неверно что зона мозга является третичной префронтальная
PsyAndNeuro.ru
Сопоставление нейронных контуров и симптомов тревожных и депрессивных расстройств
Существующие визуализационные исследования свидетельствуют о том, что наличие тех или иных симптомов тревоги и депрессии зависит от того, как изменяется работа той или иной области головного мозга. Так, в ответ на пугающие стимулы обнаруживалось усиление активности миндалевидного тела, нарушалась взаимосвязь между ним и префронтальной корой как при тревожном расстройстве, так и при депрессии. При положительных стимулах отмечалась сниженная активация в области полосатого тела. Это приводило к нарушению формирования поведения, направленного на получение вознаграждения, что характерно для ангедонии. При тревожных расстройствах и депрессии снижалась активность лобно-теменной области, что приводило к нарушению внимания. Возможно, тревожные расстройства, и депрессия имеют схожий механизм патогенеза.
В попытке определить взаимосвязь между симптомами и нейронными контурами Andrea N. Goldstein-Piekarski et al. провели исследование, которое было опубликовано июне 2021 года в журнале Biological Psychiatry. Участников исследования разделили на четыре группы. В первую вошли 95 условно здоровых взрослых респондентов. Во вторую, первично клиническую группу, вошли респонденты с симптомами тревоги и депрессии. С целью проследить корреляцию между нейронными сетями и одним из симптомов на небольшой выборке эта группа была поделена на две подгруппы: А – 112 человек и В – 48 человек. В третью группу вошли 90 респондентов с симптомами тревоги и депрессии. Четвёртая группа была лечебная. В ней оказалось 205 человек с тревожным расстройством или депрессией. 137 из них получали лекарственную терапию, 68 человек использовали поведенческие техники для облегчения своего состояния. Распределение респондентов производилось рандомно.
В качестве симптомов авторы исследования выбрали руминации, избегающее поведение, ощущение угрозы, ангедонию, негативное восприятие, нарушение когнитивных функций. В качестве когнитивных феноменов авторы выдели устойчивость внимания (тестирование n-назад), подавление реакции (тест Go-NoGo), скорость обработки информации (тест Струпа), исполнительскую функцию (тест Maze), оперативную память (тест повторения цифр). В качестве эмоциональных феноменов авторы выделили скорость определения грусти, ужаса, отвращения, радости по выражению лица на предъявляемой картинке. Всем респондентам была проведение фМРТ.
Гипоконнективность в сети пассивного режима работы головного мозга оказалась предиктором ангедонии и негативного восприятия. Более выраженные руминации наблюдалось при снижении активности в области угловой извилины и в области передней медиальной префронтальной коры.
Гипоконнективность салиентной сети, ответственной за выбор самой важной информации из всего потока внешних стимулов, оказалась ассоциированной с избегающим поведением, негативным восприятием, ощущением опасности, ангедонией, нарушением внимания. Это было характерно для всех клинических групп респондентов. Избегающее поведение ассоциировалось со снижением коннективности в левой передней области островковой извилины. Снижение коннективности во всей островковой извилине оказалось ассоциированным с негативным восприятием, ангедонией и ощущением опасности. Авторы исследования предположили, что изменение в нейронных связей в данной области могут являться причиной возникновения негативного восприятия, притупления эмоций при тревожно-депрессивных состояниях.
Изменений в активности нейронной сети, ответственной за функцию внимания, обнаружено не было. При снижении коннективности в области островковой извилины обнаруживалось более значительное негативное восприятие действительности при моделировании негативной аффективности.
Авторы не обнаружили ассоциированности между влиянием положительной аффективности на симптомы тревожных расстройств и депрессии. Было отмечено снижение активности вентральной части полосатого тела при сложностях определить эмоцию радости на демонстрируемых картинках. Снижение активности в области передней поясной коры ассоциировалось с более значимыми нарушениями внимания и когнитивных функций.
Для исследования эффективности лечения авторы выбрали антидепрессанты из группы селективных ингибиторов обратного захвата серотонина (СИОЗС) и ингибиторов обратного захвата серотонина и норадреналина (ИОЗСН). Нон-респондёры ИОЗСН обнаружили гиперконнективность в области задней поясной и угловой извилин. Пациенты с хорошим ответом на терапию ИОЗСН обладали сниженной коннективности в данной зоне. В отношении СИОЗС наблюдалась противоположная картина: лица с гипоконнективностью не имели эффекта от терапии данными лекарствами; лица с гиперконнективностью получали хороший эффект от них. В эксперименте с негативной аффективностью, проведённом до фармакотерапии было обнаружено, что респондёры СИОЗС обладают повышенной коннективностью в области миндалевидного тела слева и дорсальной части передней поясной извилины. ИОЗСН респондёры обнаруживали снижение активности миндалевидного тела справа.
Что касается поведенческих психотерапевтических техник, то респондёры данного вида терапии продемонстрировали снижение связи между левой передней нижней височной долей и левой префронтальной корой. Предиктором хорошего ответа на поведенческие техники оказалось снижение активности вентромедиальной префронтальной коры. В эксперименте с негативной аффективностью предпосылкой к эффективности поведенческой терапии стало снижение активности миндалевидного тела слева.
Таким образом, новое исследование позволило выделить смежные симптомы для тревожных и аффективных расстройств. Более того, при дальнейшем изучении активности нейросетей позволит в будущем осуществлять лечение персонализировано, а также лучше предполагать исходы тревожных расстройств и депрессий.
Автор перевода: Вирт К.О.
Источник: Andrea N. Goldstein-Piekarski. Mapping neural circuit biotypes to symptoms and behavioral dimensions of depression and anxiety. Biological Psychiatry.
