Расстроенная психика. Что рассказывает о нас необычный мозг

Эрик Кандель, 2018

Все решения и поступки зарождаются в нашей психике благодаря работе нейронных сетей. Сбои в ней заставляют нас страдать, но порой дарят способность принимать нестандартные решения и создавать шедевры. В этой книге нобелевский лауреат Эрик Кандель рассматривает психические расстройства через призму “новой биологии психики”, плода слияния нейробиологии и когнитивной психологии. Достижения нейровизуализации, моделирования на животных и генетики помогают автору познавать тайны мозга и намечать подходы к лечению психических и даже социальных болезней. Он разбирает массу интересных вопросов. Велика ли роль генов в развитии психических расстройств? А роль бессознательного в творчестве и принятии решений? Что общего у болезней, привычно разделяемых на неврологические и психические, и каковы их биологические механизмы? А что общего у искусства людей с шизофренией и “обычных” сюрреалистов? Можно ли возродить психоанализ? И что дают нам все эти знания? В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.

Глава 2

Наша глубоко социальная природа: расстройства аутистического спектра

По природе своей мы существа глубоко социальные. Успешной адаптацией к окружающему миру в ходе эволюции мы во многом обязаны способности формировать социальные сети. Мы больше прочих видов нуждаемся друг в друге для решения задач выживания, а потому не можем нормально развиваться в изоляции. Дети наделены врожденной готовностью анализировать мир, где им предстоит жить взрослыми, но необходимые для этого навыки, такие как речь, они перенимают исключительно от других людей. Сенсорная или социальная депривация^[17] на ранних этапах жизни может нарушать структуру мозга. Так же и в старости: здоровье мозга поддерживается именно социальным взаимодействием.

Мы многое узнали о природе и роли “социального мозга” — процессов и областей мозга, отвечающих за взаимодействие с другими людьми, — изучая аутизм, сложное расстройство, при котором социальный мозг не развивается должным образом. Аутизм проявляется в ключевой период развития — до достижения ребенком трехлетнего возраста. Поскольку аутичные дети не способны спонтанно приобрести социальные и коммуникативные навыки, они замыкаются в себе и не взаимодействуют с окружающими.

Аутизм объединяет целый спектр расстройств разной степени тяжести, которые характеризуются трудностями во взаимодействии с другими людьми. Аутистам сложно вступать в социальные контакты — как вербальные, так и невербальные, — а их интересы ограничены. От таких коммуникативных барьеров сильно страдает социальное поведение.

В этой главе мы разберем, что же аутизм поведал нам о социальном мозге, включая способность считывать психические и эмоциональные состояния окружающих. Речь, в частности, пойдет о том, какой вклад в понимание аутизма внесла когнитивная психология и какие знания о нейронной сети социального мозга мы почерпнули из исследований аутизма. Ученым только предстоит выяснить причины аутизма, но, судя по всему, главными виновниками окажутся гены. Недавние прорывы в генетике показали, как мутации определенных генов нарушают ключевые биологические процессы в ходе развития, приводя к возникновению расстройств аутистического спектра. Наконец, здесь же мы скажем несколько слов о том, что удалось извлечь из исследований социального поведения животных.

Аутизм и социальный мозг

В 1978 году сотрудники Пенсильванского университета Дэвид Примэк и Гай Вудрафф, изучавшие поведение шимпанзе, выдвинули гипотезу, что каждый человек обладает теорией психики^[18], то есть приписывает себе и другим какие-то психические состояния⁷. Каждый из нас наделен способностью понимать, что другие обладают своей психикой, своими убеждениями, стремлениями, желаниями и намерениями. Это естественное понимание отличается от умения разделять эмоции. Маленький ребенок улыбнется в ответ на вашу улыбку и нахмурится, если нахмуритесь вы. Однако умение понять, что человек, на которого вы смотрите, может думать вовсе не о том, о чем думаете вы, приобретается несколько позднее, в норме годам к трем-четырем.

Способность приписывать другим людям психические состояния позволяет нам прогнозировать их поведение, а это ключевой навык для социального обучения и взаимодействия. Например, когда мы с вами разговариваем, я понимаю, к чему вы клоните, а вы понимаете, к чему клоню я. Если вы шутите, я не стану интерпретировать ваши слова буквально и буду ожидать от вас другого поведения, чем если бы мне показалось, что вы говорите серьезно. В 1985 году Ута Фрит, Саймон Барон-Коэн и Алан Лесли из Лондонского университетского колледжа применили концепцию теории психики к страдающим аутизмом⁸. Фрит (рис. 2.1) описывает, как родилась эта идея:

Как работает психика? Что мы имеем в виду, говоря, что психика порождается мозгом? Подобные вопросы ужасно заинтересовали меня еще в студенческие годы, когда я занялась экспериментальной психологией. Самым очевидным способом получить ответы были патологические исследования, поэтому я пошла учиться клинической психологии в Институт психиатрии в Лондоне. Здесь я впервые встретилась с аутичными детьми. Они были удивительными. Я захотела понять, что заставляет их так странно вести себя с другими людьми и делает их такими отстраненными от повседневного общения, которое мы воспринимаем как должное. И я все еще хочу это понять! Потому что и целой жизни мало, чтобы докопаться до разгадки аутизма…

Я хотела узнать, почему аутистов так сложно втянуть в разговор, даже если с речью у них всё в порядке. В то время как раз шла разработка концепции “теории психики”, где объединялись знания по поведению животных, психологии развития и философии. Нам с тогдашними коллегами, Аланом Лесли и Саймоном Барон-Коэном, показалось, что эта концепция невероятно интересна в контексте аутизма, ведь она могла стать ключом к объяснению социальных дефектов аутичных людей. Так и получилось.

