27. Взаимодействие
нервной и эндокринной систем в регуляции
генетических процессов
Представления о взаимодействии
нервной и эндокринной систем в регуляции
генетических процессов на уровне целого
организма сложились в 50-60-х годах в исследованиях
видного отечественного генетика М.Е.
Лобашева и его последователей В.В. Пономаренко
и Н.Г. Лопатиной. Согласно данным представлениям,
каждый генетический процесс в организме,
начиная с клетки, протекает не изолированно,
а в тесной зависимости от других сопряженных
с ним процессов. Иначе говоря, он всегда
находится под контролем ряда соподчиненных
систем, начиная от генной системы клетки,
в которой этот процесс происходит, и далее
— систем клеток, ткани, органа и, наконец,
организма.
Каждая из систем реагирует
на внешние по отношению к ней факторы
как целое. В результате такого контроля
протекание различных генетических процессов
в разных клетках организма в пределах
созданных в эволюции механизмов оказывается
адаптивным по отношению к внешней среде
и взаимосвязанным для разных клеток и
систем организма.
Ведущую роль в установлении
взаимосвязи генетических процессов на
уровне целостного организма играет взаимодействие нервной
и эндокринной систем. Это взаимодействие
настолько согласованно, что иногда говорят
о единой нейроэндокринной системе, подразумевая
объединение нервной и эндокринной систем
в процессах регуляции жизнедеятельности
организма.
Нейроэндокринная
регуляция есть результат взаимодействия
нервной и эндокринной систем. Она осуществляется
благодаря влиянию высшего вегетативного
центра мозга — гипоталамуса — на расположенную
в мозге железу — гипофиз, образно именуемую
«дирижером эндокринного оркестра». Нейроны
гипоталамуса выделяют нейрогормоны (рилизинг-факторы),
которые, поступая в гипофиз, усиливают
(либерины) или тормозят (статины) биосинтез
и выделение тройных гормонов гипофиза.
Тройные гормоны гипофиза, в свою очередь,
регулируют активность периферических
желез внутренней секреции (щитовидной,
надпочечников, половых), которые в меру
своей активности изменяют состояние
внутренней среды организма и оказывают
влияние на поведение.
Гипотеза нейроэндокринной
регуляции процесса реализации генетической
информации предполагает существование
на молекулярном уровне общих механизмов,
обеспечивающих как регуляцию активности
нервной системы, так и регуляторные воздействия
на хромосомный аппарат. При этом одной
из существенных функций нервной системы
является регуляция активности генетического
аппарата по принципу обратной связи в
соответствии с текущими нуждами организма,
влиянием среды и индивидуальным опытом.
Другими словами, функциональная активность
нервной системы может играть роль фактора,
изменяющего активность генных систем.
Таким образом, имеются основания полагать,
что нервное возбуждение, вызванное воздействиями
среды, может существенно влиять на активность
генов клеток, тканей, органов и организма
в целом.
Особенно наглядно роль гормонов
в регуляции генной активности выступает
в исследованиях влияния эмоционального
стресса на генетические процессы.
28. Генетическая изменчивость
метаболизма цнс и индивидуально-психологические
различия
По современным представлениям,
генетическая изменчивость структур и
функций мозга может влиять на межиндивидуальную
изменчивость психики человека. Учитывая
множественность факторов, которые модулируют
уровень функциональной активности нервной
системы и множественность биохимических
звеньев, опосредующих эти влияния, есть
все основания полагать, что генетически
обусловленные различия в психике могут
иметь свои истоки на разных уровнях реализации
индивидуальных особенностей генотипа.
По-видимому, существует значительный
полиморфизм по многим структурным и регуляторным
генам, в результате которого возникают
генетически обусловленные различия в
деятельности ферментных систем организма
в целом и мозга в частности. Эти различия
определяют индивидуальные особенности
метаболизма в ЦНС.
Уже есть прямые экспериментальные
доказательства того, что наследственный
биохимический полиморфизм мозга может
быть связан с индивидуальными особенностями
психики и поведения. Так, в известных
исследованиях М. Закермана [460] изучалась
тенденция человека к поиску или избеганию
новых переживаний, а также стремление
к физическому и социальному риску. Эту
склонность определяют как «поиск ощущений».
Другими словами, индивиды,
у которых имеет место наследственно обусловленное
снижение МАО, эндорфинов и половых гормонов,
с большей вероятностью будут склонны
к формированию поведения риска.