Одарённость и цитоархитектоника префронтальной коры мозга выдающегося учёного-физиолога И.П. Павлова
Цель работы — изучение цитоархитектоники поля 10 лобной области мозга выдающегося учёного-физиолога, лауреата Нобелевской премии И.П. Павлова.
Материалы и методы. Изучена цитоархитектоника коры поля 10 лобной области мозга учёного-физиолога И.П. Павлова (возраст 86 лет) в сопоставлении с аналогичной корой мозга 4 мужчин старческого возраста (75–90 лет). В каждом полушарии мозга на базальной поверхности современными морфометрическими методами были исследованы толщина коры поля 10, толщина ассоциативного слоя III, площадь профильного поля нейронов этого слоя, численная плотность в нём нейронов, общей глии, сателлитной глии и окружённых ею нейронов.
Результаты. Установлено, что кора поля 10 мозга учёного-физиолога И.П. Павлова характеризуется хорошей сохранностью, ярко выраженной радиарной исчерченностью, значительной асимметрией макроскопического и цитоархитектонического строения. По сравнению с обычными мужчинами поле 10 коры мозга И.П. Павлова имеет значимо бóльшие толщину коры и ассоциативного слоя III, долю в нем крупных нейронов, численную плотность нейронов, общей глии, сателлитной глии и нейронов, окружённых ею.
Читать.
Нарушение психической деятельности при поражении префронтальных отделов лобной коры головного мозга
Префронтальная область занимает около 29% всей коры у людей, 17% у шимпанзе, 7% у собак и 3,5% у кошек. Существуют различные методы определения местоположения префронтальной коры относительно других корковых областей.
Один из них базируется на цитоархитектонических картах, составленных на основе морфологических различиях между зонами мозга.
По Бродману, к префронтальным отделам относятся поля 9, 10, 11, 12, 13, 46 и 47. Префронтальная кора характеризуется преобладанием так называемых гранулярных нейронных клеток, обнаруженных главным образом в IV слое.
Другой метод определения границ префронтальных отделов основан на их подкорковых проекциях. В этом случае в качестве ориентира используются дорзомедиальные ядра таламуса, и префронтальная кора определяется как область, получающая проекции от данных ядер.
Третьим методом является анализ биохимических проводящих путей: префронтальная кора задаётся как область, получающая проекции из мезокортикальной дофаминовой системы. Интересно, что разнообразные методы определения префронтальной коры очерчивают примерно одни и те же области.
Префронтальные отделы лобной коры играют важнейшую роль в организации целенаправленного поведения, создании и реализации сложных двигательных и речевых программ, контроле над осуществляемой деятельностью и критичным отношением к собственным поступкам и ошибкам.
Во многих зарубежных учебниках по нейропсихологии часто упоминается история железнодорожного мастера Финеаса Гейджа, получившего серьёзную травму во время взрывных работ.
В его лобные доли вонзился 60-сантиметровый болт, однако Гейдж сохранил способность ходить и говорить. В то же время, он стал беспечным, расточительным, импульсивным и несдержанным в выражениях, не пытался строить планы на будущее. Для тех, кто знал его раньше, это был «другой Гейдж».
Исследования здоровых людей показывают, что префронтальные области правого и левого полушарий по-разному участвуют в мыслительных процессах. Например, показано, что при решении сложных задач активация префронтальной области правого полушария у здоровых испытуемых больше, чем слева.
На поздних этапах решения задачи наблюдается обратная картина: в левых префронтальных областях активация выше, чем справа.
В одном из исследований изучалась вербальная креативность методом позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), для чего был разработан набор из четырёх тестовых заданий.
Они включали в себя 16 слов: 8 инфинитивов и 8 существительных. Все слова были сбалансированы между собой по степени встречаемости в языке, абстрактности/конкретности и состояли из 2–3 слогов. Основное тестовое задание состояло в придумывании рассказа в уме из набора слов из относительно разных семантических полей.
Было обнаружено участие в обеспечении вербальной креативности нижнезадних и передних отделов префронтальной коры обоих полушарий (Бехтерева Н.П., Старченко М.Г., Ключарев В.А.
Нарушение продуктивности в речевой сфере является одним из ведущих нарушений при поражении левой префронтальной области.
В 1934 году К. Клейст описал синдром динамической афазии. Исследователь отмечал, что при этом расстройстве распадается только спонтанная речь, и использовал для её описания такую характеристику как «дефект речевой инициативы».
В современной нейропсихологии при данной форме патологии в качестве места поражения чаще всего указывают на область кпереди от зоны Брока в задних отделах первой лобной извилины, соответствующих дополнительному моторному полю.
Некоторые авторы связывают динамическую афазию с поражением префронтальных отделов головного мозга. А.Р. Лурия полагал, что центральным симптомом динамической афазии является нарушение развёрнутой спонтанной речи при относительной сохранности её моторных и сенсорных компонентов.
Как аграмматизм при эфферентной моторной афазии, так и дефекты построения развёрнутого высказывания при динамической афазии, А.Р. Лурия объяснял одной и той же причиной — распадом внутренней речи. Разницу в трудностях протекания внутренней речи при этих двух типах афазии он рассматривал как различные уровни нарушений.
Больные с динамической афазией не испытывают трудностей в понимании обиходной речи, в повторении слов или их групп, в назывании предметов.
Им доступно воспроизведение упроченных речевых штампов, наблюдается сохранность рядовой речи — например, порядкового счёта, перечисления дней недели или месяцев года. Пациенты также без труда отвечают на вопросы, не требующие развёрнутого повествования.
