Нейромедиаторы. Часть 1.
Как сейчас помню слова одного педагога по актерскому мастерству: «Когда я занялся театром, я понял как мало актеры, которые работают с эмоциями человека, понимают в том, как устроена психика. И пошел изучать психологию»
Давайте разберемся.
Думаю, ни для кого не секрет, что человек является существом многоклеточным. Это примерно значит, что много-много инфузорий-туфелек сцепляются вместе, и, взаимодействуя друг с другом, образуют наше тело. (Если для вас это секрет, то либо уточните у мамы, можно ли вам читать такие статьи пока вы не сделали уроки, либо просто закрывайте окно и идите отмаливать грехи в церковь, – скоро начинается служба.)
Эти «инфузории» прошли достаточно долгий путь эволюции, в результате которого произошла дифференциация клеток, – т.е. часть из них занимается одними делами, часть другими, и все они при этом как-то пытаются взаимодействовать. Естественно, они при этом едят и занимаются прочими вещами, называемыми метаболизмом. В процессе этого метаболизма в клетку входят и выходят различные вещества. Так уж случилось, что суммарный электрический заряд этих веществ отличается от нуля. А это значит, что в процессе метаболизма клетка поддерживает достаточно значимый электрический потенциал. В общем-то, штука достаточно бесполезная, но некоторые типы наших клеток научились использовать этот потенциал в своих целях. Назовем эти клетки, чтоб никто не догадался, мышечными и нервными.
И если с мышечными клетками всем (кроме ученых) все давно уже ясно, то с нервными клетками у многих возникают затруднения.
Наше поведение и эмоциональное состояние регулируется скоплением нервных клеток, которое называется головным мозгом (находится в меж-ушной полости, рядом со ртом). Мозг – это сложно организованная система нервных клеток – нейронов – и соединений между ними. А места соединения этих клеток называются синапсами.
Каждая нервная клетка имеет множество отростков, на концах которых находятся синапсы, с помощью которых она получает и передает информацию другим клеткам. Любопытно, что «входных» отростков у одной клетки может быть несколько тысяч, а «выходной» отросток (он же аксон), передающий сигнал дальше – один. Таким образом, получается, что выходной сигнал нервной клетки – это сумма всех входящих сигналов, с некоторым порогом отсечения слабых сигналов.
Объединившиеся в одну систему нейроны, представляют собой достаточно сложную разветвленную электрическую сеть, сэмулировать которую с достаточной скоростью, не может пока ни один компьютер. Зрелище работы этой сети выглядит завораживающе:
[video]http://link.brightcove.com/services/player/bcpid1399191810?bctid=2234364238001 [/video]
Все блестит и переливается как новогодняя елка. Это – наши мысли. Точнее, не наши, а мысли малька аквариумной рыбки, которые недавно удалось запечатлеть на видео. Но они ничем не хуже наших.
В начале прошлого века считалось, что все соединения между нейронами (т.е. синапсы) – чисто электрические. Но потом выяснилось, что у подавляющего большинства позвоночных животных эти синапсы химические. Это значит, что внутри синапса находится какое-то химическое вещество, которое способствует передачи импульса дальше. Много этого вещества – импульс передается очень хорошо, мало – импульс не проходит к следующей клетке. Казалось бы, зачем усложнять и так хорошо работающее электрическое соединение в синапсе введением дополнительного компонента в виде какого-то еще вещества-проводника? Оказалось, что есть зачем. Это вещество, называемое нейромедиатором, позволяет сделать реакцию организма более сложной, а значит более качественно реагировать на условия среды, повысить приспособляемость индивида, регулировать сложные аспекты социального поведения.
Рассмотрим пример.
У животного произошел контакт с другой особью противоположного пола. В простом случае возникнет каскад реакций, который всегда приведет к реализации полового поведения. В случае, когда в нервной системе имеются вещества, регулирующие проводимость тех или иных синапсов, реакция организма может существенно отличаться. Так, если социальная позиция животного по тем или иным причинам достаточно низка (о чем говорит уровень соответствующих нейромедиаторов в мозгу, т.е. психическое состояние животного), то вероятность реализации полового поведения существенно снижается. Если организм находится в данный момент в состоянии стресса, то ему также будет совершенно «не до этого».
