Клітини людської природи
Е. Котіна
Джон
Оллмен (біологічне відділення Каліфорнійського технологічного інституту в
Пасадені) присвятив себе немодній галузі біологічної науки - гістології.
Основний її метод, як і сто років тому, - розглядування під мікроскопом
препаратів тканин тварин і скрупульозне опис побаченого. Фіксація та фарбування,
підрахунок і класифікація клітин. У порівнянні з генної інженерії або біоінформатики
гістологія може здатися нудною і примітивною. Але те, що зумів побачити
Оллмен, виявилося настільки незвичним, що навіть привернуло увагу
американського журналу "New Scientist" (2004, 19 червня).
Область
наукових інтересів Оллмена та його колег - еволюція мозку. Неважко помітити,
які зміни відбуваються на макрорівні при переході від ссавців до приматів
і від мавп до людини - збільшується загальний обсяг мозку, зростає відносний
і абсолютний розмір кори - вмістища досвіду, що здобувається протягом життя ... Але
є й інший, не менш важливе питання: що при цьому відбувається на рівні
клітин? Збирає чи еволюція все більш складні пристрої з принципово тих же
деталей або деталі еволюціонують разом зі "схемою"? Чи відрізняються нейрони
людини від нейронів тваринного і якщо так, то чим? На це питання відповісти може
тільки гістолог.
веретеноподібні
нейрони були вперше описані більше 100 років тому і сьогодні згадуються в будь-якому
підручнику з анатомії мозку. А наприкінці 90-х років XX століття
студентка-старшекурсніца Естер Німчінскі, яка працювала під керівництвом Патріка
Хофа (фахівця з нейродегенерации з Медичного центру Маунт-Синай в
Нью-Йорку) досліджувала поясний звивину кори мозку і звернула увагу на групи
незвичайних клітин, які відрізнялися від більш поширених зірчастих і пірамідальних
нейронів. Тіла їх були приблизно в чотири рази більше, ніж у навколишніх клітин,
причому у кожної такої клітини було два відростка-дендрита, один у верхній, інший
в нижній частині, що й робило їх схожими на веретена. Німчінскі і Гоф виявили,
що ці клітини з'являються тільки у фронтальній (передній) частини поясний
звивини, в цітоархітектоніческом шарі 5b. (Читачі "Хімії і життя" пам'ятають,
що нейрони кори розташовуються шарами і це розташування відображає їх функції. У
Зокрема, шар 5 видає "підсумковий" сигнал, результат обробки надійшла
інформації.)
Далі
з'ясувалися ще більш цікаві подробиці. У здорових людей число таких
клітин було невелике, однак у пацієнтів, які померли від хвороби Альцгеймера, воно
було ще менше - близько чверті норми. Все це, а також те, що
веретеноподібні клітини об'єднувалися в невеликі кластери, наводило на думку про
їх особливої ролі.
лімбічна система мозку: 1, 2, 3 - ядра таламуса, 4 --
гіпоталамус, 5 - мигдалеподібне ядро, 6 - нюхова цибулина, 7 --
гіппокамп.
Червоним окреслено ділянку поясної звивини, в якому були
виявлені незвичайні веретеноподібні клітини.
лімбічна
частка Брока (за ім'ям знаменитого антрополога і хірурга П. Брока) вперше була
описана ще в XIX столітті. Вона включає в себе парагіппокампальную і поясний
звивину і тісно пов'язана з іншими структурами лімбічної системи - гіппокампом,
мигдаликів, ядрами таламуса і гіпоталамуса та іншими. Поясная звивина
знаходиться на внутрішній поверхні півкулі мозку (24 та 23-е поля Бродмана,
веретеноподібні клітини зосереджені в 24-м). У 40-і роки XX століття Дж. Папец
висловив припущення, що лімбічна система бере участь у формуванні
емоційних реакцій у тварин і людини. Припущення грунтувалося на експериментальних
даних: при електричному роздратуванні різних структур лімбічної системи у тварин
викликали зовнішні прояви емоцій, при пошкодженні цих структур емоційні
реакції порушувалися. Наприклад, щури-самки з пошкодженою поясний звивиною
ставали гіперсексуальний, переставали доглядати за дитинчатами і не прагнули
захищати їх від небезпеки. Папец припустив, що поясна звивина приймає
сигнали від джерела емоційного збудження - гіпоталамуса, передані
через таламус. Фізіологи люблять говорити, що людина бачить не одними очима,
але і мозком: очей - тільки датчик, що реєструє форму і колір, а зоровий
образ створюється в мозку. Точно так само Папец називав поясний звивину
специфічним рецептивних органом, відповідальним за сприйняття емоцій - за те, щоб
зміна рівня гормону в крові перетворилося на почуття.
Німчінскі
виявила ці клітини у відповідній області мозку у шимпанзе і горил,
однак у макак їх не виявилося. Тоді студентка і її науковий керівник
вирішили зв'язатися з Оллменом - визнаним експертом по еволюції і анатомії мозку
приматів. Спільна робота показала, що ці клітини вперше з'являються у орангутана,
Тобто вони у всіх інших вищих приматів - людини, шимпанзе, горили,
бонобо, але не в гібонів, немає їх ні в більш примітивних мавп, ні у представників
інших загонів. (Учені дослідили тканини мозку 23 видів приматів і 30 видів
інших ссавців і не знайшли жодного винятку!) Виявилося до того ж, що
у орангутана веретеноподібних клітин лічені одиниці, у людини - десятки
тисяч, у горил, шимпанзе й бонобо - більше, ніж у орангутана, але менше, ніж у
людини.
