врожденно (скажем, еда и боль) и старается так организовать поведение, чтобы чаще получать положительные подкрепления и реже – отрицательные.
При этом позитивные эмоции возникают тогда, когда нам не только удается достичь положительного подкрепления, но и в результате правильно и вовремя запущенных поведенческих программ избежать подкрепления отрицательного. И наоборот, негативные эмоции – это результат не только действия отрицательных подкреплений, но и реакция на «упущенные» положительные подкрепления.
Позитивные эмоции возникают уже тогда, когда вероятность достижения положительного подкрепления либо вероятность избегания отрицательного подкрепления растет; негативные эмоции легко вызывает само приближение отрицательного подкрепления и даже незначительные неудачи на пути к положительному подкреплению. Академик П. В. Симонов использовал эту логику работы нервной системы для создания своей общеизвестной «потребностно-информационной теории эмоций».
Важнейшие медиаторы, связанные с эмоциями
Какие же медиаторы отвечают за генерацию положительных эмоций и работают в центрах биологических потребностей? Вот он, список этих важнейших молекул: дофамин, норадреналин, опиоидные пептиды, серотонин, ацетилхолин, анандамид. Выделение данных веществ соответствует моментам удовлетворения потребностей. Конечно же, существуют их антиподы, связанные с отрицательными эмоциями, фрустрацией, неудачами: эндозепины, нейропептид PPI, фрагменты холецистокинина, ноцицептины.
В современной нейрофизиологии и нейрофармакологии ситуация такова, что медиаторы негативных переживаний изучаются довольно мало. В основном исследуются соединения, обусловливающие положительные эмоции. Это в значительной степени определяется проблемами и задачами практической наркологии.
Если взять вещество, похожее на медиатор, вызывающий положительные эмоции, способное проходить из крови в мозг через гематоэнцефалический барьер и притом устойчивое к разрушительному действию ферментов, это вещество с высокой вероятностью окажется наркотиком.
Наркотик – молекула, продуцирующая сильные позитивные эмоции самим фактом попадания в мозг. В этом случае очень быстро развивается весьма устрашающая ситуация: нервная система вдруг обнаруживает, что для получения удовольствия и даже эйфории вовсе не нужно совершать никакой реальной деятельности. Не нужно есть, узнавать новое, любить… Достаточно принять таблетку или уколоться.
Наркотик словно «черный ход» в центры положительных эмоций, центры потребностей, причем его использование очень быстро ведет к патологическому обучению, выработке навыков получения позитивных эмоций искусственным и травматичным для мозга способом.
Итак, на фоне наркотика обнаруживается, что есть «химическая» замена реальному поведению, реальной жизни – так формируется психологическая зависимость. Однако параллельно протекают и еще более глубинные процессы: работа дофаминовых, эндорфиновых, ацетилхолиновых синапсов, подвергающихся повторным атакам молекул, похожих на «родной» (эндогенный) медиатор, быстро нарушается, ухудшается. Синапс теряет рецепторы, снижает синтез медиатора, «ожидая» очередной дозы наркотика. Так развиваются физиологические привыкание и зависимость. Привыкание означает, что со временем необходимо повышать дозу препарата для достижения того же эффекта. Зависимость обнаруживает себя в форме синдрома отмены: при попытке отказаться от наркотика вдруг обнаруживается, что без него центры положительных эмоций работают крайне плохо, развиваются тяжелые депрессивные состояния (абстинентный синдром), порой осложненные болевыми ощущениями (как в случае морфина и героина).
Перетерпеть абстинентный синдром, неделями и месяцами ожидая восстановления синапсов, очень непросто. В ряде случаев может оказаться, что нейроны в центрах удовольствия повреждены необратимо, и тогда человек остаток жизни будет проживать на депрессивном фоне с искусственно «сбитым» балансом центров положительных и отрицательных эмоций.
Сейчас поговорим подробнее о медиаторах положительных эмоций и сходных с ними по химической структуре наркотических и лекарственных препаратах несколько подробнее.
Норадреналин – это молекула, связанная со стрессом, потенциальной или реальной опасностью, и те положительные эмоции, которые она вызывает, можно определить как ощущение преодоления препятствий, чувство победы, азарта, успешного избегания отрицательного подкрепления.
Дофамин очень явно себя проявляет там, где удовлетворение потребности связано с движением. Если нужно активно шевелить руками и ногами, причем по ходу этого интенсивного движения, бега человек достигает какой-то цели, некоторого положительного подкрепления, удовлетворяет определенную потребность, то сопутствующие эмоции наверняка имеют дофаминовую природу.