Как видно, химические синапсы позволяют лучше учитывать контекст ситуации и текущее состояние животного. С помощью них достаточно просто реализовать сложное социальное поведение, без которого не возникло бы не только наше общество, но и сам человек.
Таким образом, то, что мы называем чертами характера, настроением, психическим состоянием, регулируется и определяется нейромедиаторами в нашем мозгу.
Интересно, что эти вещества не возникли в мозгу ниоткуда. У млекопитающих такие важнейшие нейромедиаторы как серотонин и дофамин присутствуют во многих органах, и регулируют работу самых различных систем. Более того, они часто встречаются даже в культурах одноклеточных организмов. С помощью них клетки общаются между собой, пытаются «рассказать» соседям о том состоянии, в котором они находятся, – это повышает выживаемость колонии клеток. Если по какой-то причине в нашем кишечнике происходит массовая гибель «полезных» бактерий (например, прием антибиотиков, болезнь), то это также сопровождается явной симптоматикой повышения уровня серотонина в нем, т.к. этот медиатор в большом количестве выбрасывается из умирающих клеток в окружающую среду.
Проницаемость нейронов для таких медиаторов обычно низка – каждый нейрон достаточно хорошо защищен от кровеносного русла специальным барьером, который называется гематоэнцефалическим. Поэтому «наесться серотонина», как часто рекомендуют популярные журналы, достаточно сложно. Нейромедиаторы обычно производятся в самом нейроне из различных веществ-предшественников. Если говорить об основных нейромедиаторах, таких как серотонин и дофамин, то они производятся в клетке из определенных аминокислот (триптофана и тирозина), которые содержатся почти в любой белковой пище, и которые, да, легко попадают из крови в нейрон.
После попадания в нейрон, соответствующая аминокислота преобразуется в нейромедиатор и запасается в специальных внутриклеточных депо. Когда в нейрон со «входа» приходит сигнал, который ему необходимо подать на «выход», т.е. на аксон, определенное количество нейромедиатора транспортируется в синапс. Клетка, которая находится с другой стороны синапса (постсинаптическая), имеет специфичные к данному веществу рецепторы. Видя, что на рецепторы попал медиатор, клетка определяет это как сигнал, который надо передать дальше. Если уровень сигнала достаточен, то он по цепочке передается следующим нейронам, – возникают «вспыхивающие» участки, которые мы наблюдали на видео выше.
Далее нейромедиатор возвращается обратно в клетку, которая его выделила, – для передачи следующих сигналов.
Такие параметры этого процесса, как количество медиатора в клетке, скорость его возврата обратно в клетку (это называется обратный захват нейромедиатора), количество рецепторов на постсинаптическом нейроне, изначально определяются генетически, во время зарождения организма. Болезни, условия жизни могут несколько повышать или понижать уровни этих медиаторов. Однако необходимо понимать, что если у одного организма нейромедиатор возвращается из синапса обратно в клетку в два раза быстрее, чем у другого, то для него будет типична пониженная активность данной системы. И, очевидно, наоборот: если у организма мутация, способствующая повышению уровня производства медиатора, то для этого организма типична повышенная активность нейронов, которые работают с этим нейромедиатором.
Эти мутации у человека не столь редки, как о них принято думать. Предположив количество основных медиаторов в мозгу около 20 (это наиболее исследованные), можно с уверенностью говорить, что у абсолютного большинства населения есть отклонения по уровню сразу нескольких нейромедиаторов от «нормы». Норма в данном случае, разумеется, условна. Такое биоразнообразие и позволяет создавать хорошо дифференцированное общество, значительно увеличивающее выживаемость нашего вида.
Тут важно подчеркнуть, что именно генетика и физиология в первую очередь определяют психическое разнообразие людей. Это было жесткое требование эволюции, без которого наши архаичные предки не смогли бы получить преимущества над конкурентами. Генетической предопределенностью функционального состояния мозга объясняется, например, низкая эффективность психотерапии (общение с пациентом для нормализации его состояния) при психических заболеваниях, аналогичная таковой у плацебо, и значительно более высокая эффективность фармакологического лечения, работающего непосредственно с уровнями нейромедиаторов в мозгу.