Однако еще основоположник
концепции биохимической индивидуальности
Р. Уильяме [153] подчеркивал исключительное
разнообразие биохимической изменчивости
человека, указывая, что в одном индивиде
редко воплощаются все средние значения.
Изучение индивидуальных различий в метаболизме
стало особенно актуальным в связи с появлением
такой области исследований, как фармакогенетика.
Фармакогенетика
— область изучения генетических
и биохимических факторов, обусловливающих
индивидуальные различия в чувствительности
к лекарственным препаратам. Например,
через некоторое время после введения
одинаковой дозы препарата его уровень
в крови у разных людей может различаться
более чем в 20 раз, причем эти различия
имеют весьма устойчивый характер.
Установление общих закономерностей
в совокупности с межиндивидуальной изменчивостью
биохимических механизмов представляет
собой перспективу исследований в генетике
мозга, поскольку ведет к раскрытию глубинных
опосредующих механизмов (нормативных
и индивидуализированных), наиболее тесно
связанных с прямыми продуктами действия
генов. Однако следует иметь в виду, что
успехи в изучении генетического полиморфизма,
влияющего на мозг, вряд ли позволят исчерпывающим
образом объяснить все стороны поведения
человека, поскольку детерминанты поведения
и психики не могут быть сведены к набору
биохимических «ключей».
Роль генетических
факторов в формировании ЦНС изучается на клеточном, морфофункциональном
и системном уровнях. Первый связан с генетической
детерминацией функций клеточных элементов
и нервной ткани, второй — морфологических
и функциональных особенностей отдельных
образований, из которых состоит головной
мозг, третий — организации функциональных
систем, лежащих в основе поведения и психики.
Каждый генетический процесс в организме
протекает не изолированно, а под контролем
ряда соподчиненных систем — генной системы
клетки, систем ткани, органа и, наконец,
организма.
Гипотеза нейроэндокринной
регуляции процесса реализации генетической
информации предполагает существование
на молекулярном уровне общих механизмов,
обеспечивающих как регуляцию активности
нервной системы, так и регуляторные воздействия
на хромосомный аппарат. Важными посредниками,
осуществляющими взаимодействие между
ЦНС и генной системой, являются гормоны.
По-видимому, существуют генетически
обусловленные биохимические различия
в метаболизме ЦНС, которые создают предпочтительные
условия для формирования некоторых устойчивых
индивидуально-психологических особенностей.
29. Электроэнцефалография
как метод исследования ЦНС
Электроэнцефалография
— метод регистрации и анализа электроэнцефалограммы
(ЭЭГ), т.е. суммарной биоэлектрической
активности мозга.
Описание ЭЭГ включает
ряд параметров: частоту волн, их амплитуду,
индекс выраженности, спектральные плотности
ритмов и некоторые другие.
При регистрации ЭЭГ важное
значение имеет расположение электродов,
причем электрическая активность, одновременно
регистрируемая с разных точек головы,
может сильно различаться. Международная
федерация обществ электроэнцефалографии
приняла так называемую систему «10-20»,
позволяющую точно указывать
расположение электродов.
При этом для удобства
регистрации весь череп разбивают на области,
обозначенные буквами: F — лобная, О —
затылочная область, Р — теменная, Т—
височная, С — область центральной борозды.
Нечетные номера точек отведения относятся
к левому, четные — к правому полушарию.
Буквой 2 обозначаются отведения по средней
линии, разделяющей полушария.
Для записи ЭЭГ используют два
основных метода: биполярный и монополярный.
Традиционно существуют два подхода к анализу
ЭЭГ: визуальный (клинический)
и статистический. При визуальном анализе
ЭЭГ электрофизиолог, опираясь на доступные
непосредственному наблюдению признаки
ЭЭГ, выделяет характерные особенности
ЭЭГ, отличающие данную запись от других.
Таким образом оценивается выраженность
и соотношение отдельных ритмических
составляющих, соответствие общепринятым
стандартам нормы и т.д. Визуальный анализ
ЭЭГ всегда строго индивидуален и имеет
преимущественно качественный характер.
Несмотря на принятые стандарты описания
ЭЭГ, ее визуальная интерпретация в значительной
степени зависит от опыта электрофизиолога,
его умения «читать» электроэнцефалограмму.
