Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №5 - Журнал «Домашняя лаборатория»

образование нервных связей между группами нейронов идет за счет конкуренции, то есть если сигналы не поступают, то нервные связи отмирают, и наоборот. Свою концепцию Эдельман назвал нейродарвинизмом, так как процесс конкурентного отбора нервных связей очень похож на естественный отбор, происходящий в процессе эволюции и образования видов.

Следующая серия экспериментов была проведена с совами Э.Кнудсеном. У сов очень хорошо развита зрительная и слуховая система. На совенка надевали призматические очки, в которых все образы смещались на двадцать градусов в сторону. Происходило рассогласование между слуховыми и зрительными сигналами. Через некоторое время после того, как зрительная кора сделала пересчет на двадцать градусов назад, слуховая система подстроилась под зрительную, и совенок без проблем ловил мышей. Но это происходило только в том случае, если совенку было не больше 70 дней. Если после этого очки снять, то слуховая кора может опять подстроиться под зрительную, но только если совенку не больше 200 дней. Однако если совенка держать в вольере, где много других сов, сензитивный период увеличивался, они больше времени были способны к обучению. Их этих экспериментов был сделан вывод: богатая сенсорная среда продлевает сензитивный период.

Похожие опыты проводились и на крысах. Оказывалось, что у крыс, у которых была интересная, богатая среда, в коре сформировано больше нервных связей, у них более разветвленные дендриты на аксонах, на нейронах больше синапсов. Уже давно известно, что с младенчества ребенку надо давать много разных игрушек, погремушек, ярких картинок, чтобы он тренировал тактильные, зрительные и слуховые системы восприятия, у таких детей в дальнейшем лучше развиваются интеллектуальные способности.

В следующей серии экспериментов котят помещали в так называемую вертикальную среду (котята сидели в темноте, и свет зажигали ненадолго, при этом в пустом помещении имелись только вертикальные полоски на стенах). По окончании сензитивного периода их помещали в обычную среду. Оказалось, что такие котята не видят горизонтальные предметы, то есть если швабра стоит, то котенок может ее обойти, если она лежит, то он на нее натыкается. Это происходит потому, что в коре не образовались связи, реагирующие на горизонтальные предметы. То есть сигнал, поступивший через глаза и далее через боковое коленчатое тело, просто не может быть обработан в коре, он не распознается. Этот пример говорит о том, что животное, в частности человек, который в сензитивный период (до 3–5 лет) не получил богатый сенсорный опыт, будет ограничен в развитии своих интеллектуальных способностей. Пример — дети-Маугли, которых находили в возрасте 5–7 лет, не способных уже научиться говорить.

Каким образом изучают гены, связанные с поведением? Их изучают и животных и у человека. На прошлых лекциях упоминалось о том, как степень наследственной детерминации признака изучается на близнецах, монозиготных и дизиготных. Здесь представлено сравнение конкордантности (совпадения признака) по росту у моно- и дизиготных близнецов.

Видно, что у монозиготных близнецов совпадение по росту заметно больше, чем у дизиготных, из чего можно сделать вывод, что вклад наследственности велик. Поведение больше подвержено внешнему влиянию, но все же и здесь можно уследить, хоть и более слабое, но заметное влияние наследственности на поведение. В данном случае брался такой признак, как стремление к новизне, которое устанавливается на основе психологического тестирования и оценивался в баллах. Видно, значения признака у монозиготрных близнецов ближе, чем у дизиготных.

Стремление к новизне в парах близнецов

На прошлых лекциях уже рассказывалось о гене DRD4, ассоциированном со стремлением к новым впечатлениям. Длинный аллель этого гена с повышенной частотой встречается в семьях больных с наследственной формой алкоголизма, и он ассоциирован с «модным» детским диагнозом — синдром гиперактивности с нарушением внимания. Дети с таким диагнозом в школах не могут усидеть за партами. Любопытно, что это заболевание эффективно лечится без всяких таблеток на тренажерах с обратной связью. Детям показывают мультфильм на экране компьютера, и мультфильм выглядит резко, когда они внимательны. Внимательность фиксируется с помощью энцефалограмм, и в зависимости от внимательности детей изменяется резкость мультфильма.

Аллель с 7 повторами ассоциирован с повышенным уровнем стремления к новым впечатлениям, а также с синдромом гиперактивности с нарушением внимания

Имеется генетический вклад и в развитие наркотической зависимости — конкордатность монозиготных близнецов по злоупотреблению и зависимости от кокаина выше, чем у дизиготных.

Действие кокаина было изучено на крысах. У крысы с сформированной кокаиновой зависимостью нейроны, опосредующие действие кокаина, имеют больше синапсов, чем у нормальных крыс. То есть, кокаин оказал на крыс такое же действие, как обучение. То есть, человек или крыса, которая пользовалась наркотиком, прошел «обучение», чтобы реагировать на наркотик, и у него сформировались патологические нервные связи, которые делают для него полученный опыт легко восстановимым, потому что нервные связи уже есть. А другие нервные связи, которые бы в норме обеспечивали ему приятные ощущения от полезных для здоровья переживаний, из-за конкурентного формирования оказываются ослабленными. То есть использование наркотиков, особенно в раннем возрасте, меняет морфологию и анатомию нейронов, структуру коры головного мозга, и уклоняет развитие с нормального пути.

Влияние кокаина на нейроны

Крысы с сформированной кокаиновой зависимостью имеют больше синапсов, чем нормальные в зонах коры (nucleus accurubulens and preftonatl corex), связанных с действием кокаина

Как известно, сигнал в нейронах передается в два этапа. На первом этапе передается электрический импульс вдоль отростка нейрона. При этом происходит поляризация-деполяризация мембраны, потому что поперек мембраны идет поток ионов (К, Mg и т. д.). На участке контакта между двумя нейронами имеется структура, которая называется синапс. Это тесный контакт меду двумя клетками, а между ними имеется синаптическая щель. В эту щель при деполяризации мембраны передающего сигнал нейрона попадают нейромедиаторы (посредники передачи нервного импульса). На мембране воспринимающего нейрона «сидят» рецепторы, которые воспринимают сигнал, опять происходит поляризация-деполяризация мембраны и сигнал передается дальше. Ниже показаны некоторые вещества, которые выступают в роли нейромедиаторов: Глицин, ацетилхолин, γ-аминомаслянная кислота, гистамин, серотонин, дофамин и т. д. Структура некоторых нейромедиаторов представлена на рисунке.

Биосинтез дофамина и других катехоламинов

К примеру, дофамин образуется из тирозина, и в результате последовательности реакций получается адреналин. Существуют последовательности реакций, в которых происходит синтез нейромедиаторов и их распад. Рассмотрим это на примере дофамина. В пресинаптическом нейроне синтезированный дофамин упаковывается в пузырьки, которые, в ответ на поступивший сигнал,