В 1980-х мы начали систематические поведенческие эксперименты и показали, что аутисты действительно не проявляют спонтанной “ментализации”. Иными словами, они не могут автоматически приписывать психологические мотивы и психические состояния другим, чтобы объяснить их поведение. Как только появились методы нейровизуализации, мы начали сканировать мозг аутичных взрослых и выявили систему ментализации. Но наша работа все еще продолжается⁹.

Исследования аутизма многое рассказали нам о социальном поведении, а также о биологии социальных взаимодействий и эмпатии^[19]. В некоторых социальных взаимодействиях участвуют биологические движения — например, мы подходим к другому человеку, протягиваем руку для приветствия. В 2008 году Кевин Пелфри из Йельского университета (тогда он работал в Университете Карнеги — Меллона) обнаружил, что аутичные дети испытывают трудности с распознаванием биологических движений¹⁰. Он провел эксперимент с аутичными и неаутичными (нейротипичными) детьми: пока дети наблюдали за небиологическими и биологическими движениями, Пелфри наблюдал за активностью в двух областях их мозга. Одной из областей была небольшая зрительная зона MT, или V5 (MT/V5), чувствительная к любому движению, а другой — верхняя височная борозда, которая у нейротипичных взрослых сильнее реагирует на биологическое движение. В качестве примера биологического движения Пелфри показывал детям шагающего человека или человекоподобного робота, небиологические движения совершали заводные игрушки и часы с маятником. У обеих групп детей чувствительная к любому движению зона MT/V5 примерно одинаково реагировала на оба типа движения. У нейротипичных детей верхняя височная борозда сильнее реагировала на биологическое движение, в то время как у аутичных она не различала два типа движения (рис. 2.2).

Рис. 2.1. Ута Фрит

Способность определять и встраивать биологическое действие в контекст ситуации — например, увязывать наше наблюдение за человеком, потянувшимся к стакану воды, с предположением, что этот человек хочет пить, — позволяет нам распознавать намерения, и это критически важно для теории психики. Таким образом, аутисты испытывают трудности с социальными взаимодействиями отчасти из-за того, что ограничены в способности интерпретировать социально значимые биологические движения — например, предложение пожать руку.

Рис. 2.2. Реакция на биологическое и небиологическое движение в двух областях мозга у детей без отклонений развития и у детей с аутизмом. MT/V5 — зона в затылочной доле мозга. BOLD-сигнал отображает уровень насыщения крови кислородом.

Аутичные люди испытывают схожие трудности и с чтением лиц. Когда они смотрят на другого человека, то избегают взгляда в глаза и, как правило, зрительно фиксируются на области рта (рис. 2.3). Нейротипичные люди поступают наоборот: они смотрят в основном в глаза. Почему? Потому что направленность взгляда дает нам важную информацию о желаниях, намерениях и убеждениях смотрящего. Слова “желать”, “намереваться” и “думать” описывают психические состояния. Непосредственно наблюдать психические состояния невозможно, однако большинство из нас ведет себя так, словно мы это умеем — умеем читать мысли.

Возьмем, например, восхитительную картину Жоржа де Латура “Шулер с бубновым тузом” (рис. 2.4). Что вы на ней видите? Вероятно, вас заинтересовал странный взгляд сидящей дамы. Очевидно, она общается с женщиной, которая стоит по ее правую руку. Стоящая женщина видела карты в руках человека, сидящего рядом. Этот человек — шулер: мы видим, что он прячет за спиной бубнового туза. Справа сидит богатый молодой человек, которого шулер скоро избавит от горсти золотых монет.

Рис. 2.3. Схемы движения глаз аутичного и нейротипичного человека

Рис. 2.4. “Шулер с бубновым тузом”, Жорж де Латур, ок. 1635 года (Лувр, Париж).

Как мы можем с такой уверенностью интерпретировать сцену, изображенную почти четыре века назад? Почему художник не сомневается, что мы заметим все его намеки — взгляд дамы, указующий перст, спрятанную карту — и сумеем понять картину правильно? Эти наши “сверхъестественные” навыки обусловлены способностью выстраивать теорию психики. Мы все время используем ее, чтобы объяснять и прогнозировать поведение людей.

Главная “поломка” при аутизме происходит в системе связи между взглядом и намерением. Хотя нам еще предстоит пройти долгий путь к пониманию биологических причин аутизма — изучить измененные гены, синапсы и нейронные сети, — мы уже немало знаем о когнитивной психологии этой болезни, а потому и о когнитивных системах мозга, которые отвечают за теорию психики.

Нейронная сеть социального мозга

В 1990 году Лесли Бразерс из Медицинской школы при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе использовала успехи в постижении теории психики, достигнутые при исследовании аутизма, для разработки теории социального взаимодействия¹¹. Она заявила, что социальное взаимодействие предполагает работу целой сети взаимосвязанных областей мозга, которые обрабатывают социальную информацию и вместе выстраивают теорию психики. Бразерс назвала эту сеть социальным мозгом. К нему относят кору нижней части височной доли (ее функция — распознавание лиц), миндалевидное тело (распознавание эмоций), верхнюю височную борозду (распознавание биологического движения), систему зеркальных нейронов (эмпатия) и области височно-теменного узла, работающие с теорией психики (рис. 2.5 и 2.6).

Рис. 2.5. Сеть областей, составляющих наш социальный мозг.

Рис. 2.6. Теория психики: нейронный механизм в височно-теменном узле, который задействуется при размышлении о желаниях, мыслях и убеждениях других людей.