В следующей части мы поговорим о том, какие основные нейромедиаторы влияют на поведение и качество принятия решений.
Давайте разберемся.
Думаю, ни для кого не секрет, что человек является существом многоклеточным. Это примерно значит, что много-много инфузорий-туфелек сцепляются вместе, и, взаимодействуя друг с другом, образуют наше тело. (Если для вас это секрет, то либо уточните у мамы, можно ли вам читать такие статьи пока вы не сделали уроки, либо просто закрывайте окно и идите отмаливать грехи в церковь, – скоро начинается служба.)
Эти «инфузории» прошли достаточно долгий путь эволюции, в результате которого произошла дифференциация клеток, – т.е. часть из них занимается одними делами, часть другими, и все они при этом как-то пытаются взаимодействовать. Естественно, они при этом едят и занимаются прочими вещами, называемыми метаболизмом. В процессе этого метаболизма в клетку входят и выходят различные вещества. Так уж случилось, что суммарный электрический заряд этих веществ отличается от нуля. А это значит, что в процессе метаболизма клетка поддерживает достаточно значимый электрический потенциал. В общем-то, штука достаточно бесполезная, но некоторые типы наших клеток научились использовать этот потенциал в своих целях. Назовем эти клетки, чтоб никто не догадался, мышечными и нервными.
И если с мышечными клетками всем (кроме ученых) все давно уже ясно, то с нервными клетками у многих возникают затруднения.
Наше поведение и эмоциональное состояние регулируется скоплением нервных клеток, которое называется головным мозгом (находится в меж-ушной полости, рядом со ртом). Мозг – это сложно организованная система нервных клеток – нейронов – и соединений между ними. А места соединения этих клеток называются синапсами.
Каждая нервная клетка имеет множество отростков, на концах которых находятся синапсы, с помощью которых она получает и передает информацию другим клеткам. Любопытно, что «входных» отростков у одной клетки может быть несколько тысяч, а «выходной» отросток (он же аксон), передающий сигнал дальше – один. Таким образом, получается, что выходной сигнал нервной клетки – это сумма всех входящих сигналов, с некоторым порогом отсечения слабых сигналов.
Объединившиеся в одну систему нейроны, представляют собой достаточно сложную разветвленную электрическую сеть, сэмулировать которую с достаточной скоростью, не может пока ни один компьютер. Зрелище работы этой сети выглядит завораживающе:
[video]http://link.brightcove.com/services/player/bcpid1399191810?bctid=2234364238001 [/video]
Все блестит и переливается как новогодняя елка. Это – наши мысли. Точнее, не наши, а мысли малька аквариумной рыбки, которые недавно удалось запечатлеть на видео. Но они ничем не хуже наших.
В начале прошлого века считалось, что все соединения между нейронами (т.е. синапсы) – чисто электрические. Но потом выяснилось, что у подавляющего большинства позвоночных животных эти синапсы химические. Это значит, что внутри синапса находится какое-то химическое вещество, которое способствует передачи импульса дальше. Много этого вещества – импульс передается очень хорошо, мало – импульс не проходит к следующей клетке. Казалось бы, зачем усложнять и так хорошо работающее электрическое соединение в синапсе введением дополнительного компонента в виде какого-то еще вещества-проводника? Оказалось, что есть зачем. Это вещество, называемое нейромедиатором, позволяет сделать реакцию организма более сложной, а значит более качественно реагировать на условия среды, повысить приспособляемость индивида, регулировать сложные аспекты социального поведения.
Рассмотрим пример.
У животного произошел контакт с другой особью противоположного пола. В простом случае возникнет каскад реакций, который всегда приведет к реализации полового поведения. В случае, когда в нервной системе имеются вещества, регулирующие проводимость тех или иных синапсов, реакция организма может существенно отличаться. Так, если социальная позиция животного по тем или иным причинам достаточно низка (о чем говорит уровень соответствующих нейромедиаторов в мозгу, т.е. психическое состояние животного), то вероятность реализации полового поведения существенно снижается. Если организм находится в данный момент в состоянии стресса, то ему также будет совершенно «не до этого».
