Как особенность генотипа 5 page

В рамках этой теории П.К. Анохин разработал стройную модель внутренней операциональной архитектоники поведенческих и психических актов. Согласно ей, каждый из них начинается со стадии синтеза возбуждений в центральной нервной системе, проходящего в структурах мозга на основе внутренних потребностей, влияния окружающей среды и механизмов памяти. Затем последовательно развертываются стадия принятия решения, фаза формирования предвидения необходимого результата и его достижения. Параметры всего цикла постоянно оцениваются с помощью обратного возбуждения от рецепторов и органов чувств.

Динамика подобной деятельности, как показали дальнейшие исследования сотрудников нашего института, строится "системоквантами" - от потребности к ее удовлетворению. Когда требуемый результат достигнут, поведенческий акт завершается, сопровождаясь положительной эмоцией.

Этого краткого описания теории функциональных систем достаточно, чтобы сформулировать вопрос о том, какое место занимает работа различных генов в формировании архитектоники поведенческих и психических актов? Особый интерес в данном отношении представляют те гены, чья активность может быстро изменяться в клетках мозга. Они были названы "генами раннего реагирования", или "ранними генами". Наиболее изучен среди них ген c-fos. Он индуцируется в клетках организма в ответ на различные внешние воздействия. Кстати, известно: многие из подобных ранних генов кодируют транскрипционные факторы - белки, влияющие на работу других генов. Их функцией является координированная регуляция процессов клеточного деления, роста и дифференцировки тканей в процессе развития.

Вместе с тем исследования, проведенные в нашем институте, показали, что активность интересующих нас регуляторных "ранних генов" наблюдается и в мозгу взрослых особей. Особенно в новой обстановке, когда, например, животные затрудняются получить необходимый им результат. Но стоит им неоднократно удовлетворить свою потребность и достигнуть желаемого, как эта активность затухает. Однако если ранее выработанные навыки становятся неэффективными, не происходят привычные события или появляются неожиданные воздействия внешней среды (особенно вызывающие состояние эмоционального стресса), в мозгу животных вновь дают о себе знать "ранние гены". Словом, именно они составляют критическое звено молекулярных процессов инициирования образования нового опыта.

Прямым подтверждением роли этого звена в формировании долговременной памяти стали эксперименты, проведенные нами с избирательной блокадой экспрессии "раннего гена" c- fos в мозгу Они показали: такое подавление синтеза его белка нарушает долговременную память у животных. Сходные данные были получены и для других членов семейства "ранних генов".

Активация "ранних генов" в новой обстановке и при обучении охватывает обширные участки мозга. Для анализа закономерностей этих процессов в нашем институте создана специальная установка, позволяющая изучать активность "ранних генов" в объеме всего мозга животных. Исследования показали: эти гены активируются в случаях рассогласования обстановочных, пусковых или мотивационных возбуждений с моделями ожидаемых результатов (акцепторами результатов действий) во врожденных или приобретенных функциональных системах организма. Данное заключение означает: активность "ранних генов" в мозгу определяется процессами субъективной, психической оценки организмом окружающей среды и результатов собственного поведения. Ведущая роль при этом принадлежит ключевым механизмам "системоквантов" поведения - исходной мотивации и получению полезного приспособительного результата.

И действительно, если животные неоднократно удовлетворяют свои биологические потребности, то у них меняются реакции генома клеток мозга. Так, когда животным с выраженной пищевой потребностью дают корм, ранее неэффективные блокаторы синтеза белка - циклогексемид, пуромицин и др. - на определенный срок полностью подавляют у них пищедобывательное поведение. Аналогичная картина наблюдается и у животных, которым вслед за электрическим раздражением "центра страха" в головном мозгу предоставлялась возможность избежать опасности. И в этом случае вещества, подавляющие синтез белка в мозгу, также блокируют оборонительное поведение. Значит, под влиянием опыта удовлетворения потребностей геном мозга начинает экспрессировать некие новые белковые молекулы, участвующие в организации определенных форм поведения животных.

Какова же природа вышеупомянутых молекулярных факторов? Оказалось, что если животным на фоне блокады циклогексемидом в боковые желудочки мозга ввести молекулы короткого физиологически активного вещества - пептида пентагастрина, то у них восстанавливается заблокированная пищевая реакция. А олигопептид брадикинина снимал заблокированные циклогексемидом оборонительные реакции.