Нейробиологи только начинают понимать, как области социального мозга, определенные когнитивной психологией, взаимосвязаны и взаимодействуют друг с другом, влияя на поведение человека. Стивен Готтс с другими исследователями из Национального института психического здоровья (США) подтвердили с помощью функциональной нейровизуализации, что у людей с расстройствами аутистического спектра действительно повреждена нейронная сеть социального мозга. В частности, у них разорваны связи в трех областях социального мозга — тех, что отвечают, во-первых, за эмоциональные аспекты социального поведения, во-вторых, за речь и коммуникацию, а в-третьих, за взаимодействие зрительного восприятия и движения. Обычно активность в этих областях скоординирована, но у страдающих аутизмом они работают несогласованно как друг с другом, так и с остальной частью социального мозга¹².

Особый интерес представляют анатомические открытия, касающиеся сроков роста и развития мозга аутичных детей. До двух лет окружность головы у них часто бывает больше, чем у детей с обычным развитием. Кроме того, некоторые области мозга аутиста в первые годы жизни могут развиваться преждевременно — в частности, это характерно для лобной доли, отвечающей за концентрацию внимания и принятие решений, и миндалевидного тела, участвующего в эмоциональных реакциях¹³.

Все это очень важно, поскольку несвоевременное развитие одной или нескольких областей мозга может существенно нарушить закономерности роста других связанных с ними зон.

Открытие аутизма

Аутизм признали самостоятельным заболеванием еще в начале 1940-х, причем к такому выводу независимо пришли сразу два ученых — Лео Каннер в США и Ганс Аспергер в Австрии. До тех пор у аутичных детей диагностировали умственную отсталость либо расстройства поведения.

Любопытно, что Каннер и Аспергер не только схоже описали это расстройство, но даже название ему дали одинаковое — аутизм. В медицинской литературе это слово впервые употребил великий швейцарский психиатр Ойген Блойлер, автор термина “шизофрения”. Блойлер назвал “аутистическими” особую группу симптомов, характерных для шизофрении: социальную неуклюжесть, замкнутость и преимущественно уединенный образ жизни.

Каннер родился в Австро-Венгрии, а образование получил в Берлине. Он переехал в США в 1924 году и устроился в государственную психиатрическую больницу в Янктоне (Южная Дакота). Оттуда он перебрался в Университет Джонса Хопкинса, где в 1930 году основал детскую психиатрическую больницу. В 1943-м он опубликовал знаменитую статью “Аутистические нарушения аффективного контакта”, в которой описал 11 детей¹⁴. Один из них, Дональд, чувствовал себя счастливым, только когда оставался один. Описание своих наблюдений Каннер предварил словами отца Дональда: “Он будто бы втянулся в свой панцирь и живет внутри себя, <…> не замечая ничего вокруг. На втором году жизни у него появилось маниакальное стремление вертеть кубики, миски и другие округлые предметы. <…> Он <…> выработал привычку качать головой из стороны в сторону”. На основе наблюдений за Дональдом и десятком других детей Каннер очень живо описал три важных признака классического детского аутизма: (1) полную уединенность, устойчивое предпочтение находиться в одиночестве; (2) одержимость стабильностью, непереносимость перемен; (3) “островковые” творческие способности^[20].

Аспергер родился неподалеку от Вены. Он окончил Венский университет с докторской степенью по медицине и работал в университетской детской больнице. Аспергер понял, что аутизм проявляется в разных формах. Это заболевание объединяет большой спектр расстройств: на одном его полюсе — люди, которые хуже среднего справляются с какой-то интеллектуальной деятельностью и испытывают серьезные речевые затруднения, а на другом — те, что очень умны и отлично пользуются речью. Более того, Аспергер обнаружил, что аутизм не исчезает с возрастом и у взрослых тоже проявляется.

У находившихся под наблюдением Аспергера детей аутизм был выражен слабо. Некоторые из них обладали выдающимися интеллектуальными способностями: например, пациенткой Аспергера была Эльфрида Елинек, будущий лауреат Нобелевской премии по литературе. До недавнего времени высокофункциональным^[21] аутичным детям и взрослым ставили диагноз “синдром Аспергера”. Сегодня этот синдром принято относить к расстройствам аутистического спектра.

Жизнь с аутизмом

Растить ребенка с аутизмом нелегко. Президент Фонда научных исследований аутизма Элисон Сингер описывает свою жизнь с дочерью-аутистом как “ежедневные испытания и борьбу. <…> Это огромное финансовое бремя. Это огромное эмоциональное бремя. Это круглосуточная забота о человеке, который не может по-настоящему общаться со мной и с которым не могу по-настоящему общаться я. Бо́льшую часть времени я вынуждена гадать, что она пытается сказать”.

Сингер поясняет:

Жить с аутичным ребенком — значит каждый день искать баланс между тем, чтобы любить этого ребенка таким, какой он есть, и чтобы постоянно добиваться большего. Под “бо́льшим” я подразумеваю больше речи, больше социального взаимодействия, больше ресторанов и других общественных мест, куда ребенок мог бы пойти без истерики.

У моей дочери было множество типичных ранних признаков аутизма. В младенчестве она никогда не лепетала. Никогда не делала социальных жестов. Никогда не махала рукой на прощание. Никогда одобрительно не кивала и не мотала головой несогласно. Она закатывала невероятные истерики. Когда мы приходили на детскую площадку или в игровую комнату, ей было неимоверно сложно устанавливать зрительный контакт. Она никогда не проявляла интереса к другим детям. Она произносила несколько слов, но все эти слова она заимствовала из аудиокниг и видеороликов и использовала их бездумно, не для общения. Она просто повторяла их снова и снова. И в игрушки она играла очень необычно: сортировала их по цветам, выстраивала по размеру, но никогда не делала с ними то, что предполагали их производители. Не заблуждайтесь, думая, что ваш ребенок использует игрушки “креативно”. На самом деле игрушки должны использоваться так, как задумывал производитель.