Опиоидные пептиды, энкефалины и эндорфины, в отличие от дофамина, как правило, связаны с ситуациями, когда после удовлетворения потребности и получения положительного подкрепления наблюдается некоторое «поведенческое затихание» (еда, секс). Иными словами, если после всего прекрасного, что с вами случилось, хочется бежать по улице и кричать: «О, как мне хорошо!» – то это дофамин. Если же вы тихо лежите в углу и вяло думаете: «Да-а-а-а, это было прекрасно», тут, конечно, работают эндорфины.
Действие наркотиков, похожих на дофамин, как уже упоминалось, обладает четкими признаками психомоторной стимуляции: помимо позитивных эмоций, а порой – яркой эйфории, они активируют движения, ментальную (мыслительную) деятельность, возникает ощущение могущества, величия. К этой категории относятся амфетамины, кокаин. Серьезное нарушение функционирования синапсов при их повторном введении в организм происходит, как правило, после 20–30 приемов.
Эффекты морфина, героина (молекул, действующих на те же синапсы, где работают эндорфины)«выдергивают» человека из окружающего мира; состояние наркозависимого похоже на нахождение в теплом коконе, саркофаге, в которых человек блаженно «плавает» несколько часов, и все остальное (даже сильная боль) не имеет значения. Серьезная поломка синапсов происходит катастрофически быстро – после 5–10 приемов в случае морфина, после 2–5 приемов в случае героина.
Психологическая зависимость в случае сильных наркотиков (а молекулы, похожие на дофамин и эндорфины, относятся именно к этой категории) формируется с первого же раза.
Ацетилхолин – еще один медиатор положительных эмоций. Он связан с ощущением физиологического комфорта, с программами «лени», экономии сил, гомеостатического баланса, с ощущением безопасности. На ацетилхолин похож никотин – токсин табака, зависимость от которого обычно формируется довольно медленно – нужно выкурить многие сотни сигарет. К сожалению, никотин в чистом виде оказался в последнее время относительно доступен, что привело к всплеску его потребления (в том числе несовершеннолетними).
К этой же группе «рекреационных наркотиков» относят порой и сходные с медиатором анандамидом молекулы каннабиноидов – токсинов конопли. Вместе с тем влияние каннабиноидов на центры положительных эмоций в сравнении с никотином более выражено, что делает формирование привыкания и зависимости более быстрым, стойким, в сравнении с никотином. В некоторых случаях каннабиноиды, кроме того, способны вызывать галлюцинации; никотин может порой оказывать психостимулирующее действие; каннабиноиды усиливают аппетит, никотин его понижает.
Еще раз подчеркнем, что любая молекула, затрагивающая центры положительных эмоций, создает такое психическое состояние, на фоне которого происходит быстрое запоминание и укрепление поведенческих программ, связанных с приемом наркотика. В этом случае мы говорим о патологическом обучении, и «удалить» потом сформированные навыки из мозга крайне сложно.
Если еще раз обозреть нервные центры, связанные с потребностями и положительными эмоциями, в глаза бросается центральная роль дофамина. Несмотря на то что самая сильная эйфория – опиоидная, морфино-героиновая, основная часть нейронных контуров и синапсов положительного подкрепления использует дофамин.
Поэтому дофамин по праву можно считать главным медиатором позитивных эмоций и положительного подкрепления.
В мозге выделяются вполне определенные, фиксированные зоны, где концентрация дофаминовых нейронов высока (рис. 12.3). Из этих структур аксоны идут прежде всего в целый ряд областей больших полушарий, формируя состояния, обусловленные положительными эмоциями и положительным подкреплением.
Основная масса дофаминовых нейронов сосредоточена в ядрах среднего мозга – черной субстанции (substantia nigra) и расположенной чуть ниже вентральной покрышке (VTA – ventral tegmental area). Каждый из этих центров может самостоятельно влиять на большие полушария и регулировать процессы обучения – эволюционно более древний вариант передачи управляющих сигналов. Более эволюционно новый путь связан с проведением дофаминовых сигналов через nucleus accumbens (прилежащее ядро прозрачной перегородки).
Рис. 12.3. На схеме в верхнем левом углу показаны основные структуры, вырабатывающие дофамин: черная субстанция и вентральная покрышка среднего мозга. Цифрами отмечены их влияния на двигательные области базальных ганглиев (1), прилежащее ядро и гипоталамус (2), кору больших полушарий (3). Представлены также формулы медиаторов, наиболее значимых с точки зрения генерации положительных эмоций, и некоторых их агонистов
В мозге высокоразвитых позвоночных, птиц и млекопитающих прилежащее ядро опосредует и переключает самые разные подкрепляющие сигналы. Напомним, что эта структура, как и миндалина, относится к базальным ганглиям. Nucleus accumbens не занимается специфически какой-либо одной биологической потребностью. Он является тотальным коллектором информации об успехе, ключевым центром генерации положительных эмоций и, соответственно, важнейшей зоной, которая обеспечивает повышение рейтинга поведенческих программ.