Ще
примітний факт веретеноподібні клітини (по крайней мере, в диференційованому
вигляді) не присутні в людини від народження, а з'являються приблизно на четвертому
місяці життя. Тобто саме тоді, коли дитина починає фокусувати
увагу на предметах і посміхатися знайомим.
Ці
результати вкрай заінтригували Оллмена. Він згадав, що в гістологічних
працях згадується орбітофронтальная кора - ділянка кори позаду очних орбіт.
Оллмен і його колеги Атія Хекім і Ніколь Тетро почали її дослідження.
З'ясувалося, що так званий фронтоінсупярний ділянка (FI) буквально начинений
веретеноподібних клітинами, на цей раз тільки у людини і африканських мавп
(тобто у оранг їх у цій ділянці немає). А більше ці клітини не зустрічалися
ніде. Яку ж роль вони можуть відігравати в мозку самих високоорганізованих
приматів?
Оллмен
почав з'ясовувати, за які функції відповідають ділянки мозку, в яких присутні
веретеноподібні клітини. У поясної звивини таких функцій виявилося чимало
забезпечення уваги, відчуття болю, констатація помилки, передача сигналів від дихальної
і серцево-судинної систем.
Цікаві
результати були отримані в дослідах з пацієнтами, що страждають хворобою
Паркінсона. Коли здорові люди вигравали грошову винагороду, правильно
вирішуючи завдання, позитронно-емісійна томографія демонструвала активацію
передній частині поясної звивини, тоді як у хворих, навіть коли вони
вигравали, активація не відбувалася. Дані електроенцефалографії підтверджують
цю ділянку активується, коли людина вирішує різні завдання, відгук
стає тим сильніше, чим складніша задачка, але знижується при збудженні та тривозі.
В
тестах струпа випробуваним пропонують для аналізу суперечливу або збивають з пантелику
інформацію (наприклад, вимагають рахувати, скільки разів повторюється слово на екрані,
після чого повторюють чотири рази слово "три" чи беруть в якості
повторюваного слово з сильним емоційним навантаженням, наприклад, "вбивство").
З'ясувалося, що на задачки з емоційними словами реагує знову ж таки
передня ділянка поясної звивини. Він же активується, коли люди на прохання
експериментатора уявляють сумні або жахливі події і коли людині,
пережив нещастя, нагадують про травмує епізоді. А ось у тих, хто
має спадкову схильність до депресій, передня частина поясної звивини
менше розміром, і в ній знижений обмін речовин.
В
медичній літературі описані пацієнти з ушкодженнями поясної звивини. Такі
хворі більшу частину часу лежать, майже не розмовляють і нічого не роблять.
Після одужання вони розповідають, що чули й розуміли розмови
оточуючих, але не відчували ні найменшого бажання вставити репліку, "не говорили
тому, що не хотіли ".
Ділянка
FI, очевидно, теж залучений до емоційний відповідь. Він активується, коли
людина дивиться на зображення коханого або співчуває близьким людям, коли
мати чує крик дитини. Цей же ділянку відповідає спалахом активності і тоді,
коли піддослідного намагаються ввести в оману.
Створюється
враження, що обидві ці області діють як сполучна ланка між мисленням,
емоціями і фізіологічною реакцією на емоції та думки. Причому особливу роль вони
грають там, де мова йде про наших взаємодіях з іншими членами спільноти
про вигоду і невигідний, правильному і неправильному поведінці, симпатії і антипатії.
На
підставі всіх цих даних Джон Оллмен зробив сміливе припущення саме
веретеноподібні клітини мозку роблять людину людиною - змушують нас
відчувати провину, закоханість, раптову симпатію або збентеження. Справді, це
такі ж унікальні властивості нашого виду, як і великий обсяг мозку або здатність
використовувати знаряддя праці. Уміння швидко виносити судження про себе чи інших
абсолютно необхідно суті, яка сама для себе створила такі складні
соціальні умови, як людина. (Але зачатки цих умов можна побачити і в групі
шимпанзе!) Інтуїцію тут не слід плутати з інстинктом: здатність швидко
приймати рішення в нескінченному безлічі різноманітних ситуацій - це щось
прямо протилежне запрограмованої реакції.
Розвинуте
самосвідомість плюс здатність робити інтуїтивні висновки про ближніх: що
відповідає цим "незначним" відмінностям на тканинному і клітинному рівні
будови мозку? Можливо, саме веретеноподібні клітини. Єдині, за сьогоднішніми
уявленнями, клітини мозку, які є тільки у вищих приматів.
Можна
спитати якщо припущення вірні, то чому великі веретеноподібні клітини не
містяться, наприклад, в префронтальної корі, яка також відповідає за складні
соціальні взаємодії? Зокрема, Джош Грін з Прінстонського університету
описав невелику ділянку недалеко від FI, зовсім позбавлений цих клітин,
що активується, коли люди вирішують складні етичні проблеми - наприклад,
допускають можливість порятунку однієї людини за рахунок загибелі іншого.
Оллмен
припускає, що веретеноподібні клітини відповідальні лише за формування
інтуїтивного, емоційного відповіді. Філософське рішення етичних проблем, з розглядом
прецедентів і зважуванням "за" і "проти", не по їх частини. Веретеноподібні
клітини забезпечують швидку реакцію, миттєво спалахують соціальні емоції
"Він мені подобається" - "він мені несимпатичен", "я з ним" - "я проти нього", "це
мені на руку "-" здається, я влип ". На користь такого припущення говорить і великий
розмір клітин (саме він може забезпечити високу швидкість передачі сигналів),
і розташування їх відростків. Але щоб строго довести це, знадобляться ще
спеціальні дослідження. Гіпотеза про "клітинах, які роблять нас людьми", --
поки всього лише гіпотеза. Хоча, треба чесно зізнатися, дуже красива.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://wsyachina.narod.ru/
