Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия - Роб Десалл

Рис. 5.1. Сравнение челюстных костей млекопитающего и рептилии

Модификация внутреннего уха млекопитающих, которая может привести к изменению их диапазона слуха, направлена на развитие спирального мембранного расширения в нижней части внутреннего уха, называемого улиткой. Млекопитающие – единственные позвоночные с хорошо развитыми кохлеарными, или улитковыми, структурами. По длине и составу этой мембранной структуры уши разных млекопитающих сильно разнятся. Улитки отличаются по общему объему, количеству витков спиралей, общей длине, диаметру, плотности закручивания спирали и кривизне – все это так или иначе связано с тем диапазоном звуковых частот, который может распознать млекопитающее. Например, млекопитающие с большим диаметром улитки более чувствительны к высокочастотным звукам. Эволюция размера ушной улитки – это один из способов, помогающий млекопитающим приспособиться к восприятию звуковых волн различных частотных диапазонов. Степень изменчивости кохлеарных структур млекопитающих впечатляет: сколько же любопытного могут они услышать!

Все мы чувствуем по-разному, и выявление этих отличий может стать неплохим способом узнать, как же все это работает у людей. Некоторые приведенные ниже примеры достойны упоминания в Книге рекордов Гиннесса, а быть может, они уже есть в этом занимательном списке пределов человеческих возможностей.

Джой Милн чувствует запах болезни Паркинсона. Ей дали шесть футболок, которые носили люди с болезнью Паркинсона, и шесть футболок здоровых людей, и она безошибочно определила, кому принадлежали одиннадцать из них. Неплохо, да? И даже лучше, чем неплохо, потому что фактически она угадала двенадцать из двенадцати – бинго! Один результат был ложноположительным: та футболка, которую Джой якобы опознала неверно, принадлежала условно здоровому человеку, которому немного позже тоже поставили страшный диагноз. Запах болезни Паркинсона был невыносим для Джой: эта разрушительная неврологическая болезнь все больше и больше затягивала ее мужа в свои сети. К сожалению, он так и не выбрался. Уникальная способность проявилась у женщины, когда положение мужа стало совсем тяжелым: однажды она заметила, что он начал источать терпкий мускусный запах. Обычно считается, что запах исходит от подмышек или какой-то другой сильно потеющей области тела, но на самом деле его источают сальные железы спины, подбородка, шеи и лба. Эти железы содержат секрет, называемый кожным салом (или кожным жиром), который оставляет на коже характерный блеск в тех местах, где он выделяется. По-видимому, футболки пропитались запахом этого жира, и нос Джой сработал на все сто.

Есть еще одно неврологическое расстройство, неким образом сопряженное с запахом. Данные, представленные в 2015 году, говорят, что при диагностике болезни Альцгеймера было бы не лишним проверять обоняние. Болезнь Альцгеймера – это нарушение мозговой деятельности, которое обычно возникает у людей пожилого возраста. Клинически оно характеризуется потерей памяти и спутанностью сознания на ранних стадиях и крайней неврологической дегенерацией на более поздних стадиях. В мозге людей с этим расстройством развиваются большие бляшки, которые и считаются одной из причин неврологических проблем, связанных с болезнью Альцгеймера. Это единственная смертельная болезнь из первой десятки, против которой нет никакого лекарства. Эффективного способа замедлить ее развитие тоже пока нет. Чаще всего от болезни Альцгеймера страдают люди западноевропейского происхождения. Сорок четыре миллиона человек, в том числе пять миллионов американцев, поражены этим недугом. Кроме того, по оценкам ежегодно от этой болезни умирают семьсот тысяч человек. Уже с 1980-х годов ученые знают, что у некоторых (хотя и не у всех) пациентов с болезнью Альцгеймера сильно ухудшается обоняние. У мышей, получавших с кормом небольшое количество бета-амилоида – белка, обнаруженного в мозге людей, страдающих болезнью Альцгеймера, – тоже появились бляшки в мозге: их образование как раз увязывают с потреблением бета-амилоида. Ученые проверили обонятельные способности подопытных мышей и обнаружили, что те, во-первых, дольше, чем обычные мыши, обнюхивали предметы, а во-вторых, не могли запомнить запах. Мыши используют запах для интерпретации внешнего мира, и потеря обоняния, связанная с накоплением в организме бета-амилоида, для них весьма трагична. Исследователи приступили к изучению подобных явлений и у людей, ведь эксперимент с мышами показал удивительный результат: обонятельные способности вернулись к ним сразу же после выведения бета-амилоида из организма.

Соотнести болезнь Альцгеймера с потерей обоняния или изменением способности к восприятию запахов не так-то просто. Даже если выявить у носителей этого заболевания корреляцию со снижением обоняния, ранней диагностике это никак не поможет. Крайне важно выявить снижение восприятия запахов у человека еще до начала расстройства, и тогда потеря обоняния может стать надежным диагностическим инструментом. Исследователи из нескольких учреждений в Нью-Йорке разработали обследование для диагностики болезни на основе нарушения обонятельной способности до появления симптомов. Около четырехсот пожилых людей (средний возраст – восемьдесят лет) без симптомов болезни Альцгеймера прошли тест Пенсильванского университета на идентификацию запаха (UPSIT). Тест содержит сорок образцов различных запахов, которые представляют собой пластинки микрогранул, нанесенные на плотную бумагу. При прохождении теста нужно царапнуть поверхность образца, понюхать ее, а затем ответить на вопрос о запахе, выбрав один из четырех предложенных вариантов. Все ответы были сведены в таблицу и сопоставлены с ответами контрольной группы, состоящей из четырех тысяч человек с нормальной обонятельной способностью. Кроме того, 387 участников были обследованы с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) для оценки толщины энторинальной коры головного мозга. Это та часть мозга, которую в первую очередь затрагивает болезнь Альцгеймера, и логично именно с нее начинать изучение анатомических изменений. Через четыре года с участниками исследования снова связались: у 20 % из них появились признаки снижения умственных способностей, а почти у 13 % развилась болезнь Альцгеймера. И теперь фокус в том, чтобы вернуться к данным UPSIT и МРТ и понять, как они соотносятся с развитием этой болезни.

Удивительно, но результаты теста, указывающие на снижение обонятельной способности, коррелировали с развитием болезни Альцгеймера, а вот утолщение энторинальной коры, выявленное при МРТ, – нет. Участниками другого исследования стали восемьдесят четыре пожилых человека: им предложили пройти тест UPSIT, чтобы понять, как потеря обоняния соприкасается с болезнью Альцгеймера. На этот раз исследователи вместо МРТ головного мозга сделали пожилым людям (средний возраст – семьдесят один год) позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) и проанализировали их спинномозговую жидкость. ПЭТ КТ позволяет обнаружить бляшки в головном мозге, а биохимический анализ спинномозговой жидкости – амилоид. И то и другое – диагностические признаки болезни Альцгеймера. Полгода спустя у 67 % участников обнаружили признаки снижения когнитивных функций. Самой эффективной диагностикой оказался положительный тест на наличие амилоида (с использованием ПЭТ или спинномозговой жидкости). Но и UPSIT показал себя очень хорошо: те, кто набрал баллы ниже определенного порога шкалы, оказались в три раза более склонны к когнитивному спаду, чем те, кто превысил этот порог. Оба исследования подтверждают, что тестирование UPSIT может быть хорошим ранним индикатором возникновения этого ужасного заболевания. Низкие баллы по шкале UPSIT – это маячок для раннего вмешательства, которое поможет обуздать прогрессирование этого изнурительного расстройства.