Прилежащее ядро относят еще к вентральному стриатуму – передне-нижней области базальных ганглиев. Анатомически с ним в наиболее явной форме взаимодействуют VTA и голубое пятно (структура, которая связана с выделением норадреналина). Дальше сигналы из прилежащего ядра через ряд переключающих структур (вентральный паллидум, передние ядра таламуса) уходят в кору больших полушарий и создают состояние, способствующее запоминанию действий и навыков, которые принесли удовольствие.
В результате оказывается, что nucleus accumbens – это ключевой центр как позитивных эмоций, так и формирования наркотической зависимости.
Пути любого наркотика лежат через данную структуру.
В качестве примера приведем рассмотренную еще в начале книги биологическую потребность в пище. Когда центр голода активируется, кора больших полушарий под его давлением запускает программу поиска еды. Если живому существу удалось ее найти, откусить, проглотить, то возникают стимулы, приводящие к падению пищевой потребности, желудок наполняется, и именно это воздействует на прилежащее ядро. Но описанная цепь событий – не мгновенный процесс. Правильно диетологи нам говорят: «Ешьте медленнее, жуйте долго и многократно один и тот же кусок». Системе положительных эмоций и удовольствия необходимо время, чтобы активно заработать. Получается, если вы проглотили весь обед за несколько секунд, то этим лишили себя многих позитивных переживаний, а кора больших полушарий осталась в недоумении: «Что это было?» Отсюда мораль: если уж вы находитесь в какой-то приятной ситуации, не торопитесь, дайте прилежащему ядру время для ощущения воздействия. Ведь к нему идет очень много информации (в случае питания – от стенок желудка, вкусовых рецепторов, хеморецепторов, отслеживающих концентрацию глюкозы в крови). А прилежащее ядро, в свою очередь, передает в кору больших полушарий очень важный итог своих вычислений: «Нейроны и синапсы, работавшие здесь и сейчас, – молодцы, и все случившееся имеет смысл запомнить!»
Дофаминовые влияния вентральной покрышки среднего мозга (VTA) задают тонус прилежащего ядра. В зависимости от того, насколько VTA активна, один и тот же сигнал может восприниматься и как слабая положительная эмоция, и как почти эйфория. Важен некий базовый уровень эмоций, и если мало дофамина (или рецепторов к дофамину), то жизнь вообще мало радует, а это уже путь к депрессии.
Отметим еще один важный факт. В настоящее время целый ряд исследований показывает, что максимальная активация нейронов VTA и наиболее мощное выделение дофамина происходит в самом начале удовлетворения потребности, а то и еще раньше – в ту секунду, когда становится ясно, что потребность наверняка будет удовлетворена. Скажем, в случае павловской собаки – это момент включения условного стимула, звонка или лампочки, сигнализирующего о скором и обязательном появлении пищи. Выходит, для получения положительных эмоций от прекрасного блюда вовсе не обязательно его немедленно есть, можно (и нужно) просто некоторое время на него полюбоваться и обязательно похвалить повара.
Еще раз подчеркнем, что, кроме влияния на прилежащее ядро прозрачной перегородки, которое в случае подкрепления и эмоций оказывается очевидной «каждой бочки затычкой», любой из центров биологических потребностей эксплуатирует и более древние информационные каналы, более древние пути, напрямую идущие в кору больших полушарий. Например, у рыб и амфибий система обучения и подкрепления работает без чего-то похожего на nucleus accumbens (правда, их способность к формированию навыков и условных рефлексов сильно ограничена). В дальнейшем в ходе эволюции оказывается, судя по всему, важным сформировать этот дополнительный усилительный механизм, интегрирующий положительные эмоции, и связать его деятельность с активностью дофамина, поступающего из среднего мозга. Почему именно дофамин, можно только предполагать. Эволюция выбирает из того «меню» мутаций, которые случаются с конкретными организмами, и, видимо, кто-то из предков современных наземных позвоночных «поймал» соответствующие изменения генов. Возможно, дело в том, что дофамин оказывает более «точечные» влияния внутри ЦНС в сравнении с серотонином и норадреналином; с другой стороны, дофаминовые нейроны локализованы в довольно ограниченных зонах (в отличие от ацетилхолиновых и эндорфиновых), что делает управление их активностью более доступным…
Когда человек испытывает позитивные эмоции по самым разным поводам, на изображениях, получаемых с помощью фМРТ, «загораются» центры специфических потребностей плюс nucleus accumbens как коллектор положительных подкрепляющих сигналов. Соответственно, ощущаем ли мы сладкий вкус, рассматриваем ли фото любимой девушки, узнаем ли о том, что на наш счет перевели немного денег, или, лежа в томографе, играем в компьютерную игру – в любом случае активируются эти структуры, настолько они важны и колоссально значимы.