В речи отмечаются склонность к эхолалиям к максимально кратким ответам. В тех ситуациях, когда вопрос не подсказывает ответа, а требует самостоятельного построения высказывания, больные часто оказываются отвечать.
Таким образом, чем больше самостоятельности в планировании высказывания требуется от больных, тем больше трудностей они испытывают.
Т.В. Ахутина в своей монографии «Нейролингвистический анализ динамической афазии», анализируя многочисленные клинические случаи, предложила выделить в рамках динамической афазии 2 варианта этого синдрома: один из них вызывается нарушением внутреннего программирования, а второй — нарушением грамматического структурирования Ахутина.
Ахутина Т.В. выдвинула предположение, что во втором варианте поражение ближе к зоне Брока, чем в первом. При этом за первым вариантом было предложено оставить название «динамическая афазия», а второй вариант назвать «синтаксической афазией» или «передним аграмматизмом».
Возникающая при поражении зоны Брока эфферентная моторная афазия принципиально отличается и от динамической, и от синтаксической афазии.
Её главным признаком является расстройство кинетической организации речевых движений. Такие речевые операции как внутреннее программирование, грамматическое структурирование и кинетическая организация речевых движений предстают как различные уровни операций одного типа: все они осуществляют программирование и реализацию определённых ступеней порождения речи, поэтому передняя речевая зона представляет собой единое целое.
Выполняемые ею операции имеют один принцип работы — сукцессивное синтезирование. Кроме того, они обеспечивают построение программы, фиксирующей последовательность действий.
Эти операции можно рассматривать как различные уровни программирования: один из них отвечает за компоновку смыслов, другой синтаксически упорядочивает элементы фразы, третий задаёт последовательность артикуляции. Каждая из этих операций может страдать первично, приводя к одной из описанных выше форм афазии.
PRAKTIK
Как плавится мозг
В течение многих десятилетий ученые полагали, что представляют себе процессы, происходящие в мозге человека в ходе тестирования или допроса. Однако исследования последних лет открыли совершенно новую главу в изучении физиологии стресса. Реакция на стресс — это не только первичный ответ, характерный для многих видов животных от саламандры до человека и вызывающий нарушения работы некоторых участков мозга. Стресс может влиять и на когнитивные функции нашего мозга, негативно воздействуя на деятельность тех зон, которые достигли наивысшего развития у приматов.
В старых учебниках говорится, что гипоталамус (эволюционно древняя структура, расположенная в основании мозга) реагирует на стресс, посылая сигналы гипофизу и надпочечникам, которые выбрасывают в кровяное русло волну гормонов. Под их влиянием пульс учащается, артериальное давление повышается, аппетит пропадает. Однако недавние исследования выявили удивительный факт: в реакции на стресс также участвует и префронтальная область коры — зона мозга, находящаяся непосредственно за лобной костью и выполняющая функции центра управления нашими высшими когнитивными способностями, в число которых входят концентрация внимания, планирование, принятие решений, понимание ситуации, формирование суждений и способность восстанавливать в памяти прошлые события. Префронтальна кора — наиболее эволюционно молодая область мозга, и она особенно чувствительна даже к мимолетным тревогам и страхам, с которыми мы сталкиваемся ежедневно.
Когда все идет хорошо, данная структура выступает в роли координатора, удерживающего в узде наши основные эмоции и импульсы. Но сильный и неконтролируемый стресс, как показали новые исследования, приводит к запуску каскада биохимических реакций, ослабляющих влияние префронтальной коры, в результате чего поведение начинают контролировать более эволюционно древние зоны мозга. По сути, под действием стресса власть над нашими мыслями и эмоциями переходит от префронтальной области — структуры более высокого уровня — к гипоталамусу и еще более архаичным участкам мозга. По мере того как эти древние зоны мозга берут на себя управление, нас начинают охватывать парализующий страх или импульсы, которые обычно подавляются сознанием: неумеренное желание есть, употреблять дурманящие вещества или устроить попойку прямо в магазинчике возле дома. Проще говоря, мы теряем над собой контроль.
Сейчас появляется все больше данных о том, что сильный стресс может заметно нарушать работу высших «руководящих» структур в мозге человека. И теперь исследователи не просто пытаются понять, что происходит в голове человека, когда его охватывает ступор, но и стремятся разработать медикаментозные средства и определенные поведенческие приемы, позволяющие сохранять самообладание в любых обстоятельствах.
Встряска для мозга
Вопрос, почему мы иногда теряем над собой контроль, волновал исследователей на протяжении десятилетий. После Второй мировой войны ученые пытались проанализировать, почему хорошо обученные в условиях мирного времени пилоты совершали грубые и фатальные ошибки в горячке воздушного боя. Подобные исследования велись и позже. Однако то, что на самом деле происходит внутри черепной коробки человека, оставалось тайной до тех пор, пока относительно недавно активности в префронтальной области показал, насколько уязвим «высший контролирующий орган». Префронтальная кора столь чувствительна к стрессу из-за своего специфического статуса в иерархии структур мозга. Это наиболее эволюционно молодой участок коры, у человека развитый в гораздо большей степени, чем у обезьян, и составляющий практически треть коры. Он созревает позже, чем любая другая зона мозга, и окончательно формируется только к концу подросткового периода. Нейроны префронтальной области образуют сеть, отвечающую за абстрактное мышление и способность концентрироваться, а также за сохранение информации в нашем мысленном «блокноте для заметок» — кратковременной памяти. Данная зона работает как временное хранилище информации, позволяя нам, например, удерживать в памяти сумму чисел, которую необходимо перенести в следующую колонку при сложении в столбик. Она обеспечивает также осознанный контроль и подавляет действия, не соответствующие мыслям.
Работа нейронного контролирующего центра осуществляется с помощью обширной внутренней сети связей между особыми нейронами треугольной формы, которые называются пирамидными клетками. Они обеспечивают и связи с более глубокими участками головного мозга, контролирующими наши эмоции, желания и привычки. Когда мы находимся в нормальном, не стрессовом состоянии, эти схемы работают параллельно, не мешая друг другу. Кратковременная память напоминает нам, что определенное дело необходимо сделать к следующей неделе, а другая сеть нейронов посылает сигнал в более глубокие участки мозга, оповещая, что от следующего стакана вина, возможно, лучше воздержаться. Тем временем сигнал, посылаемый миндалине (структуре, расположенной глубоко в мозге и отвечающей за реакцию страха), обеспечивает нам уверенность, что вон тот огромный верзила, приближающийся по тротуару, вовсе не собирается нападать на нас.
Поддержание этой системы в состоянии постоянного обмена импульсами — тонкий процесс, который легко нарушить, поэтому когда на мозг обрушивается стресс, даже небольшие обусловленные им изменения в нейрохимической среде могут мгновенно ослабить связи внутри сети. В ответ на стресс нейроны ствола мозга начинают выбрасывать потоки биологически активных веществ, вроде норэпинефрина и дофамина, наводняя ими мозг. Возрастание концентраций сигнальных веществ в префронтальной коре блокирует генерацию импульсов ее нейронами, в том числе и потому, что на время выходят из строя синапсы, т.е. места соприкосновения нейронов. Активность сети снижается, как и способность сознательно управлять поведением. Данные эффекты только усиливаются, когда маленькие железы, расположенные возле почек, надпочечники, по команде гипоталамуса начинают выделять в кровь гормон стресса кортизол, посылая его в мозг. В таких обстоятельствах самоконтроль становится крайне сложной задачей.
Выражение «сохранять спокойствие» довольно точно описывает лежащий в основе биохимический процесс. Нейронные структуры префронтальной коры (независимо от способности концентрировать кратковременную память на текущей деятельности) могут вопреки действию лавины нейротрансмиттеров, синтезированных в глубинных зонах мозга, сдерживать возникновение волны неконтролируемых эмоций — приступа паники.
Наше исследование, показавшее, насколько легко можно нарушить работу префронтальной коры, началось около 20 лет назад. Эксперименты на животных, проведенные Арнстен вместе с Патрицией Голдман-Ракич из Йельского университета, были одной из первых работ, проиллюстрировавшей, как нейрохимические изменения, происходящие под действием стресса, могут быстро блокировать часть функций префронтальной коры.
Ученые выявили, что после того как на нейроны префронтальной коры обрушивается волна нейротрансмиттеров и гормонов стресса, связи между ними ослабляются, а генерация нервных импульсов прекращается. В то же время зоны, расположенные в глубине мозга, напротив, начинают все сильнее влиять на наше поведение. Дофамин достигает ряда структур, называемых базальными ядрами, которые расположены глубже в мозге и контролируют сильные желания и обычные эмоциональные и двигательные реакции.
Базальные ядра руководят нашим поведением не только тогда, когда мы едем на велосипеде и сохраняем равновесие, но и в моменты, когда мы потворствуем вредным привычкам, например заставляя нас тосковать по запретному мороженому. В 2001 г. Бенно Розендал из Университета Гронингена в Нидерландах, Джеймс Макгоф из Калифорнийского университета в Ирвайне и их коллеги обнаружили сходные процессы в миндалевидном теле — еще одной эволюционно древней структуре. В присутствии норэпинефрина или кортизола миндалина вводит большую часть нервной системы в состояние готовности к встрече с опасностью, а также усиливает воспоминания, связанные со страхом и другими эмоциями.
Проведенные эксперименты показали, что некоторые индивиды из-за своих генетических особенностей или под влиянием предыдущего опыта оказываются более уязвимыми к стрессу, чем другие. В норме после того, как дофамин и норэпинефрин отключают обеспечивающие высшие функции префронтальной коры нейронные цепи, ферменты начинают разлагать молекулы этих веществ, так что подобное состояние не сохраняется надолго, и после прекращения стрессирующего воздействия наш мозг быстро возвращается к обычной работе. Однако некоторые формы генов способны кодировать менее эффективные варианты ферментов, из-за чего носители данных аллелей могут быть более уязвимыми для стресса и, в некоторых случаях, в отношении отдельных психических заболеваний. Аналогичным образом восприимчивость могут усиливать определенные факторы окружающей среды, например отравление свинцом, которое частично воспроизводит реакцию на стресс и влияет на когнитивные функции.
В настоящее время ряд ученых занимаются исследованием процессов, которые запускаются в случае, если приступ в префронтальной коре длится в течение нескольких дней или недель. Хронический стресс расширяет влияние запутанной сети связей между нейронами в наших наиболее глубинных центрах эмоций, тогда как зоны, обеспечивающие способность рассуждать — от осмысления философии Иммануила Канта до банальных арифметических расчетов, — постепенно отключаются. В таких условиях дендриты (разветвленные отростки нейронов, принимающие сигналы) в архаичной миндалине увеличиваются в размерах, а дендриты нейронов префронтальной коры, наоборот, уменьшаются. Джон Моррисон (John Morrison) из Медицинской школы МаунтСинай и его коллеги показали, что дендриты префронтальной коры после прекращения действия стресса способны снова восстанавливаться, но такая способность может исчезнуть, если стресс был особенно сильным. Одна из сотрудниц нашей группы (Раджита Синха) обнаружила свидетельства существования этого процесса и у людей, выявив, что сокращение объема серого вещества в префронтальной коре было связано с предшествующим сильным и продолжительным стрессом. Подобная цепь молекулярных превращений делает нас более восприимчивыми к последующему стрессу и, вполне вероятно, способствует развитию зависимости от химических препаратов и алкоголя, депрессии и тревожности, включая синдром посттравматического стрессового расстройства. Как выяснилось, пол человека также влияет на реакцию на стресс. У женщин гормон эстроген может усиливать чувствительность. Например, как показала одна из нас (Кэролайн Мэзьюр) в соавторстве с другими исследователями, повседневный стресс у женщин в большей степени, чем у мужчин, способствует развитию депрессии и снижает устойчивость к таким пристрастиям, как курение. У мужчин же стресс может сильнее влиять на проявление страстей и стереотипное поведение, которые определяются работой базальных ядер.
Большую часть исследований по определению влияния стресса на функционирование связанных с самоконтролем зон префронтальной коры еще только предстоит провести. Некоторые ученые сейчас пытаются установить, как на работу префронтальной коры влияют другие нейромедиаторы. Тревор Роббинс (Trevor W. Robbins) и Анджела Робертс (Angela Roberts) из Кембриджского университета возглавляют группу, стремящуюся выяснить, может ли серотонин, играющий ключевую роль в развитии депрессии, посредством действия на префронтальную кору влиять на стресс и чувство тревоги. Подобные исследования представляют собой непростую задачу, поскольку современные этические нормы проведения экспериментов с людьми требуют, чтобы последние не попадали в ситуации экстремального психологического стресса и, помимо возможности в любой момент прервать опыт, просто сказав: «Стоп!», могли контролировать ситуацию эксперимента. Таким образом, обстановка опыта совершенно перестает напоминать реальную жизнь со всеми ее стрессами. Однако несколько лабораторий добились успеха в имитации эффектов неконтролируемого стресса у испытуемых, показывая им фрагменты фильмов ужасов или добиваясь проявления соответствующих реакций путем обращения с просьбой кратко рассказать о своих собственных стрессирующих переживаниях.
Последний вопрос, до сих пор приводящий в растерянность специалистов, связан с тем, почему мозг имеет подобные встроенные механизмы, ослабляющие его высшие когнитивные функции. Мы до сих пор не знаем наверняка, но, возможно, переключение на уровень древних примитивных реакций оказывается спасительным в ситуации, когда в кустах вокруг человека могут скрываться дикие хищники. Если вы внезапно увидите мелькнувшего в лесу тигра, гораздо эффективнее будет затаиться, чтобы он вас не заметил, а не вспоминать стихи Уильяма Блейка.
При отключении нейронных сетей высшего порядка, которые обеспечивают способность мыслить, но работают медленнее, примитивные нервные пути дают нам возможность мгновенно остановиться или без промедления сорваться с места и спасаться бегством. Такие механизмы могут выполнять сходную функцию и в случае нашей встречи с опасностями современного мира — скажем, когда нас «подрезает» безрассудный водитель и необходимо резко вдавить в пол педаль тормоза. Однако если мы останемся в этом состоянии надолго, функции префронтальной коры будут ослаблены, и подобные помехи окажут разрушительное действие в обстоятельствах, когда мы должны будем принимать обдуманное решение при резком ухудшении состояния здоровья кого-то из близких или в процессе организации серьезного мероприятия.
Держи себя в руках
Вполне логично, что по мере выяснения причины возникновения умственного ступора продвигается вперед и разработка методов борьбы с ним. Ученые надеются, что новые данные о биохимии процесса, переводящего мозг из состояния прогрессивных размышлений к состоянию зависимости от архаичных рефлексов, могут привести к созданию эффективных средств лечения расстройств, связанных со стрессом. Некоторые из недавних открытий лишь подтвердили то, что уже было известно. Например, выработка у солдат и сотрудников экстренных служб автоматических реакций, необходимых для выживания, связана с работой базальных ядер и других древних структур мозга, имеющихся у животных. А новые исследования на животных показали, что чувство психологического контроля (которое становится второй натурой солдата или врача скорой помощи) оказывается решающим фактором в способности противостоять стрессирующим обстоятельствам. По аналогии тех, кто чувствует себя уверенно перед аудиторией, публичные выступления лишь бодрят; другим они не приносят ничего, кроме ужаса и «столбняка мыслей».
Методы тренировки сержантов в американской армии были сначала опробованы в исследованиях на животных. Эксперименты показали, что молодые особи вырастают более устойчивыми к стрессу, если в онтогенезе они имели опыт многократного успешного сопротивления слабому стрессу. Аналогичные данные были получены и в исследованиях на людях. Теперь доказано, что успешное разрешение сложной ситуации может привести к повышению стрессоустойчивости. Напротив, если дети в стрессовой ситуации сталкиваются с непреодолимыми препятствиями, то во взрослом состоянии они оказываются более уязвимыми по отношению к стрессу и склонными к развитию депрессии.
В лабораториях постепенно разрабатываются и новые методы медикаментозного воздействия. Лечение празозином (стандартным препаратом, назначаемым при гипертонии и частично блокирующим действие норэпинефрина) было опробовано на ветеранах военных действий и представителях мирного населения с посттравматическим стрессовым расстройством и дало положительные результаты. Также выяснилось, что празозин ослабляет алкогольную зависимость и количество потребления спирта. Самые последние исследования в этой области, проведенные Шерри Макки (Sherry McKee) и коллегами из Йельского университета, выявили, что другое распространенное лекарство от гипертонии под названием гуанфацин может ослаблять некоторые реакции, связанные со стрессом, и усиливать работу нейронных комплексов префронтальной коры, помогая людям, например, удерживаться от курения во время стрессовых ситуаций. Более того, многие лаборатории доказали, что реакцию на стресс могут ослабить определенные стратегии поведения, такие как расслабление, глубокое дыхание и медитация.
А что же с чувством самоконтроля? Вероятно, изучение процессов реакции мозга на стрессирующее воздействие позволит людям ощущать, что они могут контролировать ситуацию. Так что в следующий раз, проходя тест или выступая публично и почувствовав накатывающий ступор, вы, быть может, скажете себе: «Это всего лишь механизм защиты от притаившегося в кустах тигра». Возможно, это позволит вам почувствовать себя более уверенно, даже если и не подскажет правильного ответа на экзаменационный вопрос.
По этой теме также читают:
Эми Арнстен, Кэролайн Мэзьюр и Раджита Синха
Журнал «В мире науки» №7 2012
В течение многих десятилетий ученые полагали, что представляют себе процессы, происходящие в мозге человека в ходе тестирования или допроса. Однако исследования последних лет открыли совершенно новую главу в изучении физиологии стресса. Реакция на стресс — это не только первичный ответ, характерный для многих видов животных от саламандры до человека и вызывающий нарушения работы некоторых участков мозга. Стресс может влиять и на когнитивные функции нашего мозга, негативно воздействуя на деятельность тех зон, которые достигли наивысшего развития у приматов.
В старых учебниках говорится, что гипоталамус (эволюционно древняя структура, расположенная в основании мозга) реагирует на стресс, посылая сигналы гипофизу и надпочечникам, которые выбрасывают в кровяное русло волну гормонов. Под их влиянием пульс учащается, артериальное давление повышается, аппетит пропадает. Однако недавние исследования выявили удивительный факт: в реакции на стресс также участвует и префронтальная область коры — зона мозга, находящаяся непосредственно за лобной костью и выполняющая функции центра управления нашими высшими когнитивными способностями, в число которых входят концентрация внимания, планирование, принятие решений, понимание ситуации, формирование суждений и способность восстанавливать в памяти прошлые события. Префронтальна кора — наиболее эволюционно молодая область мозга, и она особенно чувствительна даже к мимолетным тревогам и страхам, с которыми мы сталкиваемся ежедневно.
Когда все идет хорошо, данная структура выступает в роли координатора, удерживающего в узде наши основные эмоции и импульсы. Но сильный и неконтролируемый стресс, как показали новые исследования, приводит к запуску каскада биохимических реакций, ослабляющих влияние префронтальной коры, в результате чего поведение начинают контролировать более эволюционно древние зоны мозга. По сути, под действием стресса власть над нашими мыслями и эмоциями переходит от префронтальной области — структуры более высокого уровня — к гипоталамусу и еще более архаичным участкам мозга. По мере того как эти древние зоны мозга берут на себя управление, нас начинают охватывать парализующий страх или импульсы, которые обычно подавляются сознанием: неумеренное желание есть, употреблять дурманящие вещества или устроить попойку прямо в магазинчике возле дома. Проще говоря, мы теряем над собой контроль.
Сейчас появляется все больше данных о том, что сильный стресс может заметно нарушать работу высших «руководящих» структур в мозге человека. И теперь исследователи не просто пытаются понять, что происходит в голове человека, когда его охватывает ступор, но и стремятся разработать медикаментозные средства и определенные поведенческие приемы, позволяющие сохранять самообладание в любых обстоятельствах.
Встряска для мозга
Вопрос, почему мы иногда теряем над собой контроль, волновал исследователей на протяжении десятилетий. После Второй мировой войны ученые пытались проанализировать, почему хорошо обученные в условиях мирного времени пилоты совершали грубые и фатальные ошибки в горячке воздушного боя. Подобные исследования велись и позже. Однако то, что на самом деле происходит внутри черепной коробки человека, оставалось тайной до тех пор, пока относительно недавно активности в префронтальной области показал, насколько уязвим «высший контролирующий орган». Префронтальная кора столь чувствительна к стрессу из-за своего специфического статуса в иерархии структур мозга. Это наиболее эволюционно молодой участок коры, у человека развитый в гораздо большей степени, чем у обезьян, и составляющий практически треть коры. Он созревает позже, чем любая другая зона мозга, и окончательно формируется только к концу подросткового периода. Нейроны префронтальной области образуют сеть, отвечающую за абстрактное мышление и способность концентрироваться, а также за сохранение информации в нашем мысленном «блокноте для заметок» — кратковременной памяти. Данная зона работает как временное хранилище информации, позволяя нам, например, удерживать в памяти сумму чисел, которую необходимо перенести в следующую колонку при сложении в столбик. Она обеспечивает также осознанный контроль и подавляет действия, не соответствующие мыслям.
Работа нейронного контролирующего центра осуществляется с помощью обширной внутренней сети связей между особыми нейронами треугольной формы, которые называются пирамидными клетками. Они обеспечивают и связи с более глубокими участками головного мозга, контролирующими наши эмоции, желания и привычки. Когда мы находимся в нормальном, не стрессовом состоянии, эти схемы работают параллельно, не мешая друг другу. Кратковременная память напоминает нам, что определенное дело необходимо сделать к следующей неделе, а другая сеть нейронов посылает сигнал в более глубокие участки мозга, оповещая, что от следующего стакана вина, возможно, лучше воздержаться. Тем временем сигнал, посылаемый миндалине (структуре, расположенной глубоко в мозге и отвечающей за реакцию страха), обеспечивает нам уверенность, что вон тот огромный верзила, приближающийся по тротуару, вовсе не собирается нападать на нас.
Поддержание этой системы в состоянии постоянного обмена импульсами — тонкий процесс, который легко нарушить, поэтому когда на мозг обрушивается стресс, даже небольшие обусловленные им изменения в нейрохимической среде могут мгновенно ослабить связи внутри сети. В ответ на стресс нейроны ствола мозга начинают выбрасывать потоки биологически активных веществ, вроде норэпинефрина и дофамина, наводняя ими мозг. Возрастание концентраций сигнальных веществ в префронтальной коре блокирует генерацию импульсов ее нейронами, в том числе и потому, что на время выходят из строя синапсы, т.е. места соприкосновения нейронов. Активность сети снижается, как и способность сознательно управлять поведением. Данные эффекты только усиливаются, когда маленькие железы, расположенные возле почек, надпочечники, по команде гипоталамуса начинают выделять в кровь гормон стресса кортизол, посылая его в мозг. В таких обстоятельствах самоконтроль становится крайне сложной задачей.
Выражение «сохранять спокойствие» довольно точно описывает лежащий в основе биохимический процесс. Нейронные структуры префронтальной коры (независимо от способности концентрировать кратковременную память на текущей деятельности) могут вопреки действию лавины нейротрансмиттеров, синтезированных в глубинных зонах мозга, сдерживать возникновение волны неконтролируемых эмоций — приступа паники.
Наше исследование, показавшее, насколько легко можно нарушить работу префронтальной коры, началось около 20 лет назад. Эксперименты на животных, проведенные Арнстен вместе с Патрицией Голдман-Ракич из Йельского университета, были одной из первых работ, проиллюстрировавшей, как нейрохимические изменения, происходящие под действием стресса, могут быстро блокировать часть функций префронтальной коры.
Ученые выявили, что после того как на нейроны префронтальной коры обрушивается волна нейротрансмиттеров и гормонов стресса, связи между ними ослабляются, а генерация нервных импульсов прекращается. В то же время зоны, расположенные в глубине мозга, напротив, начинают все сильнее влиять на наше поведение. Дофамин достигает ряда структур, называемых базальными ядрами, которые расположены глубже в мозге и контролируют сильные желания и обычные эмоциональные и двигательные реакции.
Базальные ядра руководят нашим поведением не только тогда, когда мы едем на велосипеде и сохраняем равновесие, но и в моменты, когда мы потворствуем вредным привычкам, например заставляя нас тосковать по запретному мороженому. В 2001 г. Бенно Розендал из Университета Гронингена в Нидерландах, Джеймс Макгоф из Калифорнийского университета в Ирвайне и их коллеги обнаружили сходные процессы в миндалевидном теле — еще одной эволюционно древней структуре. В присутствии норэпинефрина или кортизола миндалина вводит большую часть нервной системы в состояние готовности к встрече с опасностью, а также усиливает воспоминания, связанные со страхом и другими эмоциями.
Проведенные эксперименты показали, что некоторые индивиды из-за своих генетических особенностей или под влиянием предыдущего опыта оказываются более уязвимыми к стрессу, чем другие. В норме после того, как дофамин и норэпинефрин отключают обеспечивающие высшие функции префронтальной коры нейронные цепи, ферменты начинают разлагать молекулы этих веществ, так что подобное состояние не сохраняется надолго, и после прекращения стрессирующего воздействия наш мозг быстро возвращается к обычной работе. Однако некоторые формы генов способны кодировать менее эффективные варианты ферментов, из-за чего носители данных аллелей могут быть более уязвимыми для стресса и, в некоторых случаях, в отношении отдельных психических заболеваний. Аналогичным образом восприимчивость могут усиливать определенные факторы окружающей среды, например отравление свинцом, которое частично воспроизводит реакцию на стресс и влияет на когнитивные функции.
В настоящее время ряд ученых занимаются исследованием процессов, которые запускаются в случае, если приступ в префронтальной коре длится в течение нескольких дней или недель. Хронический стресс расширяет влияние запутанной сети связей между нейронами в наших наиболее глубинных центрах эмоций, тогда как зоны, обеспечивающие способность рассуждать — от осмысления философии Иммануила Канта до банальных арифметических расчетов, — постепенно отключаются. В таких условиях дендриты (разветвленные отростки нейронов, принимающие сигналы) в архаичной миндалине увеличиваются в размерах, а дендриты нейронов префронтальной коры, наоборот, уменьшаются. Джон Моррисон (John Morrison) из Медицинской школы МаунтСинай и его коллеги показали, что дендриты префронтальной коры после прекращения действия стресса способны снова восстанавливаться, но такая способность может исчезнуть, если стресс был особенно сильным. Одна из сотрудниц нашей группы (Раджита Синха) обнаружила свидетельства существования этого процесса и у людей, выявив, что сокращение объема серого вещества в префронтальной коре было связано с предшествующим сильным и продолжительным стрессом. Подобная цепь молекулярных превращений делает нас более восприимчивыми к последующему стрессу и, вполне вероятно, способствует развитию зависимости от химических препаратов и алкоголя, депрессии и тревожности, включая синдром посттравматического стрессового расстройства. Как выяснилось, пол человека также влияет на реакцию на стресс. У женщин гормон эстроген может усиливать чувствительность. Например, как показала одна из нас (Кэролайн Мэзьюр) в соавторстве с другими исследователями, повседневный стресс у женщин в большей степени, чем у мужчин, способствует развитию депрессии и снижает устойчивость к таким пристрастиям, как курение. У мужчин же стресс может сильнее влиять на проявление страстей и стереотипное поведение, которые определяются работой базальных ядер.
Большую часть исследований по определению влияния стресса на функционирование связанных с самоконтролем зон префронтальной коры еще только предстоит провести. Некоторые ученые сейчас пытаются установить, как на работу префронтальной коры влияют другие нейромедиаторы. Тревор Роббинс (Trevor W. Robbins) и Анджела Робертс (Angela Roberts) из Кембриджского университета возглавляют группу, стремящуюся выяснить, может ли серотонин, играющий ключевую роль в развитии депрессии, посредством действия на префронтальную кору влиять на стресс и чувство тревоги. Подобные исследования представляют собой непростую задачу, поскольку современные этические нормы проведения экспериментов с людьми требуют, чтобы последние не попадали в ситуации экстремального психологического стресса и, помимо возможности в любой момент прервать опыт, просто сказав: «Стоп!», могли контролировать ситуацию эксперимента. Таким образом, обстановка опыта совершенно перестает напоминать реальную жизнь со всеми ее стрессами. Однако несколько лабораторий добились успеха в имитации эффектов неконтролируемого стресса у испытуемых, показывая им фрагменты фильмов ужасов или добиваясь проявления соответствующих реакций путем обращения с просьбой кратко рассказать о своих собственных стрессирующих переживаниях.
Последний вопрос, до сих пор приводящий в растерянность специалистов, связан с тем, почему мозг имеет подобные встроенные механизмы, ослабляющие его высшие когнитивные функции. Мы до сих пор не знаем наверняка, но, возможно, переключение на уровень древних примитивных реакций оказывается спасительным в ситуации, когда в кустах вокруг человека могут скрываться дикие хищники. Если вы внезапно увидите мелькнувшего в лесу тигра, гораздо эффективнее будет затаиться, чтобы он вас не заметил, а не вспоминать стихи Уильяма Блейка.
При отключении нейронных сетей высшего порядка, которые обеспечивают способность мыслить, но работают медленнее, примитивные нервные пути дают нам возможность мгновенно остановиться или без промедления сорваться с места и спасаться бегством. Такие механизмы могут выполнять сходную функцию и в случае нашей встречи с опасностями современного мира — скажем, когда нас «подрезает» безрассудный водитель и необходимо резко вдавить в пол педаль тормоза. Однако если мы останемся в этом состоянии надолго, функции префронтальной коры будут ослаблены, и подобные помехи окажут разрушительное действие в обстоятельствах, когда мы должны будем принимать обдуманное решение при резком ухудшении состояния здоровья кого-то из близких или в процессе организации серьезного мероприятия.
Держи себя в руках
Вполне логично, что по мере выяснения причины возникновения умственного ступора продвигается вперед и разработка методов борьбы с ним. Ученые надеются, что новые данные о биохимии процесса, переводящего мозг из состояния прогрессивных размышлений к состоянию зависимости от архаичных рефлексов, могут привести к созданию эффективных средств лечения расстройств, связанных со стрессом. Некоторые из недавних открытий лишь подтвердили то, что уже было известно. Например, выработка у солдат и сотрудников экстренных служб автоматических реакций, необходимых для выживания, связана с работой базальных ядер и других древних структур мозга, имеющихся у животных. А новые исследования на животных показали, что чувство психологического контроля (которое становится второй натурой солдата или врача скорой помощи) оказывается решающим фактором в способности противостоять стрессирующим обстоятельствам. По аналогии тех, кто чувствует себя уверенно перед аудиторией, публичные выступления лишь бодрят; другим они не приносят ничего, кроме ужаса и «столбняка мыслей».
Методы тренировки сержантов в американской армии были сначала опробованы в исследованиях на животных. Эксперименты показали, что молодые особи вырастают более устойчивыми к стрессу, если в онтогенезе они имели опыт многократного успешного сопротивления слабому стрессу. Аналогичные данные были получены и в исследованиях на людях. Теперь доказано, что успешное разрешение сложной ситуации может привести к повышению стрессоустойчивости. Напротив, если дети в стрессовой ситуации сталкиваются с непреодолимыми препятствиями, то во взрослом состоянии они оказываются более уязвимыми по отношению к стрессу и склонными к развитию депрессии.
В лабораториях постепенно разрабатываются и новые методы медикаментозного воздействия. Лечение празозином (стандартным препаратом, назначаемым при гипертонии и частично блокирующим действие норэпинефрина) было опробовано на ветеранах военных действий и представителях мирного населения с посттравматическим стрессовым расстройством и дало положительные результаты. Также выяснилось, что празозин ослабляет алкогольную зависимость и количество потребления спирта. Самые последние исследования в этой области, проведенные Шерри Макки (Sherry McKee) и коллегами из Йельского университета, выявили, что другое распространенное лекарство от гипертонии под названием гуанфацин может ослаблять некоторые реакции, связанные со стрессом, и усиливать работу нейронных комплексов префронтальной коры, помогая людям, например, удерживаться от курения во время стрессовых ситуаций. Более того, многие лаборатории доказали, что реакцию на стресс могут ослабить определенные стратегии поведения, такие как расслабление, глубокое дыхание и медитация.
А что же с чувством самоконтроля? Вероятно, изучение процессов реакции мозга на стрессирующее воздействие позволит людям ощущать, что они могут контролировать ситуацию. Так что в следующий раз, проходя тест или выступая публично и почувствовав накатывающий ступор, вы, быть может, скажете себе: «Это всего лишь механизм защиты от притаившегося в кустах тигра». Возможно, это позволит вам почувствовать себя более уверенно, даже если и не подскажет правильного ответа на экзаменационный вопрос.