Когда она стала старше — сейчас ей девятнадцать с половиной, — некоторые симптомы закрепились и обострились, но в остальном наметились улучшения. Аутизм — это расстройство развития, поэтому состояние большинства детей улучшается по мере взросления. Одни улучшения связаны с интенсивной терапией, а другие — просто с наступлением зрелости¹⁵.

В 1960-х годах уроженец Вены, психолог Бруно Беттельгейм, который специализировался на детских эмоциональных отклонениях, популяризировал неудачный термин “мать-холодильник”, чтобы объяснить происхождение аутизма. Беттельгейм доказывал, что аутизм лишен биологической основы, а развивается у детей нежеланных, не получающих материнской любви. Впоследствии беттельгеймовские представления об аутизме, причинившие немало горя множеству родителей, были полностью опровергнуты.

Элисон Сингер восприняла выявление биологической основы аутизма с энтузиазмом:

Теперь нам хотя бы не нужно бороться с идеей, что аутизм развивается из-за плохого выполнения родительских обязанностей: будто бы родители аутичного ребенка были настолько холодны, что не сумели сформировать привязанность и тем самым заставили его замкнуться в своем мире. Родители детей с аутизмом любят своих детей больше, чем вы можете себе представить. Мы делаем всё, всё возможное, чтобы помочь им приобрести необходимые навыки и участвовать в общественной жизни.

Когда в 1960-х у брата диагностировали аутизм, нашей матери сказали, что она “мать-холодильник”, которая была слишком холодна, чтобы наладить контакт с моим братом, а потому виновата в его аутизме. Врач рекомендовал ей стараться получше со следующим ребенком. Слава богу, теперь все это в прошлом. Мы знаем, что аутизм — это генетическое расстройство, и каждый день все больше узнаем о генах, которые вызывают аутизм. Сейчас ведутся важные исследования, призванные понять причины аутизма и разработать более эффективное лечение людей с этим диагнозом¹⁵.

Как только стало ясно, что аутизм имеет биологическую основу, ученые получили возможность углубить наши знания об этой болезни. Так, они обнаружили, что в ходе социального взаимодействия люди с менее тяжелыми формами аутизма ориентируются на само поведение, а не на скрытые в нем намерения. Поэтому аутичным людям сложно распознавать неочевидные мотивы и манипуляцию — прямо как наивному молодому картежнику на рисунке 2.4. При тяжелых формах аутизма люди совершенно прямолинейны и честны: они не чувствуют необходимости оправдывать ожидания и соответствовать представлениям окружающих. Аутичные люди с высоким уровнем социальной функциональности ощущают необходимость оправдывать ожидания окружающих, но у них нет природного чутья, как этого добиться. Нехватка внутреннего социального компаса становится одной из причин депрессии и тревожности, которые часто испытывают дети с легкими формами аутизма.

Знание о таких психических состояниях, как убежденность, желание и намерение, не устраняет проблем с социальной коммуникацией, а лишь смягчает их. Даже самые способные, отлично адаптированные люди с расстройствами аутистического спектра испытывают затруднения со считыванием и объяснением психических состояний. Им нужно время. Письменная коммуникация, например по электронной почте, несколько проще, чем личное взаимодействие. Тем не менее не стоит недооценивать стресс и тревогу, которые испытывает большинство людей с расстройствами аутистического спектра, пытаясь вписаться в мир нейротипичных.

Эрин Маккинни, страдающая аутизмом, так описывает связанные с ним стрессы:

Аутизм делает мою жизнь громкой. Лучшего определения мне не найти. Все гиперболизировано. И я имею в виду не только мой слух, хотя и его тоже. Я чувствую громко. Легкое прикосновение ощущается не таким уж легким. Яркий свет кажется ярче. Тихое гудение лампы кажется оглушительным. Я не радуюсь — у меня эмоциональная перегрузка. Я не печалюсь — у меня эмоциональная перегрузка. Считается, что аутисты не способны к эмпатии. Как и большинство людей с расстройствами аутистического спектра, я полагаю, что на самом деле всё наоборот. <…> Аутизм делает мою жизнь напряженной. Когда всё громче, ситуации стрессируют немного сильнее¹⁶.

Маккинни говорит, что после постановки диагноза она испытала “противоречивые чувства”. Но вскоре обрадовалась, что удалось-таки узнать диагноз, и встала на сложный, долгий путь примирения с ним:

Я постоянно на взводе. Порой срываюсь и теряю самообладание. И это нормально. Ну ладно, может, и ненормально, но так должно быть. У меня нет выбора. <…> Я должна как-то жить с этим дальше. Я прислушиваюсь к себе, чтобы понять, когда приближается срыв, и успеть переключиться. Мне пришлось много поработать, чтобы достичь такого уровня самосознания, но все равно я справляюсь не всякий раз.

…Я всегда всё делаю одинаково. Я пересчитываю множество вещей, замечаю детали, которые большинство людей считает неважными, и переживаю из-за крошечных несовершенств. Мысли застревают в моей голове и вертятся там снова и снова. Фразы, образы, воспоминания, взаимосвязи. Все это порой перегружает. Но я, насколько могу, стараюсь извлекать из этого пользу. Наверное, отчасти поэтому я хороша в работе. И даже очень хороша! Я замечаю такие мелочи, такие нюансы, которые обычно ускользают от других. И я нахожу закономерности, причем очень быстро¹⁶ .