Дофамин как химическое соединение имеет несложную молекулу. Впрочем, большинство медиаторов тоже представляют собой маленькие шустрые молекулы, которые должны быстро пересекать синаптическую щель, иначе процессы передачи сигналов будут замедлены. Дофамин нейронов VTA значим при самых разных вариантах новизны, вплоть до творческих процессов, научных открытий, реакции на юмор. Дофамин нейронов черной субстанции важен тогда, когда мы двигаемся, а это танцы, спорт и вообще любой вариант перемещения в пространстве. А если движения плюс новизна, то тогда совсем хорошо получается!
Например, гулять по новому городу, любуясь архитектурой; играть в подвижную коллективную игру, обстоятельства которой постоянно меняются; попасть на мастер-класс по какому-нибудь виду прикладного искусства и что-то смастерить своими руками.
Вещества, похожие на дофамин
Вещества, похожие на дофамин и усиливающие работу соответствующих синапсов, являются серьезными психотропными препаратами, которые параллельно стимулируют как двигательную, так и ментальную активность, да еще и вызывают положительные эмоции. Поэтому их отнесли к группе психомоторных стимуляторов. Некоторые из них в малых дозах используются как лекарства, например при тяжелых депрессиях. Но большинство из них – серьезнейшие наркотики. Прежде всего к ним относятся амфетамин и кокаин.
Амфетамин влияет на разные компоненты деятельности синапса. Важнее всего то, что он увеличивает количество молекул дофамина, загружаемых в каждый пузырек-везикулу. В результате порция дофамина, которая выбрасывается при приходе электрического импульса, на фоне амфетамина становится больше и дофамин оказывает на рецепторы более сильное воздействие. Растет двигательная активность и скорость ментальных процессов (на фоне положительных эмоций).
Амфетамины были открыты еще в начале XX века, и при их описании ученые и медики сначала были настроены очень оптимистично: эти соединения снимают ощущения голода, увеличивают подвижность, дарят позитивные эмоции. То есть про еду забываешь, в теле образуется приятная гибкость, хочется активно двигаться и радоваться. Явное вещество счастья!
Первое, для чего амфетамины попробовали применять, – контроль веса. В целях решения вековой задачи человечества «что бы такое съесть, чтобы похудеть» амфетамины, казалось бы, идеально подходят. Но довольно быстро стало понятно, что эти препараты обладают наркотическими свойствами и на фоне их приема формируются привыкание и зависимость. Привыкание означает, что нужно повышать дозу вещества, для того чтобы при повторных введениях достигать того же эффекта. Зависимость проявляет себя тогда, когда человек пытается отказаться от препарата. При резком отказе возникает синдром отмены (абстинентный синдром), который по специфике проявлений противоположен эффектам наркотика.
Итак, наркотики – вещества, мощно и долгосрочно влияющие на работу синапса. Они серьезно деформируют, ухудшают его деятельность, а иногда даже разрушают синапсы и нейроны.
Дело в том, что большинство синапсов ЦНС (в том числе дофаминовые) врожденно «знают», с какой активностью в среднем идет передача сигналов. И если вы начинаете с помощью амфетамина усиливать этот процесс, то синапс сопротивляется. Он начинает вырабатывать меньше дофамина, на мембране клетки-мишени снижается количество рецепторов. Это и есть первопричина привыкания: для того чтобы мозг продолжал работать так, как нужно, необходимо регулярно повышать дозу. В тот момент, когда человек решит отказаться от наркотика, обнаружится, что дофаминовые синапсы без амфетамина нормально уже не работают. Не будет никакой двигательной активности, положительных эмоций, и даже мысли почти остановятся. То есть возникнет тяжелое депрессивное состояние, безвольное, с негативными эмоциями. Амфетамины, как уже было сказано, вызывают зависимость примерно за 20–30 приемов, если их принимать несколько раз в неделю. За месяц-полтора можно вполне стать амфетаминовым наркоманом.
Амфетамины прошли длинную историю, использовались в качестве психостимуляторов во время Второй мировой войны в армиях Германии и США; затем были спортивными допингами и наконец перешли в разряд запрещенных наркотических соединений – «наркотиков дискотек». В некоторых странах (но не в России) амфетамины в малых дозах используют как лекарства при определенных заболеваниях (СДВГ, нарколепсия, тяжелая депрессия и др.).