Как видно, химические синапсы позволяют лучше учитывать контекст ситуации и текущее состояние животного. С помощью них достаточно просто реализовать сложное социальное поведение, без которого не возникло бы не только наше общество, но и сам человек.
Таким образом, то, что мы называем чертами характера, настроением, психическим состоянием, регулируется и определяется нейромедиаторами в нашем мозгу.
Интересно, что эти вещества не возникли в мозгу ниоткуда. У млекопитающих такие важнейшие нейромедиаторы как серотонин и дофамин присутствуют во многих органах, и регулируют работу самых различных систем. Более того, они часто встречаются даже в культурах одноклеточных организмов. С помощью них клетки общаются между собой, пытаются «рассказать» соседям о том состоянии, в котором они находятся, – это повышает выживаемость колонии клеток. Если по какой-то причине в нашем кишечнике происходит массовая гибель «полезных» бактерий (например, прием антибиотиков, болезнь), то это также сопровождается явной симптоматикой повышения уровня серотонина в нем, т.к. этот медиатор в большом количестве выбрасывается из умирающих клеток в окружающую среду.
Проницаемость нейронов для таких медиаторов обычно низка – каждый нейрон достаточно хорошо защищен от кровеносного русла специальным барьером, который называется гематоэнцефалическим. Поэтому «наесться серотонина», как часто рекомендуют популярные журналы, достаточно сложно. Нейромедиаторы обычно производятся в самом нейроне из различных веществ-предшественников. Если говорить об основных нейромедиаторах, таких как серотонин и дофамин, то они производятся в клетке из определенных аминокислот (триптофана и тирозина), которые содержатся почти в любой белковой пище, и которые, да, легко попадают из крови в нейрон.
После попадания в нейрон, соответствующая аминокислота преобразуется в нейромедиатор и запасается в специальных внутриклеточных депо. Когда в нейрон со «входа» приходит сигнал, который ему необходимо подать на «выход», т.е. на аксон, определенное количество нейромедиатора транспортируется в синапс. Клетка, которая находится с другой стороны синапса (постсинаптическая), имеет специфичные к данному веществу рецепторы. Видя, что на рецепторы попал медиатор, клетка определяет это как сигнал, который надо передать дальше. Если уровень сигнала достаточен, то он по цепочке передается следующим нейронам, – возникают «вспыхивающие» участки, которые мы наблюдали на видео выше.
Далее нейромедиатор возвращается обратно в клетку, которая его выделила, – для передачи следующих сигналов.
Такие параметры этого процесса, как количество медиатора в клетке, скорость его возврата обратно в клетку (это называется обратный захват нейромедиатора), количество рецепторов на постсинаптическом нейроне, изначально определяются генетически, во время зарождения организма. Болезни, условия жизни могут несколько повышать или понижать уровни этих медиаторов. Однако необходимо понимать, что если у одного организма нейромедиатор возвращается из синапса обратно в клетку в два раза быстрее, чем у другого, то для него будет типична пониженная активность данной системы. И, очевидно, наоборот: если у организма мутация, способствующая повышению уровня производства медиатора, то для этого организма типична повышенная активность нейронов, которые работают с этим нейромедиатором.
Эти мутации у человека не столь редки, как о них принято думать. Предположив количество основных медиаторов в мозгу около 20 (это наиболее исследованные), можно с уверенностью говорить, что у абсолютного большинства населения есть отклонения по уровню сразу нескольких нейромедиаторов от «нормы». Норма в данном случае, разумеется, условна. Такое биоразнообразие и позволяет создавать хорошо дифференцированное общество, значительно увеличивающее выживаемость нашего вида.
Тут важно подчеркнуть, что именно генетика и физиология в первую очередь определяют психическое разнообразие людей. Это было жесткое требование эволюции, без которого наши архаичные предки не смогли бы получить преимущества над конкурентами. Генетической предопределенностью функционального состояния мозга объясняется, например, низкая эффективность психотерапии (общение с пациентом для нормализации его состояния) при психических заболеваниях, аналогичная таковой у плацебо, и значительно более высокая эффективность фармакологического лечения, работающего непосредственно с уровнями нейромедиаторов в мозгу.
В следующей части мы поговорим о том, какие основные нейромедиаторы влияют на поведение и качество принятия решений.