Размышляя о своей жизни, Маккинни заключает:

Аутизм, несомненно, усложняет мою жизнь, но он же ее и украшает. Когда всё чувствуешь сильнее, повседневное, прозаичное, типичное, нормальное — всё это становится исключительным. Я не могу говорить ни за вас, ни за кого-либо еще — хоть с расстройством аутистического спектра, хоть без. Опыт каждого из нас уникален. Так или иначе, я уверена, что очень важно находить эту красоту. Да, признаю: в такой жизни есть дурное и отвратительное, есть неуважение и невежество, есть срывы. Все это неизбежно. Но ведь есть и хорошее¹⁶.

Около 10 % людей с аутизмом имеют низкий коэффициент интеллекта, но многие наделены особым талантом к поэзии, изучению иностранных языков, исполнению музыки, рисованию, арифметике или предсказанию, на какой день недели выпадет любое календарное число. В книге “Блестящие осколки разума” (Bright Splinters of the Mind) экспериментальный психолог Беата Хермелин рассказывает о своей работе с аутичными людьми и отмечает, что исследователи не перестают удивляться талантам таких савантов^[22]17. Одна из самых известных аутичных савантов — Надя. Когда ей было от четырех до семи лет, она создала серию рисунков, заставивших восхищаться даже профессионалов. По красоте они были сопоставимы с наскальной живописью, которой примерно 30 тысяч лет. Но о творческих способностях людей, страдающих аутизмом, мы подробнее поговорим в главе 6.

Роль генов в аутизме

Ученые уже не один год знают, что гены в развитии аутизма играют исключительно важную роль. Исследования однояйцевых близнецов, которые генетически одинаковы, показывают, что если у одного из них проявился аутизм, то вероятность проявления его и у второго достигает 90 %. Среди нарушений развития нет больше ни одного с такой высокой конкордантностью^[23] у однояйцевых близнецов.

Это поразительное открытие убедило многих ученых в том, что изучение генетики аутизма — кратчайший путь к выявлению мозговых механизмов, задействованных в развитии этой болезни. Описав генетическую картину и определив факторы риска, ученые могли бы быстрее найти точные места в мозге, где работают эти связанные с болезнью гены. Однако аутизм — это не простое расстройство из группы “один ген — одна болезнь”^[24]: риск развития аутизма связан, скорее всего, со многими генами.

В то же время мы не можем сбрасывать со счетов влияние внешних факторов, поскольку поведение человека определяется взаимодействием генов и окружающей среды. Даже последствия мутации единственного гена, неизбежно вызывающей болезнь, могут сильно зависеть от внешних влияний. Возьмем, например, фенилкетонурию (ФКУ) — простое метаболическое заболевание, которое у ребенка выявляют рутинными анализами сразу после рождения. Эта редкая генетическая болезнь поражает одного ребенка из 15 тысяч и может приводить к тяжелым нарушениям когнитивных функций. Страдающие этим заболеванием имеют две аномальные копии единственного гена, ответственного за расщепление фенилаланина — аминокислоты, которая входит в состав поступающего с пищей белка. (Обладатели только одной дефектной копии не болеют ФКУ.) Если организм не может расщеплять фенилаланин, тот накапливается в крови. Это приводит к образованию токсичного вещества, которое препятствует нормальному развитию мозга. К счастью, умственную отсталость можно предотвратить простым и невероятно эффективным внешним воздействием — ограничением потребления белка людьми с риском развития ФКУ.

Грандиозное наращивание возможностей изучения ДНК в высоком разрешении и у множества людей помогает ученым четче представить генетическую картину. Технологические успехи позволили нам пересмотреть представления о различиях в ДНК разных людей и понять, как некоторые из генетических вариаций приводят к развитию заболеваний наподобие расстройств аутистического спектра. Так, они помогли выявить два прежде неизвестных типа генетических отклонений: вариации числа копий и мутации de novo. Оба типа способствуют развитию аутизма, шизофрении и других сложных расстройств, вызываемых мутациями в нескольких генах.

Вариации числа копий

У всех нас есть незначительные различия в нуклеотидных последовательностях генов. (Как мы узнали в главе 1, нуклеотиды — это молекулы, из которых состоит ДНК.) Эти различия называются однонуклеотидными вариациями^[25] (рис. 2.7). Около 10 лет назад ученые обнаружили, что у нас могут встречаться и более крупные различия в структуре хромосом. Эти редкие различия назвали вариациями числа копий^[26] (рис. 2.8). У нас может недоставать небольшого фрагмента ДНК хромосомы (делеция числа копий), или же в хромосоме может быть дополнительный фрагмент ДНК (дупликация числа копий). Из-за вариаций числа копий хромосома может содержать на 20–30 генов больше или меньше стандарта, но в любом случае эти вариации повышают риск развития расстройств аутистического спектра.

Рис. 2.7. Однонуклеотидная вариация

Рис. 2.8. Вариации числа копий: делеция и дупликация сегмента ДНК

Изучая вариации числа копий, мы сумели лучше понять функции ряда генов, связанных с аутизмом, что, в свою очередь, позволило сформировать более четкое представление о молекулярной основе социального поведения. В качестве примера можно привести вариации числа копий хромосомы 7. Мэттью Стейт из Калифорнийского университета в СанФранциско обнаружил, что дополнительная копия одного сегмента хромосомы 7 существенно повышает риск развития расстройств аутистического спектра. Если тот же сегмент, наоборот, утрачивается, развивается синдром Вильямса¹⁸.