Еще более серьезная история касается кокаина, который заставляет дофамин дольше находиться в синаптической щели. Как уже отмечалось в начале главы (рис. 12.1), всякий медиатор, после того как он выделился и подействовал на клетку-мишень, через некоторое время должен быть удален с рецептора. Есть различные механизмы такой инактивации, например с помощью фермента, который появляется в щели и «выкусывает» медиатор. Но чаще всего действует так называемый обратный захват. Есть специальные белки-насосы, которые возвращают медиатор обратно в пресинаптическое окончание аксона, чтобы его повторно использовать. Это очень экономно, и именно так выключается действие дофамина – он постепенно всасывается обратно в аксон.
Кокаин останавливает этот процесс, и дофамин продолжает находиться в синаптической щели, что похоже на ситуацию, когда вы нажали на клавишу клавиатуры, а она «залипла». При этом закономерно развиваются психостимулирующие эффекты, причем в сравнении с амфетаминами кокаин меньше влияет на двигательную активность и больше – на ментальную активность, параллельно вызывая очень мощную эйфорию.
Когда древние инки или современные боливийцы жуют листики кустарника коки, то действие кокаина проявляется слабо, поскольку непосредственно в растении его концентрация невелика. А вот после того как в XIX веке выделили кокаин в чистой форме, человечеству явился опаснейший наркотический препарат. На данный момент кокаин является в мире наркотиком № 2 после героина.
Привыкание и зависимость к кокаину формируется очень быстро, при этом резко меняется структура личности человека: на фоне кокаина он становится более агрессивным, эгоцентричным, импульсивным. Абстинентный синдром сопряжен с сильнейшей депрессией.
Еще раз подчеркнем, что, несмотря на опасности, связанные с наркотиками, дофамин – прекрасное вещество, которое обеспечивает львиную долю наших положительных эмоций (эмоции, обусловленные движениями, новизной, игрой).
Прочие медиаторы, связанные с положительными эмоциями
Помимо дофамина, конечно, хотелось бы сказать «спасибо» и остальным медиаторам, связанным с положительными эмоциями.
Надеюсь, по ходу нашего повествования читатель уяснил, что норадреналин – это молекула, связанная со стрессом, потенциально опасными ситуациями, страхом, агрессией.
Когда удается избежать какой-то опасной ситуации, наш организм испытывает норадреналиновые положительные переживания.
Norepinephrine (NE – общепринятое сокращение норадреналина) одновременно является и медиатором симпатической нервной системы, и гормоном надпочечников, и медиатором центральной нервной системы. В головном мозге тела нейронов, использующих для передачи сигналов норадреналин, находятся преимущественно в структуре, которая называется голубое пятно.
В отличие от дофаминовых нейронов среднего мозга, направляющих аксоны исключительно в большие полушария, причем довольно локально, аксоны клеток голубого пятна, синтезирующих норадреналин, расходятся и ветвятся по всей центральной нервной системе. Они влияют на очень многие функции, в том числе повышают уровень бодрствования и улучшают обучение, снижают болевую чувствительность. Если удалось удачно уйти от опасности, норадреналин вызывает положительные эмоции на фоне успешного преодоления стресса. Следовательно, с норадреналином связаны ощущения победы, азарта. В спорте, в активных играх, особенно в экстремальных видах спорта, чем больше опасности, тем больше у человека выделяется норадреналина. Если вы сидите за компьютером и «отстреливаете» монстров, при этом, конечно, есть ощущение опасности, но слабенькое (хотя тоже значимое). Другое дело, когда вы прыгнули с парашютом или висите на скале над реальной пропастью. Тут норадреналина столько, что потом вы годами будете вспоминать эту ситуацию и думать, как вы круты и как вообще это было прекрасно.
Люди реально могут оказываться в зависимости от выделения норадреналина и постоянно стремиться повторить связанные с ним ощущения. Если голубое пятно мощно работает, это создает активный, азартный темперамент. То есть, если вы в принципе азартный человек и склонны к риску, значит, у вас в мозге много норадреналина и настроенных на него рецепторов. Соответственно, вы склонны ввязываться в авантюры, в том числе прыгать с парашютом, ходить на байдарках через пороги или гонять по шоссе на автомобиле с избыточно высокой скоростью.
Вещества, похожие на норадреналин, к сожалению, могут обладать наркотическим действием. Одним из самых известных таких соединений является эфедрин. Это токсин родственных хвойным растениям кустарников рода эфедра, который использовался давным-давно в традиционной народной медицине как вещество, расширяющее бронхи и являющееся кардиостимулятором. Эфедрин также помогает против насморка, сжимая сосуды носовой полости.