Специальной задачей является анализ спектров мощности
разных частот, которая зависит от амплитуд
синусоидальных составляющих. Спектр
мощности представляет собой совокупность
всех значений мощности ритмических составляющих
ЭЭГ, вычисляемых с определенным шагом
дискретизации (в размере десятых долей
Гц). Спектры могут характеризовать
абсолютную мощность
каждой ритмической составляющей
или относительную, т.е. выраженность мощности
каждой составляющей (в %) по отношению
к общей мощности ЭЭГ в анализируемом
отрезке записи.
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ
ЭЭГ И ЕЕ СОСТАВЛЯЮЩИХ
Существенным является
вопрос о функциональном значении отдельных
составляющих ЭЭГ. Наибольшее внимание исследователей
здесь всегда привлекал альфа-ритм — доминирующий
ритм ЭЭГ покоя у человека.
Альфа-ритм непосредственно
связан с эволюционным усложнением мозга
и филогенетически отражает высшие уровни
его организации. Он отсутствует у млекопитающих
со слабо развитымнеокортексом. Считается,
что активность, близкая по типу к альфа-ритму,
появляется у человекообразных обезьян,
но полностью этот ритм со всеми специфическими
функциональными особенностями формируется
лишь у человека. Таким образом, альфа-ритм
развивается как специфический сапиентный
(присущий человеку как виду) признак,
который отражает особенности активности
мозга, присущие только человеку.
Переход от состояния покоя
к напряжению всегда сопровождается реакцией
десинхронизации, главным компонентом
которой служит высокочастотная бета-активность.
Умственная деятельность у взрослых сопровождается
повышением мощности бета-ритма, причем
значимое усиление высокочастотной активности
наблюдается при умственной деятельности,
включающей элементы новизны, в то время
как стереотипные, повторяющиеся умственные
операции сопровождаются ее снижением.
СТАБИЛЬНОСТЬ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ
ОСОБЕННОСТЕЙ ЭЭГ
несмотря на наличие некоторых
общих для всех людей признаков (например,
единого спектрального состава ЭЭГ), при
соблюдении одинаковых условий регистрации
энцефалограммы у разных испытуемых существенно
различаются.
В то же время индивидуально-специфический
паттерн ЭЭГ каждого человека,
сложившись к 15—18
годам, сохраняется на
протяжении всей жизни; некоторые изменения
появляются только в пожилом возрасте
(преимущественно у женщин). Однако более
дифференцированный подход позволяет
считать, что и индивидуализированность
(межиндивидуальная вариативность) ЭЭГ,
и стабильность (внутрииндивидуальная
вариативность) различны в разных параметрах
ЭЭГ и в разных зонах регистрации.
По-видимому, существуют также
весьма значительные межиндивидуальные
и межзональные различия в степени внутрииндивидуальнойвоспроизводимости
ритмов ЭЭГ. Другими словами, у разных
людей в различных зонах регистрации параметры
ЭЭГ могут характеризоваться разной степенью
воспроизводимости от записи к записи.
В совокупности все
эти данные позволяют отнести общий паттерн
ЭЭГ в покое, основные частотно-энергетические
параметры ЭЭГ покоя отдельных зон коры,
а также показатели взаимодействия этих
зон (когерентность) к числу индивидуально
устойчивых свойств головного мозга. Последнее
дает основание для проведения генетических
исследований, целью которых является
выяснение роли генотипа и среды в их формировании.
30. Роль генотипа
в формировании индивидуальных особенностей
ЭЭГ, параметров ЭЭГ.
ОБЩИЙ ПАТТЕРН ЭЭГ КАК ОБЪЕКТ
ГЕНЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
Ранние генетические исследования
ЭЭГ как целостной характеристики касаются
в основном индивидуально-типичной картины
биоэлектрической активности в состоянии
покоя. Большая их часть выполнена с применением
близнецового метода. При этом и в ранних,
и в некоторых более поздних работах исследователи
пользовались методом «слепой» классификации
электроэнцефалограмм, зарегистрированных
у близнецов или других родственников,
когда квалифицированный специалист из
общей массы отбирал ЭЭГ со сходным и несходным
рисунком, а затем оценивал их идентичность
у родственников по степени совпадения
«слепой» классификации с фактическими
данными.
На основе данных наблюдений
было сделано заключение о значительной
роли наследственных факторов в детерминации
индивидуальных особенностей рисунка
ЭЭГ, взятого в целом, При этом роль генотипа
в определении целостного паттерна ЭЭГ
оказалась столь очевидной, что некоторые
исследователи даже предлагали использовать
ЭЭГ наряду с некоторыми анатомо-морфо-логическими
особенностями для определения зиготности
близнецов.