Итак, геномный ответ нервных клеток на обучение подобен реакциям других клеток на факторы роста - он состоит из двух фаз: вначале активируются "ранние гены", а затем наступает экспрессия регулируемых ими генов-мишеней. Среди последних лучше всего исследованы гены молекул клеточной адгезии (прилипания), в частности N-CAM и Ng-CAM, отвечающие за взаимодействие клеток в процессах развития. Введение в мозг антител к молекулам клеточной адгезии способно нарушать у животных память. Подобный эффект наблюдается только при введении этих антител в течение строго фиксированного критического периода - через 4-8 ч после обучения, что совпадает со временем, когда после данного обучения должны активироваться "поздние гены" (гены-мишени для продуктов "ранних генов"). Это дает основания полагать: гены молекул клеточной адгезии включаются при обучении в каскад молекулярных событий, индуцируемых "ранними генами"[20; 54-59].

3.3. Генетические механизмы нарушения психики

3.3.1. Задержка психимоторного развития ребенка

Диагноз ЗПР или Задержка Психомоторного Развития довольно часто встречается в медицинских картах детей раннего возраста. Также можно встретить и другое употребление этого термина: ЗПРР (задержка психоречевого развития), задержка умственного развития, временная задержка умственного (психического) развития.

Причиной отставания в развитии психомоторных функций могут быть слабовыраженные органические поражения или минимальные дисфункции головного мозга, которые могут быть врождёнными или возникнуть в пренатальном (внутриутробном), натальном (во время рождения), а также раннем периоде жизни ребёнка.

Одним из предрасполагающих факторов может быть генетически обусловленная недостаточность (слабость) центральной нервной системы. Любые интоксикации и инфекции, обменные нарушения задерживают механизм созревания и развития мозговых механизмов или вызывают лёгкие органические повреждения. У детей наблюдается функциональная незрелость центральной нервной системы, что затрудняет образование сложных нейронных связей между областями и участками мозга.

Понятие задержка психического развития является понятием психолого-педагогическим и характеризуется рядом признаков отставания развития психики в целом или ее отдельных функций, таких как моторика, сенсорные функции, речь, эмоционально-волевая сфера. Важно помнить, что задержка темпа развития психических функций имеет обратимый характер!

Можно сказать, что ЗПР занимает промежуточную нишу между нормой и патологией. У детей с задержкой психического развития нет грубых отклонений в психомоторном развитии, как у детей с нарушением интеллекта, слуха, зрения или нарушениями в опорно-двигательной системе.

Необходимо отметить, что у детей задержка в развитии может проявляться по-разному и отличаться по степени проявления. Однако можно выделить ряд объединяющих особенностей развития, характерных для детей с ЗПР:

Незрелость эмоционально-волевой сферы. Дети с синдромом задержки психомоторного развития эмоционально не устойчивы, для них характерна частая смена настроения, страдает самоконтроль во всех видах деятельности, имеются нарушения поведения, они трудно приспосабливаются и адаптируются в детском саду и при общении со сверстниками, проявляют суетливость, неуверенность, стеснительность, чувство страха, могут быть фамильярны по отношению к взрослому. Ребенку очень сложно сделать над собой волевое усилие, заставить себя выполнить что-либо, начать или закончить начатое дело. Всё это свидетельствует о недоразвитии социальной зрелости у этих детей.

Внимание у таких детей неустойчивое, концентрация снижена, ребенок часто отвлекается при выполнении какого-либо задания. Нарушения внимания могут сопровождаться как повышенной, так и сниженной двигательной и речевой активностью. Такой комплекс отклонений как нарушение внимания, повышенная двигательная и речевая активность, обозначается термином «синдром дефицита внимания с гиперактивностью» (СДВГ).

Нарушение восприятия ыражается в затруднении формирования целостного образа. Такая особенность восприятия является причиной ограниченности знаний ребенка об окружающем мире. Например, ребенку может быть сложно узнать известный ему предмет по его части, или ребенок затрудняется при узнавании предметов, находящихся в непривычном положении, распознавании контурных и схематических изображений.

Ещё одним характерным признаком задержки психического развития являются отклонения в развитии памяти. Отмечается низкий уровень самоконтроля в процессе заучивания и воспроизведения, недостаточная познавательная активность и целенаправленность при запоминании и воспроизведении; недостаточный объём и точность запоминания; быстрое забывание материала и низкая скорость запоминания.

У детей ЗПР нередко возникают проблемы с речью, связанные в первую очередь с темпом ее развития. Другие особенности речевого развития в данном случае могут зависеть от формы тяжести ЗПР и характера основного нарушения: так, в одном случае, это может быть лишь некоторая задержка или даже соответствие нормальному уровню развития, тогда как в другом случае наблюдается системное недоразвитие речи.

У детей с ЗПР выявляется бедный, недифференцированный словарный запас. При использовании даже имеющихся в словаре слов дети часто допускают ошибки, связанные с неточным, а иногда и неправильным пониманием их смысла.

Одним словом, дети часто обозначают не только сходные, но и относящиеся к разным смысловым группам понятия. Недостаточность словарного запаса связана с недостаточностью знаний и представлений этих детей об окружающем мире, о количественных, пространственных, причинно-следственных отношениях. Развитие речи ребенка с ЗПР — одно из основных направлений деятельности центра Логопед Профи.

У детей с ЗПР наблюдается отставание в развитии всех форм мышления; оно обнаруживается в первую очередь во время решения задач на словесно-логическое мышление. Дети с ЗПР не владеют в полной мере всеми интеллектуальными операциями (анализ, синтез, обобщение, сравнение, абстрагирование). Выраженное отставание и своеобразие обнаруживается и в развитии познавательной деятельности этих детей, начиная с ранних форм мышления — наглядно-действенного и наглядно-образного.

Дети могут успешно классифицировать предметы по таким наглядным признакам, как цвет и форма, однако с большим трудом выделяют в качестве общих признаков материал и величину предметов. При анализе предмета или явления дети называют лишь поверхностные, несущественные качества с недостаточной полнотой и точностью. В результате дети с ЗПР выделяют в изображении почти вдвое меньше признаков, чем их нормально развивающиеся сверстники.

Ещё одной особенностью мышления детей с задержкой психического развития является снижение познавательной активности. Одни дети практически не задают вопросов о предметах и явлениях окружающей действительности (медлительные, пассивные, с замедленной речью дети). Другие дети задают вопросы, касающиеся в основном внешних свойств окружающих предметов. Обычно они несколько расторможены, многословны.

Одним из диагностических признаков задержки психического развития у детей рассматриваемой группы выступает несформированность игровой деятельности. У детей оказываются несформированными все компоненты сюжетно-ролевой игры: сюжет игры обычно не выходит за пределы бытовой тематики; содержание игр, способы общения и действия и сами игровые роли бедны. Диапазон нравственных норм и правил общения, отражаемый детьми в играх, очень невелик, беден по содержанию.

Диагноз задержки психомоторной задержкой развития появляется в медицинской карте ребенка чаще всего в 4-5 лет. А ведь при своевременной и грамотно построенной коррекционно-педагогической и медицинской помощи возможно частичное и даже полное преодоление данного отклонения в развитии. Проблема в том, что диагностирование задержки психомоторного развития ребенка на ранних стадиях представляется довольно проблематичным. Его методы основаны в первую очередь на сравнительном анализе развития ребенка с соответствующими его возрасту нормами.

Таким образом, на первое место выходит ранняя профилактика синдрома задержки психомоторного развития у детей. Рекомендации по этому поводу будут состоять в следующем: в первую очередь это создание максимально благоприятных условий для протекания беременности и родов, и особенно, — пристальное внимание к развитию малыша с первых же дней его жизни с ведением дневника развития ребенка. Последнее одновременно дает возможность вовремя распознать и скорректировать отклонения в развитии.

В первую очередь, необходимо показать новорожденного невропатологу. Если потребуется, назначит проведение нейросонографии — ультразвукового исследования, которое позволит получить ценную информацию о развитии головного мозга. Если вы уже побывали на приеме, и доктор счел нужным назначить лечение, то не стоит пренебрегать его рекомендациями.

Можно воспользоваться услугами онлайн-консультации специалистов центра Логопед Профи, которые смогут дать квалифицированные рекомендации по профилактике отклонений в развитии психомоторного и социального развития ребенка. Работа психолога с детьми ЗПР заключается в тестировании по шкале KIDR-СDI и составлении дальнейшего плана лечения [20].

3.3.2. Генетическая детерминированность поведения

B наше время многие знают, что дети внешне похожи на своих родителей, потому что существует такое явление, как наследственность, суть которого заключается в том, что родители передают потомкам свои гены, контролирующие различные признаки, такие, например, как цвет глаз, волос, кожи, форма носа, лица, рост, вес и др. А между тем еще в IV веке великий христианский мыслитель Блаженный Августин заметил, что у рыбок не только внешность, но и поведение потомков напоминает родительское.

B сущности, его наблюдения можно было бы считать датой рождения генетики поведения. Однако в действительности дискуссии о наследовании поведенческих признаков до сих пор продолжают сотрясать научный мир. B 1923 году вышла в свет известная работа И.П. Павлова "Новые исследования по условным рефлексам", в которой автор высказал мнение, будто приобретенные в течение жизни условные рефлексы могут передаваться по наследству потомкам, превращаясь со временем во врожденные, безусловные рефлексы. Другой русский ученый, H.K. Кольцов, выступил с резкой критикой представлений И.П. Павлова о наследственной передаче благоприобретенных признаков, в данном случае условных рефлексов. H.K. Кольцов отметил, что И.П. Павлов никогда не работал в области генетики и не представляет себе всей сложности генетических проблем. И.П.Павлов был вынужден согласиться с критикой и отказался от своего предположения.

Это была, пожалуй, первая серьезная полемика по вопросам наследования поведенческих навыков, что можно понять, поскольку экспериментальные исследования по генетике поведенческих признаков, включая обучение, были начаты лишь на заре XX века, при этом именно российские ученые кольцовской школы были в числе первопроходцев.

В 1925 году появилась статья М.П. Садовниковой-Кольцовой "Генетический анализ психических особенностей крыс". Оказалось, что в пределах одного и того же вида разные особи обнаруживают различные способности к обучению. Среди крыс, мышей и других животных удается выделить различные наследственные типы психических способностей, очистить их путем отбора в течение нескольких поколений и затем перейти к установлению законов наследования этих способностей [21; 5-17].

Ярким свидетельством генетической детерминации форм поведения являются наблюдения над осами Habrobracon, проведенные сначала в 30-е годы, а затем более подробно в 70-80-е. Известно, что самки этих ос парализуют жалом личинки огневки мельничной, самцы же не нападают на эти личинки, а ухаживают за самками Habrobracon. У половых мозаиков, у которых в ткани мозга осы участки клеток самцового типа перемешаны с участками генетически отличных клеток самок, поведение нарушается: они пытаются ухаживать за личинками огневки и жалить самок Habrobracon.

Возникает вопрос, обрекают ли "плохие" гены своего обладателя на тяжелую жизнь с "испорченным" поведением или можно как-то модифицировать, смягчить те невзгоды, которые несут "плохие" гены. Оказывается, можно. Ведь способности к обучению формируются в ходе индивидуального развития организма, которое осуществляется не только в соответствии с сигналами генов, но и на фоне воздействий внешней среды, могущих как благоприятствовать реализации наследственной информации, так и блокировать ее на определенных этапах становления организма.

Американские нейробиологи провели любопытный эксперимент. Мышат одного помета делили на две группы: одну помещали в светлую просторную клетку с множеством разнообразных игрушек, а другую - в темную, тесную и пустую клетку. Авторы обнаружили различия в развитии мозга испытуемых животных: у первых толщина коры головного мозга была больше, чем у контрольных мышей, у вторых - меньше. Соответственно потомки одной и той же пары родителей в зависимости от условий их содержания обнаружили разные способности к обучению: те, которые росли в особо благоприятных условиях, оказались более способными учениками. Однако толщина коры головного мозга и уровень способностей к обучению изменялись только в ограниченных пределах, они не могли подняться выше и опуститься ниже некоторой планки, заданной принадлежностью к той или иной линии, породе, виду. Эти границы изменчивости признака носят название нормы реакции. Их существование принято связывать с тем, что развитие различных признаков определяется действием многих генов и мутация каждого из них, если они функционируют в мозге, отражается на характеристике высшей нервной деятельности исследуемого объекта [22;17-22].

В связи с полученными данными возникает вопрос о роли воспитания в развитии различных поведенческих признаков. Иными словами, "хорошие" наследственные структурно-функциональные задатки мозга сами по себе еще не обеспечивают правильной их реализации в фенотипе - необходимы соответствующие условия, чтобы эта реализация осуществилась сполна. Точно так же "плохие" наследственные структурно-функциональные задатки нервной системы еще не означают, что она будет безнадежно испорчена: соответствующие благоприятные условия могут ее "подправить" в пределах нормы реакции. Но с помощью каких механизмов гены контролируют поведение и какова роль в этом процессов, протекающих на молекулярном уровне?

Можно назвать и те генетически детерминированные особенности мозга, от которых зависит эффективность его функционирования:

1) масса ткани, количество составляющих ее клеток, что, в свою очередь, определяется соотношением размножения и гибели клеток в ходе онтогенеза;

2) способность нейронов к образованию отростков и синаптических окончаний - контактов между клетками: чем больше отростков и синапсов образуется в ходе онтогенеза и клеточной дифференцировки и чем больше связей установится между клетками, тем лучше;

3) способность образовавшихся синапсов к функционированию;

4) региональные особенности распределения клеток внутри органа, соотношение нервных и вспомогательных, глиальных клеток;

5) адаптивные и регулятивные способности клеток;

6) способность определенных клеток погибнуть в определенный момент индивидуального развития, дабы обеспечить более эффективное функционирование оставшихся в живых нейронов.

Молекулярные события являются вторичными, что отчетливо прослеживается в некоторых случаях генетически детерминированной нейропатологии. K таким случаям относится, например, генетически детерминированная аудиогенная (вызываемая прозваниванием) эпилепсия у крыс линии Крушинского-Молодкиной, селекционированных на кафедре высшей нервной деятельности Московского государственного университета. B новосибирском Институте цитологии и генетики Сибирского отделения Академии наук при помощи современных методов молекулярной цитологии исследовали нервные клетки в тех отделах мозга, которые участвовали в генезе аудиогенных эпилептических припадков. Было установлено, что после многократных индуцированных звуком припадков количество РНК в "заинтересованных" нервных клетках снижалось, а после одно- и двухкратных припадков количество РНК в этих клетках под влиянием повышенной функциональной нагрузки повышалось.

Сходные данные получены и при помощи методов молекулярной биологии в Институте биологии гена РАН в Москве, в лаборатории А.П. Рыскова. Более того, линия крыс, генетически предрасположенная к аудиогенным эпилептическим припадкам, исходно характеризуется более высоким содержанием РНК в нейронах, участвующих в генезе аудиогенного эпилептического припадка, а снижение этого количества путем подавления синтеза РНК приводило к утрате подопытными животными способности отвечать на воздействие звука эпилептическим припадком.

Известны, однако, случаи, когда молекулярные события начинают каскад поведенческих реакций. Об этом свидетельствуют изящные исследования регуляции полового поведения у моллюска Aplysia, выполненные группой Шелера в США и в некоторых других лабораториях. Они изучали сложную поведенческую реакцию кладки яиц. Эта кладка представляет собой длинный шнур, содержащий более миллиона яиц. Как только под действием сокращающихся мышц протока гермафродитной половой железы яйца начинают выталкиваться наружу, улитка прекращает двигаться и питаться. Она захватывает шнур яиц ртом и, двигая головой вперед-назад, способствует его выходу из протока железы, а затем скручивает в моток. Специальная железа во рту выделяет клейкое вещество, которое прилипает к клубку яиц. В конце концов животное энергичным движением головы прикрепляет кладку к твердой основе, например к поверхности камня.

Были идентифицированы скопления нейронов, которые регулируют комплекс этих поведенческих актов, затем удалось показать, что нейроны активируются продуктами гена, кодирующего гормон откладки яиц (ГОЯ), причем сначала образуется белок-предшественник, в состав которого входит несколько активных фрагментов-пептидов (рис. 5). Этот предшественник расщепляется специальными ферментами, и продукты расщепления влияют на функцию нервных клеток, которые управляют кладкой яиц, стимулируя одни и тормозя другие. От мозаики распределения активированных и заторможенных нейронов и зависит успех реакции в целом (см. рис. 5). Интересно, что гомологичные пептиды недавно были найдены у плодовой мушки дрозофилы, у которой они тоже регулируют половое поведение.

Цитированные работы являются, пожалуй, первым примером в генетике поведения, перебрасывающим мостик от гена и его продуктов к точкам приложения его влияния, в данном случае к нейронным ансамблям, управляющим совокупностью определенных поведенческих актов. Известно множество мутаций, так или иначе изменяющих поведение. Так, у мышей известны "танцующие" мутанты, "вращающиеся", агрессивные и спокойные. Также генетически детерминированы и формы полового поведения. Генетик из Санкт-Петербурга Л.З. Кайданов вывел мушек дрозофил, у которых самцы могут характеризоваться очень высоким или, наоборот, очень низким уровнем половой активности, измеряемой по количеству попыток ухаживать за самками и временным интервалом между этими попытками. У дрозофилы выделен ген, который отвечает за гомосексуализм, предполагается наличие сходного гена и у млекопитающих, у которых подобные нарушения полового поведения также известны. Функциональное значение некоторых генов, ответственных за поведение, идентифицировано, и начато исследование механизмов их влияния на функции нейронов и поведение (см. в настоящем номере журнала статью И.Ф. Жимулева "Генетическая детерминированность поведения дрозофилы и человека", в которой этот вопрос рассмотрен на примере ряда генов).

Работы такого рода набирают силу, однако генетика поведения таит в себе еще много загадок, особенно в части, касающейся молекулярно-генетических основ запоминания (в частности, тех процессов, которые происходят в синапсах), отношения между молекулярными и морфогенетическими событиями, поведения нейронов при различных формах патологии, функциональной значимости вспомогательных глиальных клеток и многого другого. Эти загадки ждут решения, и тем, кто интересуется этими проблемами, предоставляется обширное поле деятельности [22; 22-40].