На современном уровне развития медицины уже нет необходимости в использовании эфедрина, потому что разработаны гораздо более специфические молекулы, которые влияют только на бронхи, только на сосуды, только на сердце. Эфедрин в итоге сейчас в основном выведен из списка лекарственных препаратов, но как наркотик продолжает оставаться актуальным. Эфедрин, похожий на него катинон (токсин кустарника кат Catha edulis) и их более активные производные, зачастую кустарно получаемые в домашних условиях, находятся в списке запрещенных наркотических препаратов. Они вызывают эйфорию, сопровождающуюся подъемом кровяного давления и сердцебиением. Сбор эфедры в России, естественно, тоже законодательно запрещен.
Это группа медиаторов, по значимости сравнимых с дофамином. Более того, самая сильная эйфория вызывается именно веществами, похожими на опиоидные пептиды. В мозге соответствующие нейроны распределены компактными группами в большом числе областей, которые связаны прежде всего с контролем боли и контролем положительных эмоций.
На химическом уровне опиоидные пептиды – молекулы, состоящие из цепочек аминокислот. Вещества, похожие на них, вызывают обезболивание и эйфорию. Именно такой молекулой является морфин.
Морфин – токсин, характерный для снотворного мака Papaver somniferum. Свойства снотворного мака, а точнее, его подсохшего млечного сока, называемого опиум, известны человечеству тысячи лет. Как и в случае с листьями коки, пока люди употребляли растительное сырье, эффект наркотика был заметно слабее. Да, курение опиума вызывает сонное блаженное состояние, привыкание и зависимость, но не резкую эйфорию. А вот когда из опиума выделили чистый морфин, ситуация стала гораздо серьезнее. Оказалось, что эта молекула обеспечивает мощнейший обезболивающий эффект и очень сильную эйфорию. В итоге морфин оказался не только колоссально значимым лекарственным препаратом-анальгетиком, но и одним из самых страшных наркотиков.
Надо сказать, что растения, создав морфин и подобные ему соединения, совершили, по сути, биохимический подвиг. На исходную структуру медиаторов – опиоидных пептидов (например, лей-энкефалина; рис. 12.3, внизу справа) – морфин, на первый взгляд, совсем не похож. Тем не менее он эффективно действует на опиоидные рецепторы в синапсах и ключевая часть его молекулы нажимает на те же молекулярные «кнопки», которые активируют опиоидные пептиды (энкефалины, эндорфины и др.). При этом морфиноподобные молекулы, в отличие от пептидов, химически очень устойчивы, медленно разрушаются в крови и легко проникают в мозг.
Морфин получил широчайшее применение уже в середине XIX века, когда был изобретен шприц, и именно с применением морфина возникла наркология как отдельная область медицины. До морфина, конечно, существовали люди с наркотической зависимостью. Но считалось, что если человек стал наркоманом, то это его личный выбор, слабость его характера и виноват в этом он сам. В середине XIX века морфин начали тотально использовать в военно-полевой хирургии для обезболивания. В это время стало очевидно, что существуют механизмы, которые из любого человека могут сделать морфин-зависимого. То есть если вы оперируете 100 солдат и каждому из них вводите морфин как обезболивающее в течение недели, то потом все 100 становятся наркоманами. Следовательно, в возникновении привыкания и зависимости есть не только психологическая, но и физиологическая составляющая. Медики обнаружили, что такая зависимость протекает как заболевание, при этом включаются серьезные клеточные механизмы. То есть ученые и врачи осознали, что наркомания – это не просто психологическая слабость.
В течение второй половины XIX века химики пытались что-то сделать с молекулой морфина, чтобы обезболивание осталось, а зависимость исчезла. Сейчас мы понимаем, что это в принципе невозможно. Если вещество всерьез влияет на работу синапса через рецепторы, обязательно возникнут привыкание и зависимость. Это относится не только к наркотикам, но и вообще к серьезным психотропным препаратам: нейролептикам, антидепрессантам, транквилизаторам, снотворным. Но тогда этого не знали и пытались модифицировать морфин. И в какой-то момент показалось, что получилось. Очередное производное морфина (диацетилморфин) оказалось в 10 раз более эффективным, его назвали «героическое обезболивающее» – героин.
Героин – химически модифицированный морфин, который в 10 раз легче проходит в мозг. Однако привыкание и зависимость при применении этого вещества идут еще быстрее.
Если морфин вызывает зависимость после 5–10 приемов, то героин – после 2–5 раз.