Синдром Вильямса — это, в сущности, полная противоположность аутизма. Дети с этим генетическим расстройством в высшей степени социальны (рис. 2.9). Им свойственно сильное, почти неудержимое желание говорить и взаимодействовать с другими людьми. Они очень дружелюбны и доверчивы даже по отношению к незнакомцам. В то время как некоторые аутичные дети отлично рисуют, дети с синдромом Вильямса, как правило, музыкальны. Проблемы с рисованием у детей с синдромом Вильямса, вероятно, объясняются дефектами зрительно-пространственного конструирования. В отличие от аутистов дети с синдромом Вильямса хорошо овладевают речью и прекрасно справляются с распознаванием лиц, чтением эмоций и оценкой намерений окружающих.

Как считает бывший директор Национального института психического здоровья Томас Инсел, контраст между аутизмом и синдромом Вильямса предполагает, что наш мозг использует определенные сети для определенного типа функций, таких как социальное взаимодействие. Недостатки работы социальной сети могут заставить мозг компенсировать их наращиванием потенциала несоциальной сети, что ведет к появлению необычных способностей, которые мы находим у аутичных савантов¹⁹.

Рис. 2.9. Вариации числа копий: делеция определенного сегмента хромосомы 7 вызывает синдром Вильямса, а дупликация повышает риск развития расстройств аутистического спектра.

Поразительно, что один-единственный сегмент, содержащий не более 25 из примерно 21 тысячи генов нашего генома, может оказывать столь сильное влияние на сложное социальное поведение. Это открытие задает направление дальнейшим изысканиям, в том числе призванным усовершенствовать терапевтические подходы.

Мутации de novo

Вторым успехом генетики, обусловленным технологическим прогрессом последних лет, стало открытие, что не все мутации мы наследуем с геномами наших родителей. Некоторые мутации спонтанно происходят в сперматозоидах взрослых мужчин. Эти редкие спонтанные мутации называются мутациями de novo, или новыми, и отец может передавать их своим детям. Четыре исследования, проведенных почти одновременно в Йельском и Вашингтонском университетах, в Институте Эли и Эдит Броуд при Массачусетском технологическом институте и в Лаборатории в Колд-Спринг-Харборе, показали, что мутации de novo заметно повышают риск развития аутизма²⁰.

Кроме того, количество мутаций de novo увеличивается с возрастом. Недавнее исследование исландской биотехнологической компании deCODE genetics подтвердило это в ходе полногеномного анализа, охватывающего всю геномную ДНК человека, а не только участки, кодирующие белки²¹. И это важно, поскольку не так давно ученые обнаружили, что некодирующая ДНК^[27] нашего генома, которую раньше называли мусорной, может играть чуть ли не главную роль в развитии сложных заболеваний, включая и выключая гены.

Количество новых мутаций растет с возрастом из-за того, что клетки-предшественницы сперматозоидов делятся каждые 15 дней. Беспрестанное копирование ДНК, сопровождающее деление клеток, приводит к возникновению ошибок, и доля ошибок с возрастом значительно повышается. В сперматозоиде 20-летнего отца содержится в среднем 25 новых мутаций, а в сперматозоиде 40-летнего — в среднем 65 (рис. 2.10). В большинстве своем такие мутации безвредны. Но не все: считается, что мутации de novo способствуют развитию как минимум 10 % случаев аутизма. В контексте мутаций de novo материнские гены, судя по всему, не способствуют развитию аутизма, поскольку яйцеклетки, в отличие от сперматозоидов, не делятся и не умножаются на протяжении жизни женщины, а все формируются еще до ее рождения.

Мутации de novo вызывают особый интерес, поскольку в последние годы число случаев аутизма существенно возросло. Немалую часть этого прироста можно объяснить тем, что мы сегодня гораздо больше знаем об этом расстройстве и диагностируем его лучше, чем 50 лет назад. Вторая причина роста заключается в том, что люди теперь обзаводятся детьми позже. Как мы знаем, немолодые отцы несут больше новых мутаций в сперматозоидах, а следовательно, с большей вероятностью передают эти мутации своим детям, повышая у них риск развития аутизма.

А еще у нас есть свидетельства того, что мутации de novo в сперматозоидах немолодых отцов способствуют развитию шизофрении (рис. 2.10) и биполярного расстройства. (Как еще столетие назад заметил Блойлер, некоторые социальные затруднения, характерные для аутистов, типичны и для шизофреников.) Более того, мы знаем, что ни шизофрения, ни биполярное расстройство не относятся к моногенным болезням. Таким образом, за развитие аутизма и этих психических расстройств, вероятно, отвечает общий набор генов. Мы не знаем точно, сколько генов участвует в развитии аутизма, но весьма возможно, что по меньшей мере 50, а скорее несколько сотен.

Рис. 2.10. Отцовский вклад в развитие аутизма. Ученые проанализировали генетический материал 78 исландских детей и их родителей, включая материал 44 детей с аутизмом. Оказалось, что чем старше отцы, тем у детей, как правило, больше мутаций de novo, не представленных в геномах их родителей.

Наконец, мутации de novo могли бы объяснить еще одно любопытное свойство аутизма: болезнь не “вымирает”. Хотя аутичные взрослые производят меньше детей, чем нейротипичные, количество детей с расстройствами аутистического спектра со временем не снижается. Новые мутации в сперматозоидах отцов, не страдающих аутизмом, могут быть одной из причин “живучести” аутизма в общей популяции.

Нейронные сети как мишени для мутаций

Недавнее исследование показало, что в мозге аутичных подростков слишком много синапсов²². Обычно лишние синапсы — те, что мы не используем, — удаляются в ходе так называемого синаптического прунинга, который начинается в раннем детстве и достигает пика в подростковом возрасте и ранней зрелости. То, что синапсов находят слишком много, свидетельствует об их недостаточном удалении, в результате чего в мозге образуется скорее спутанный клубок нейронных связей, чем оптимизированная и эффективная нейронная сеть. Любопытно, что при аутизме синаптический прунинг недостаточен, а при шизофрении, наоборот, избыточен, но это мы еще обсудим в главе 4.

Формирование нейронной проводки в развивающемся мозге — процесс невероятно сложный и потому предоставляющий широкие возможности для сбоев. Более того, в мозге активна почти половина всех наших генов, и образование синапсов между нейронами требует огромного количества правильно работающих белков. Как вы помните, белки синтезируются по инструкциям, выдаваемым генами. Если мутации этих генов нарушают состав или работу обычных для синапса белков, складывается следующая ситуация: синапсы не могут функционировать правильно, значит, нейроны не могут общаться друг с другом, и выстроенные из них нейронные цепи разрушаются.

Мутации, способствующие развитию расстройств аутистического спектра, могут быть разбросаны по всем 23 парам наших хромосом. Но где бы они ни находились, эти мутации разрушают нейронные сети социального мозга, подрывая теорию психики.

Некоторые мутации критически сказываются именно на работе синапсов. В действительности мутации de novo чаще происходят в генах, кодирующих синаптические белки, и этот факт дарит надежду на то, что аутизм и другие нарушения развития могут поддаваться лечению. Иными словами, мы могли бы научиться лечить генетическую болезнь ремонтом дефектных синапсов (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Работу синапсов обеспечивают сотни генов, разбросанных по всему геному. Мутации в одном или нескольких из них могут вести к развитию такой болезни, как аутизм. Разработав медикаменты, воздействующие скорее на синапсы, чем на отдельные гены, мы могли бы лечить подобные генетически сложные расстройства.

Это в корне меняет дело. Нарушения развития могут оказаться не неизменной врожденной данностью, а состояниями обратимыми или хотя бы поддающимися контролю в течение жизни.

Генетика и социальное поведение: животные модели

Большинство животных проводит хотя бы часть жизни в компании других представителей своего вида. Мы охотно признаём это даже на уровне языка, объединяя рыб в косяк, гусей — в стаю, а пчел — в рой. Очевидно, что животные узнают друг друга, общаются друг с другом и действуют согласованно. Натуралист Э. О. Уилсон заметил, что животные совершенно разных видов часто используют схожие модели социального поведения. Если подобное наблюдают в биологии, это обычно означает, что генетическая основа сходств очень древняя и обеспечивает одинаковые проявления у множества разных животных. На самом деле в геномах других животных можно найти почти все наши гены.

Поскольку социальное поведение и соответствующие гены эволюционно консервативны, генетическую основу поведения ученые часто изучают на простых животных, таких как крошечный червь Caenorhabditis elegans и плодовая мушка дрозофила. Кори Баргманн, генетик из Рокфеллеровского университета, ныне возглавляющая научное направление Chan Zuckerberg Initiative^[28], изучает нематод C. elegans, живущих в земле и питающихся бактериями. Большинство представителей этого вида предпочитает проводить время с себе подобными. Хотя порой они отбиваются от коллектива, в конце концов всегда возвращаются в группу. И дело здесь не в пище — ее можно найти повсюду — и не в размножении. Эти черви — социальные животные. Им просто нравится общаться друг с другом.

Но некоторые черви предпочитают уединенный образ жизни. На бактериальном “газоне” они пасутся порознь. Социальные черви и черви-одиночки имеют разные природные варианты одного гена^[29], которые различаются единственным нуклеотидом²³.

Социальность и обособленность более сложных животных тоже можно свести к единственному гену. Работая в Университете Эмори, Томас Инсел с коллегами изучал роль гормона окситоцина в организме желтобрюхой полевки — напоминающего крысу грызуна²⁴. Они обнаружили, что гормон стимулирует выработку молока, регулирует формирование привязанности между матерями и новорожденными, а также другие элементы социального поведения. Чтобы растить потомство, эти прерийные полевки создают крепкие пары. Связь между самцом и самкой гормонально подкрепляется на этапе спаривания, когда в мозге самки выделяется окситоцин, а в мозге самца — сходный гормон, вазопрессин, который участвует и в регуляции отцовского поведения.

В то время как самцы желтобрюхих полевок создают с самками крепкие пары и помогают растить потомство, самцы близкородственного вида, полевки горной, спариваются много и беспорядочно, не проявляя никакого отцовского поведения. Различие между двумя видами соотносится с количеством рецепторов вазопрессина — а следовательно, с количеством вазопрессина — в мозге самца. В отличие от горных полевок, для прерийных характерна высокая концентрация вазопрессина в тех областях мозга, которые отвечают за образование пар. У двух этих видов вариабельность концентрации окситоцина в определенных областях мозга объясняет различия и в супружеской, и в родительской привязанности²⁴.

Все больше свидетельств указывает на важность роли окситоцина и вазопрессина в создании человеческих пар и воспитании детей. Окситоцин — это пептидный гормон, который вырабатывается в гипоталамусе и поступает в кровоток из задней доли гипофиза. Окситоцин регулирует выработку молока у матерей в ответ на сосание груди. Кроме того, этот гормон подкрепляет позитивное социальное взаимодействие, усиливая ощущения расслабленности и доверия, эмпатию и альтруистические чувства. Сарина Родригес из Университета штата Орегон обнаружила, что генетические вариации детерминант выработки окситоцина сказываются на эмпатическом поведении: людям с более низким уровнем гормона в мозге труднее “читать” лица и сострадать²⁵ .

Другое исследование показало, что окситоцин может влиять на социальное познание²⁶. Ингаляции этого гормона, судя по всему, притупляют нашу реакцию на пугающие стимулы и содействуют позитивному общению. В редких случаях вдыхание окситоцина через нос даже улучшало социальные навыки аутичных людей. И наконец, окситоцин повышает уровень доверия и готовность идти на риск, без которых невозможно представить дружбу, любовь и создание семьи.

Как показывают упомянутые исследования, социальное поведение людей и животных во многом определяют одни и те же гормоны, а следовательно, одни и те же гены. Тогда можно предположить, что мутации этих генов способствуют развитию расстройств аутистического спектра. И, значит, можно изучать биологическую основу аутизма, создавая животные модели этой болезни. Так, Дэвид Салцер из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе вместе с коллегами обнаружил средство^[30], которое в мышиных моделях аутизма восстанавливает нормальный синаптический прунинг и тем самым корректирует аутичное поведение²². Очевидно, что генетическими исследованиями и животных, и людей невозможно пренебрегать, если мы хотим разобраться в поломках столь сложной системы, как наш социальный мозг.

Заглядывая в будущее

Еще совсем недавно ученые блуждали во тьме незнания относительно генетики аутизма, но теперь у них в руках инструменты, позволяющие двигаться вперед мощными рывками. В последние годы появились новые технологии — например, быстрое и относительно недорогое полногеномное секвенирование^[31], — благодаря которым удастся выявить больше генов, играющих принципиальную роль в развитии аутизма.

В исследованиях важно учитывать четыре аспекта. Во-первых, в развитии расстройств аутистического спектра могут участвовать сотни разных генов — не обязательно сотни генов у одного человека, а сотни генов по всей популяции. Во-вторых, хотя мутации только одного гена вызывают некоторые патологии, например болезнь Хантингтона, происхождение большинства болезней мозга, включая аутизм, депрессию, биполярное расстройство и шизофрению, более сложное. В-третьих, если мы найдем гены, вызывающие развитие аутизма, мы вплотную приблизимся к пониманию, какие ошибки происходят на клеточном и молекулярном уровне. Некоторые ранние открытия в сфере генетики аутизма позволяют заподозрить неправильную работу синапсов.

Наконец, в-четвертых, выявив гены, способствующие развитию аутизма, мы больше узнаем о генах и нейронных путях социального мозга — тех самых генах, которые делают нас социальными существами. Более того, мы узнаем, как генетическая предрасположенность взаимодействует с факторами среды, приводя к развитию конкретных заболеваний.

Примечания

17

Депривация — ограничение или лишение возможности удовлетворять важные потребности.

18

Термин theory of mind (англ.) в зависимости от контекста переводится и как “теория психики” (или “модель психического состояния”), и как “теория разума” — понимание чужого сознания, приписывание людям каких-то убеждений и желаний. В любом случае эта теория нужна для лучшего понимания поведения окружающих.

19

Эмпатия — способность ментально ставить себя на место другого: понимать или чувствовать чужие переживания — интеллектуальные или эмоциональные (любой валентности: как положительно, так и отрицательно окрашенные). Эмпатия может быть когнитивной, эмоциональной и даже телесной.

20

Многие аутисты обладают изолированными талантами: на фоне неспособности понять и решить ряд рутинных задач у них может рано проявляться какой-то яркий, самобытный талант, обычно связанный с незаурядным вниманием к деталям.

21

Высокофункциональными считают аутистов без умственной отсталости, то есть с коэффициентом интеллекта (IQ) выше 70.

22

Саванты — обладатели незаурядных способностей среди людей с нарушениями психического развития (реже — среди травмировавших мозг).

23

Конкордантность — вероятность развития какого-либо признака у пары индивидов (например, у обоих близнецов), если этот признак есть у одного из пары. Высокая конкордантность по интересующему признаку у однояйцевых близнецов и низкая у разнояйцевых говорит о преобладающем вкладе генов в развитие признака, низкая в обеих парах — о большей значимости средовых факторов.

24

Такие болезни называют моногенными.

25

Более распространены термины “однонуклеотидный вариант” и “однонуклеотидный полиморфизм” (если каждый из нуклеотидных вариантов в интересующем месте генома встречается более чем у 1 % населения).

26

Речь идет о числе копий каких-то сегментов хромосом, не обязательно одного целого гена.

27

Некодирующая ДНК — часть генома (у человека — бо́льшая), которая не кодирует белки, однако может кодировать разнообразные нетранслируемые в белок молекулы РНК, выполнять регуляторные и иные важные функции.

28

“Инициатива Чан — Цукерберга” — компания сооснователя Facebook Марка Цукерберга и его жены Присциллы Чан. Деятельность компании направлена на финансовую поддержку образования, науки и здравоохранения с упором на обеспечение равной доступности этих сфер для всего человечества. Главная цель научного подразделения, возглавляемого Корнелией (Кори) Баргманн, — способствовать тому, чтобы к 2100 году можно было лечить, контролировать и предотвращать любые болезни.

29

Автор говорит о гене npr-1, кодирующем нейропептидный рецептор.

30

Это средство — иммуносупрессор рапамицин, ингибитор знаменитого регулятора клеточного цикла mTOR.

31

Секвенирование — “чтение” нуклеотидной последовательности ДНК (чаще всего) или РНК либо аминокислотной последовательности белка.