Более того, героиновая эйфория настолько сильна, что буквально «выжигаются» нейроны в центрах положительных эмоций (конкретный механизм определяется так называемой нейротоксичностью глутамата и гибелью нейронов при сверхактивации; аналогичные события могут происходить в нейросетях в ходе повторных эпилептических припадков).
Всего нескольких приемов героина часто хватает, чтобы человек необратимо повредил себе центры положительных эмоций. Дальше даже если он выбрался из зависимости, то, скорее всего, всю оставшуюся жизнь будет жить на депрессивном фоне, потому что у него теперь глобально сбит баланс между центрами положительных и отрицательных эмоций. Героин очень травматичен для мозга. Понимание того, что героин – вещество, которое вообще ни разу нельзя пробовать, – это понимание хотелось бы донести до каждого человека.
Однако, надо отметить, что героин создавался как лекарственный препарат, и фирма Bayer, которая изобрела аспирин, сделала и героин. В какой-то момент его даже позиционировали как препарат против кашля. Сейчас это наркотик № 1 в мире, и, к сожалению, наша страна находится на основном пути афганского наркотрафика, что уже сделало героин-зависимыми большое количество россиян. Все это очень опасно, смертельно опасно.
Про серотонин в нашей книге упоминалось в основном в связи с депрессией. Дело в том, что, в отличие от трех перечисленных выше медиаторов, он тормозит отрицательные эмоции, а не вызывает положительные. В этом смысле называть серотонин гормоном счастья, как это часто делается в массмедиа, конечно, чересчур. Во-первых, он работает в случае баланса позитива и негатива не как гормон, а как медиатор. Во-вторых, он не столько вызывает положительные эмоциональные переживания, сколько тормозит отрицательные. Аккуратная активация серотониновых синапсов действительно обеспечивает при депрессиях выравнивание баланса между центрами положительных и отрицательных эмоций. Мягкие антидепрессанты являются препаратами, специфически усиливающими эффекты серотонина (прежде всего тормозящими его инактивацию).
Если депрессия тяжелая, то антидепрессанты, как правило, должны воздействовать на работу не только серотонина, но также дофамина и норадреналина. Тогда они усиливают положительные эмоции и одновременно снижают отрицательные, опять-таки выравнивая баланс. Депрессия особенно опасна тем, что серьезно повышает вероятность суицида. Следует, конечно, обращать внимание на собственные депрессивные состояния и в тяжелых случаях обязательно обращаться к помощи специалистов-врачей.
На серотониновые синапсы влияет особая группа наркотических препаратов – галлюциногенов-психоделиков. Они выключают тормозное действие серотонина в коре больших полушарий, где этот медиатор «снимает» лишние сенсорные потоки, избыточные сигналы от центров эмоций и памяти. В результате развиваются галлюцинации, которые, в отличие от состояний, вызываемых молекулами амфетаминов, кокаина, эфедрина, морфина, вовсе не гарантируют положительных эмоций. Часто получается не good trip, а bad trip, ведущий к дальнейшим психозам, паническим атакам. Кроме того, находясь в состоянии галлюцинации – полностью искаженного мировосприятия, человек перестает контролировать свое поведение, забывает, что принял наркотик, и легко может нанести себе вред, совершить суицидальное действие.
Порой даже однократное применение чего-то, содержащего психоделики (например, курительных смесей-«спайсов»), может привести к очень серьезным и долгосрочным сбоям в работе мозга.
На медиатор ацетилхолин весьма похож токсин табака никотин. Ацетилхолин в норме, а никотин при введении во время курения способствуют рекреации, приводят мозг к оптимальному состоянию.
В головном мозге ацетилхолин способен нормализовать состояние многих нейросетей, в том числе связанных с общим уровнем бодрствования. При стрессе он подтормаживает ЦНС, успокаивает; при вялом состоянии мозга, напротив, активирует. Аналогичным образом действует никотин, и курильщики используют его как для снятия стресса, напряжения, так и тогда, когда важно с утра побыстрее проснуться или вечером «подтолкнуть» уставшую нервную систему. Несмотря на весьма слабое действие, привыкание к никотину и формирование никотиновой зависимости, конечно, происходит. Для этого требуются обычно сотни применений, но тем не менее никотин – вполне реальный и, к сожалению, легально продаваемый наркотик. Не говоря уже о ядовитом табачном дыме, который в разы увеличивает вероятность рака легких.
Поэтому заядлым курильщикам предлагают переходить с реального курения на использование дающих «чистый» никотин электронных сигарет и пластырей, а для выхода из зависимости – применять молекулы, похожие на никотин, но существенно более слабые (например, варениклин).
Некоторые вещества, похожие на ацетилхолин, обладают галлюциногенными свойствами (например, атропин и сходный с ним синтетический препарат тропикамид).
Подобным ацетилхолину (и никотину) рекреационным действием характеризуются соединения, похожие на медиатор анандамид. Анандамид, благодаря своей весьма необычной жироподобной молекуле, работает в синапсах в направлении, противоположном стандартному: синтезируется в цитоплазме клетки-мишени, легко проникает через ее мембрану в синаптическую щель и влияет на рецепторы окончания аксона. Действие анандамида имитируют каннабиноиды, токсины конопли.
В сравнении с ацетилхолином, анандамин и каннабиноиды, помимо общего успокоения и создания ощущения комфорта, влияют на центры положительных эмоций, вызывая некоторую эйфорию. Это, очевидно, способствует формированию привыкания и зависимости, причем быстрее, чем в случае курения табака. В этом смысле повышение доступности марихуаны, происходящее в ряде стран мира, трудно назвать удачной идеей – и это относится к использованию любого серьезного наркотика, который «выводит» мозг человека из состояния эффективного взаимодействия с окружающей действительностью, снижает мотивацию делать что-то в реальном мире, стремясь к реальным целям. Хотя, конечно, с точки зрения государственных управляющих структур легализация определенных наркотиков способствует, во-первых, мощному увеличению сборов налогов; во-вторых, «рассеиванию» энергии социальной напряженности…
Современная фармакология рассматривает каннабиноиды в качестве отправной точки для создания новых групп анальгетиков, антидепрессантов и даже антиэпилептических препаратов.
Завершим наш небольшой «химический» обзор алкоголем – этиловым спиртом. Данная молекула, как известно, не является медиатором, однако способна влиять на любые синапсы и нервные клетки, да и вообще на любые ткани и органы нашего тела.
Дело в том, что для замечательного соединения C2H5OH в нашем организме нет барьеров. Эта молекула способна с равным успехом растворяться и в воде, и в жирах.
Молекулы этилового спирта проходят через все барьеры мозга, и первым делом (при поступлении в дозе 10–20 г) активируют дофаминовую систему. В связи с этим стандартный эффект малых доз алкоголя – улучшение настроения. Наблюдается усиление выброса дофамина, активируются эмоциональные и двигательные центры, возможно снятие усталости. В средних дозах (до 60–80 г) основной мишенью алкоголя оказываются тормозные синапсы (прежде всего система гамма-аминомасляной кислоты, ГАМК), и рост торможения рассматривается как основа депрессантного, антистрессорного влияния спиртных напитков. В больших дозах (более 80–100 г) алкоголь изменяет работу столь значительной доли синапсов, что мы наблюдаем ухудшение работы всех медиаторных систем, двигательные, сенсорные и вегетативные нарушения. Происходит отравление продуктами распада этилового спирта и постепенное засыпание.
Если регулярно принимать алкоголь, то может сформироваться зависимость по дофаминовому либо по ГАМК-типу. В первом случае абстинентный синдром проявляет себя как вялость, депрессия, неспособность к какой-либо деятельности. Во втором случае при отказе от ежедневного приема спиртных напитков через несколько суток в нервной системе развивается существенное нарушение баланса возбуждения и торможения. Возникший в отсутствие этилового спирта дефицит торможения ведет к гиперактивации, агрессии; он же, вероятно, является причиной появления характерных галлюцинаций – мелких отвратительных существ (состояние «белой горячки»).
Прямое электрическое воздействие
С чего вообще начиналась работа со структурами, отвечающими за положительные эмоции? В середине XX века американский психофизиолог Джеймс Олдс[[56] ], занимавшийся изучением функций нервной системы крыс с помощью вживленных электродов, открыл особые зоны, которые идут по осевой линии ствола головного мозга. Стимуляция этих зон электрическим током вызывала явные признаки положительных эмоций. Более того, оказалось, что если позволить крысе, нажимая на педаль, раздражать любую из этих зон, то животное довольно быстро откажется (почти откажется) от других форм поведения. То есть крыса возле этой педали будет буквально жить, поскольку в данном устройстве теперь, судя по всему, воплощается все ее крысиное счастье. Животное забывает о еде, потомстве, усталости, давит и давит, пока не упадет от истощения. Получается очень впечатляющая модель, имитирующая поведение зависимого от тяжелых наркотиков человека.
Что же находится на «осевой линии» Дж. Олдса? А там все те структуры, о которых мы еще раз вспомнили в данной главе: голубое пятно, вентральная покрышка и черная субстанция, гипоталамус, прилежащее ядро прозрачной перегородки. А еще области, богатые ацетилхолиновыми и опиоидными нейронами.
Читать бесплатно другие книги:
