За что отвечает гиппокамп в мозге

Анатомия: Гиппокамп, hippocampus

а) Архикортекс. Филогенетически старые структуры коры больших полушарий; не имеет шестислойной цитоархитектоники.

б) Гиппокамп (ретрокоммиссуральный). Аммонов рог (собственно гиппокамп), зубчатая извилина (зубчатая фасция), субикулюм (некоторые авторы считают его частью гиппокампальной формации, нежели собственно гиппокампа).

в) Гиппокампальная формация. Гиппокамп вместе с энторинальной зоной парагиппокампальной извилины.

г) Периархикортекс. Широкая переходная зона вокруг гиппокампа, состоящая из поясной извилины, перешейка поясной извилины и парагиппокампальной извилины.

Гиппокамп, связанный с лимбической системой и другими мозговыми структурами, многофункционален. Нейроны гиппокампа способны реагировать на различные виды раздражений (звуковые, световые, тактильные, болевые и др.). Гиппокамп участвует в осуществлении эмоциональных реакций, ориентировочных рефлексов, в обучении и обработке новой информации. Повреждение гиппокампа приводит к снижению эмоциональных реакций, уменьшению инициативности, нарушению памяти и внимания.

Редактор: Искандер Милевски. Дата последнего обновления публикации: 13.8.2020

Источник

За что отвечает гиппокамп в мозге

Термин «лимбическая система» наиболее удобен в том случае, если лимбическую систему определять как лимбическую кору (подробнее ниже) и связанные с ней подкорковые ядра. Термин «лимбический» (П. Брока) изначально относили к лимбу, или дуге, коры, расположенной сразу вокруг мозолистого тела и конечного мозга. К лимбической коре в настоящее время относят трехслойный аллокортекс гиппокампального комплекса и перегородочной области, а также переходный мезокортекс парагиппокампальной извилины, поясной извилины и островка. Основная подкорковая структура лимбической системы — миндалевидное тело, которое у медиального края височной доли сливается с корой. К важным соседним подкорковым структурам относят также гипоталамус, ретикулярную формацию и прилежащее ядро. Среди участков коры больших полушарий с лимбической системой наиболее тесно связаны орбитофронтальная кора и височный полюс.

На рисунке ниже схематично представлены основные подкорковые структуры лимбической системы.

а) Парагиппокампальная извилина. Парагиппокампальная извилина — основная область, в которой происходит соединение новой коры (неокортекса) и аллокортекса гиппокампального комплекса. Ее передняя часть представлена энторинальной корой (поле 28 по Бродману), которая имеет шесть слоев. Для этой области характерны определенные особенности. Можно сказать, что энторинальная кора «смотрит» в две стороны. Ее неокортикальная поверхность имеет большое число афферентных и эфферентных связей со всеми четырьмя ассоциативными областями неокортекса. Ее аллокортикальная поверхность образует множество связей с гиппокампальным комплексом. Упрощенно можно представить, что энторинальная кора получает постоянный поток когнитивной и чувствительной информации от ассоциативных участков коры больших полушарий, передает ее на гиппокампальный комплекс для консолидации (процесс перевода новой информации в долгосрочную память, см. далее), получает ее в обработанном виде и возвращает в ассоциативную кору, где она хранится в виде воспоминаний. Свод и его связи образуют второй, окружной путь от гиппокампа до неокортекса.

Корковая и подкорковая части лимбической системы, медиальная поверхность.
ДМЯ — дорсальное медиальное ядро таламуса. Трехмерная компьютерная реконструкция мозга умершего человека, на которой показано соотношение структур лимбической системы с желудочками мозга.

б) Гиппокампальный комплекс. Гиппокампальный комплекс (или гиппокампальная формация) состоит из субикулюма (основания гиппокампа), собственно гиппокампа и зубчатой извилины. Они все состоят из аллокортекса височной доли, который изгибается в форме S-образного завитка вдоль дна бокового желудочка. Свод начинается от основания и самого гиппокампа в виде ленты, которую называют бахромкой. Первые нейроанатомы называли гиппокамп «Аммоновым рогом» (или cornu ammonis), поскольку он напоминал рог барана. Они подразделили гиппокамп на четыре области, названные cornu ammonis: СА1-СА4.

Основные клетки основания и гиппокампа — пирамидальные клетки; основные клетки зубчатой извилины — гранулярные клетки. Дендриты гранулярных и пирамидальных клеток имеют шипики. В гиппокампальном комплексе также имеется множество вставочных тормозных ГАМК-ергических нейронов.

1. Афферентные связи. Основной источник афферентных волокон, идущих к гиппокампальному комплексу,— перфорантный путь, который проецируется от энторинальной коры на дендриты гранулярных клеток зубчатой извилины. От основания гиппокампа начинается второй афферентный путь, альвеолярным (от alveus), который идет к пучку волокон на вентральной поверхности гиппокампа, лотку гиппокампа (alveus).

Аксоны гранулярных клеток называют мшистыми волокнами; они образуют синапсы с пирамидальными нейронами сектора САЗ. Аксоны нейронов САЗ следуют к бахромке; перед этим они отдают коллатерали Шаффера, которые делают обратный путь от САЗ до СА1. Нейроны СА1 отдают волокна к энторинальной коре.

Слуховая информация поступает в гиппокамп от ассоциативной коры верхней и средней височных извилин. Надкраевая извилина (поле 40) передает закодированную информацию о расположении частей тела (схема тела) и внешнем (зрительном) пространстве. От нижней поверхности затылочно-височной области информация о форме и цвете объектов (а также лицах) поступает на участок коры, который называют периринальной, или трансринальной, корой. Этот участок коры расположен сразу латеральнее от энторинальной коры. Отсюда эти нервные импульсы поступают в гиппокамп. Возвратные волокна, идущие от энторинальной коры к периринальной, связаны с префронтальной корой и корой височного полюса.

Помимо отдельных афферентных связей, перечисленных выше, гиппокамп получает обширные связи от нескольких других источников, которые поступают к нему преимущественно по своду.

• Обширные холинергические волокна, которые имеют особое значение для функционирования памяти, идут от ядра перегородки.

• Норадренергическую иннервацию обеспечивает голубое пятно.

• Серотонинергические волокна идут от ядра шва среднего мозга. Связь между истощением запасов серотонина и большим депрессивным расстройством описана в отдельной статье на сайте.

• Дофаминергические волокна идут от вентральной покрышечной области среднего мозга. Связь между дофамином и шизофренией рассмотрена в последующей отдельной статье на сайте.

Гиппокампальный комплекс.
(А) Вид сверху.
(Б) Увеличенный фрагмент из (А), на котором показаны энторинальная кора и три составляющих гиппокампального комплекса. (А) Четыре сектора аммонова рога. (Б) Входящие-выходящие связи гиппокампального комплекса.
1. Афферентные от чувствительной ассоциативной коры.
2. Энторинальная кора отдает волокна перфорантного пути к зубчатой извилине.
3. Гранулярные клетки зубчатой извилины отдают проекции к САЗ.
4. Основной нейрон САЗ отдает проекции к бахромке и СА1.
5. Основной нейрон СА1 отдает проекции к субикулюму (основанию).
6. Основной нейрон основания отдает проекции к бахромке.
7. Основной нейрон основания отдает проекции к энторинальной коре.
8. Пирамидные нейроны энторинальной коры отдают проекции к чувствительной ассоциативной коре.

2. Эфферентные связи. Наиболее обширные эфферентные связи гиппокампальная формация имеет с ассоциативными участками коры больших полушарий, которые направляются сюда через эн-ториальную кору. Вторая группа волокон представлена сводом. Свод — прямое продолжение бахромки, в которую входят аксоны от основания и собственно гиппокампа. Ножка свода делает изгиб под мозолистым телом, где она соединяется со второй своей половиной и формирует тело. Спайка свода соединяет правый и левый гиппокампы. Спереди тело разделяется на столбы свода. Огибая переднюю комиссуру, каждый свод разделяется, отдавая прекомиссуральные волокна к области перегородки и посткомиссуральные волокна к гипоталамусу, сосцевидному телу и медиальному пучку переднего мозга. От сосцевидного тела волокна направляются к переднему ядру таламуса, от которого, в свою очередь, отходят проекции к поясной коре. Так завершается круг Папеца, направляющийся от поясной коры к гиппокампу, а затем возвращающийся обратно к поясной коре через свод, сосцевидное тело и переднее ядро таламуса.

Под термином «медиальная височная доля» в клинике понимают гиппокампальный комплекс, парагиппокампальную извилину и миндалевидное тело. Чаще всего термин используют в контексте судорог.

3. Гиппокампальный комплекс и память. Факты того, что г иппокампальный комплекс выполняет мнемонические (связанные с памятью) функции, достаточно подробно обсуждают в литературе по психологии. Ниже приведены некоторые ключевые моменты.

• Краткосрочная память: задержка в памяти одной или нескольких единиц информации в течение короткого промежутка времени (например, новый телефонный номер во время нажатия на кнопки).

• Долгосрочная (длительная) память: хранящаяся в головном мозге информация, к которой можно обратиться в нужный момент. Существует два вида долгосрочной памяти: эксплицитная и имплицитная.

• Эксплицитная память касается любых фактов или событий, которые можно произвольно эксплицитно озвучить (декларировать). Иначе эксплицитную память называют декларативной. Также используют термин эпизодическая память, понимая под ней собрание автобиографических воспоминаний о собственном опыте. Другой термин — семантическая память — был предложен для использования в контексте воспоминания смысла устных и письменных слов, однако в настоящее время к семантической памяти относят также знание отдельных фактов и понятий.

• Имплицитная память касается выполнения выученных двигательных актов, например езды на велосипеде или сбора пазла. Часто также используют термин процедурная память.

• Рабочая память: быстрое извлечение из долгосрочной памяти нескольких единиц информации, необходимых для выполнения какой-либо текущей задачи. Например, при управлении автомобилем вдоль знакомого маршрута мы принимаем нужные решения, основываясь на предшествующем опыте.

• Консолидация: процесс перевода новой информации в долгосрочную память. Новая фактическая информация передается на ассоциативные участки гиппокампального комплекса для кодирования. После длительной обработки эта же информация в закодированном виде поступает обратно на ассоциативные участки коры. После этого (за исключением автобиографических воспоминаний) ее использование более не зависит от гиппокампального комплекса.

Круг Папеца.
1. Нейроны, проецирующиеся назад к поясной коре.
2. Волокна к энторинальной коре.
3. Волокна к гиппокампу.
4. Свод.
5. Сосцевидно-таламический путь.
6. Волокна от переднего ядра таламуса к поясной коре.

5. Клинические и экспериментальные наблюдения. При двустороннем повреждении или удалении передних отделов гиппокампального комплекса у пациента развивается антероградная амнезия, при которой больной не может вспомнить о событиях, произошедших буквально несколько минут назад. Когда пациента просят назвать какой-то общеизвестный предмет, он делает это без каких-либо затруднений, поскольку долгосрочные воспоминания сохранены. Однако если этот же предмет показать ему несколько минут спустя, пациент не сможет вспомнить, что уже видел его буквально только что. Нарушена эксплицит-ная/декларативная память.

Процедурная (практическая) память сохранена. Если пациента попросить собрать пазл, он сделает это без затруднений. Если затем попросить его сделать это на следующий день, он справится быстрее, но при этом не будет помнить о том, что уже собирал его вчера. Для работы процедурной памяти участие гиппокампа не требуется. Как уже было отмечено, базальные ганглии представляют собой хранилище рутинных двигательных программ, а мозжечок отвечает за двигательную адаптацию к измененным условиям среды.

Долговременная потенциация (ДВП) особенно выражена в зубчатой извилине и гиппокампе. Этот феномен необходим для сохранения (консолидации) отдельных воспоминаний. В экспериментальных условиях ДВП наблюдают в первую очередь в связях между перфорантным путем с гранулярными клетками зубчатой извилины, а также между коллатералями Шаффера и СА1. При сильной быстрой (миллисекунды) стимуляции перфорантного пути или коллатералей Шаффера в иннервируемых ими клетках наблюдают длительное (часы) повышение чувствительности к новым стимулам. При обсуждении болевой сенситизации, ДВП запускает в конечных нейронах каскад биохимических реакций, следующий за активацией глутаматных рецепторов. При повторной стимуляции циклический аденозин-3‘,5‘-монофосфат (цАМФ) повышает скорость активации протеинкиназ, участвующих в фосфорилировании белков, которые регулируют транскрипцию. В результате происходит повышение продукции белков (в том числе ферментов), которые требуются для синтеза медиаторов, а также других белков, необходимых для построения дополнительных каналов и цитоскелета синапсов.

ДВП называют ассоциативным феноменом, поскольку удаление магниевой «пробки» из NMDA-рецептора (N-метил-D-аспартат) облегчается за счет объединения мощного деполяризующего стимула с более слабым стимулом из другого источника. Возможными нейромедиаторами в таком случае выступают норадреналин и дофамин, поскольку выброс одного или обоих медиаторов происходит во время повышения уровня внимания или мотивации.

Холинергическая активность гиппокампа имеет большое значение для обучения. Во время экспериментов на добровольцах назначение препарата скополамина, нарушающего холинергическую передачу, приводило к серьезным нарушениям при запоминании имен и чисел. В то же время назначение ингибитора холинэстеразы (физостигмин) приводило к улучшению запоминания тех же самых чисел и имен. В клинике выраженное снижение холинергической активности гиппокампа наблюдают у пациентов с болезнью Альцгеймера — заболеванием, основным симптомом которого служит нарушение памяти.

Долгосрочная потенциация.
CaMKII — Са 2+ /кальмодулин-зависимая протеинкиназа II;
АМРА receptor—АМРА-рецептор (рецептор а-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислоты.

Феномен киндлинга («возгорание», в русскоязычной литературе — «раскачка») — уникальное свойство нейронов гиппокампального комплекса и миндалевидного тела, однако его роль в процессе обучения полностью не установлена. Киндлингом называют последовательное возрастание возбудимости нейронов при повторном предъявлении стимулов одной и той же силы. При наблюдениях за людьми и экспериментах на животных было выявлено, что этот феномен может распространяться с мезокортекса на неокортекс и приводить к развитию генерализованного судорожного припадка.

До настоящего времени не установлено, какое значение в работе памяти имеет свод мозга. Косвенные данные можно получить из наблюдений за пациентами с диэнцефалической амнезией, при которой антероградная амнезия развивается вследствие двустороннего повреждения промежуточного мозга. Такое повреждение может сопровождаться нарушением волокон круга Папеца, который соединяет свод с поясной извилиной (через сосцевидное тело и переднее ядро таламуса). Сильнее всего страдает реляционная память (возможность вспомнить звуки или ощущения, сопровождавшие определенное событие, например звук водопада или чувство брызг воды на лице).

– Функции правого и левого гиппокампа. Продолжая тему межполушарных асимметрий, следует отметить, что передние отделы левого гиппокампа и левая дорсолатеральная префронтальная кора (ДЛПФК) отвечают за кодирование новой информации, для восприятия которой необходимы языковые функции. Имеются также данные о том, что правый гиппокамп и правая нижняя теменная доля отвечают за задачи, требующие ориентации в пространстве, например за вождение автомобиля. Во время вождения более выраженное усиление кровотока наблюдают в левой ДЛПФК, вероятно, за счет «внутренней речи», которая происходит у человека при исследовании новой территории.

– Функции переднего и заднего гиппокампа. Длина гиппокампа составляет около 8 см. Существуют доказательства того, что в переднезаднем направлении гиппокамп разделен на функциональные области, одна из которых обрабатывает новую информацию, а вторая — уже известную информацию. Например, во время чтения наиболее активна передняя часть гиппокампа слева; при повторном же представлении одного и того же текста более активным становится задняя часть гиппокампа, вероятно, вследствие того, что именно она отвечает за перевод новой информации в долгосрочную память.

– Долгосрочная память и медиальная височная доля. Автобиографические воспоминания чаще всего являются зрительными. Мы способны представлять себе сцены из нашего прошлого, иногда даже из детства. Согласно клиническим данным, повреждение медиальной височной доли может приводить к значительному выпадению эгоцентрических (личных) воспоминаний, в то время как аллоцентрические (неличные) воспоминания, например о каком-либо месте или предмете, остаются сохранены.

– Префронтальная кора и рабочая память. Во время одного исследования добровольцам выполняли функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) головного мозга, пока они готовились выполнить определенное движение на тот или иной чувствительный стимул. В этот момент времени особенно активным оказывался средний участок префронтальной (предлобной) коры (поле 46). Вероятно, его роль заключается в том, чтобы «выхватывать» из соответствующих участков чувствительной ассоциативной коры необходимые воспоминания и подготавливать требуемые в данный момент двигательные реакции (к которым относят и речь).

Ориентирование в виртуальном пространстве.
(А) Сцена городского города. Испытуемый, используя клавиши, должен идти по улицам, избегая препятствия. Во время исследования проводят ПЭТ головного мозга.
(Б), (В) Повышается активность правого гиппокампа и (Г), (Д) правой надкраевой извилины.
Ориентация МР-изображений (справа, слева) изменена для облегчения понимания.

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 25.11.2018

Источник

Заказать обратный звонок

Запись на прием к специалисту Центра

Психотерапевт Мартынов Сергей Егорович

Психолог, семейный психолог, клинический психолог Теперик Римма Фёдоровна

Психолог Копьёв Андрей Феликсович

Конфликтолог, психолог, клинический психолог Цуранова Наталья Александровна

Ночевкина Алёна Игоревна

Психолог, клинический психолог Алиева Лейла. Телесная терапия и арт-терапия.

Психолог Михайлова Анна Дмитриевна

Психолог, семейный психолог, коуч Волкова Татьяна

Детский психолог Горина Екатерина

Психолог Светлана Ткачева

Клинический психолог, психолог, психотерапевт Прокофьева Анна Вячеславовна

Основатель беатотерапии, психолог, клинический психолог Спиваковская Алла Семеновна

Психиатр Фролов Алексей Михайлович

Подростковый психолог Каравашкина Елена

Ведущий логопед Кухтина Алла Юрьевна

Подростковый психолог Максимов Алексей Вячеславович

Детский психолог Таранова Ирина Юрьевна

Психолог, юнгианский аналитик Юзьвак Екатерина Григорьевна

Психолог, клинический психолог, психоаналитический психотерапевт Ермушева Анастасия Алексеевна

Клинический психолог, психотерапевт, нейропсихолог Баринская Янина Сергеевна

Врач-психотерапевт Сивков Евгений Евгеньевич

Нейропсихолог Трофимова Александра Константиновна

Если стресс продолжается слишком долго

Вспомним нашу дихотомию между «бегом на длинную дистанцию по саванне» и «беспокойством по поводу ипотеки». Мы рассмотрим, как нарушается процесс формирования и извлечения воспоминаний, когда стрессоры становятся слишком сильными или слишком длительными. Специалисты в сфере обучения и памяти называют это инвертированной U-образной зависимостью. Когда мы переходим из состояния покоя в состояние умеренного, кратковременного стресса, возникает активация и память улучшается. Затем, при переходе к сильному стрессу, память ухудшается.

А что происходит у людей? Почти то же самое (рис. 38). При расстройстве, получившем название синдрома Кушинга, у человека развивается опухоль, и это приводит к выработке тонн глюкокортикоидов. Задумайтесь, что не так со следующим пациентом с синдромом Кушинга. Повышенное артериальное давление, диабет, подавление иммунитета, проблемы с репродуктивной системой. Вот вам и половина содержания этой книги. В течение многих десятилетий было известно, что у таких пациентов возникают проблемы с памятью, особенно с эксплицитной памятью, — возникает кушингоидная деменция. Как мы видели в главе 8, синтетические глюкокортикоиды часто назначают для лечения аутоиммунных нарушений или воспалительных заболеваний. При длительном их приеме также возникают проблемы с эксплицитной памятью. Но может быть, это происходит из-за болезни, а не из-за приема глюкокортикоидов? Памела Кинан из Университета Уэйна исследовала пациентов с воспалительными заболеваниями и сравнила тех, кого лечили с помощью стероидных противовоспалительных препаратов (то есть глюкокортикоидов), с теми, кто принимал нестероидные препараты; оказалось, что проблемы с памятью являются функцией приема глюкокортикоидов, а не заболевания.

Рис. 38. Целеустремленный бизнесмен Билли Слоун скоро обнаружит,
что длительный стресс ухудшает память

В качестве самого наглядного доказательства: у здоровых добровольцев через несколько дней приема больших доз синтетических глюкокортикоидов эксплицитная память ухудшается. Одна проблема в интерпретации этих исследований заключается в том, что синтетические гормоны работают немного не так, как настоящие, и дозы, которые принимали испытуемые, приводят к более высокому уровню глюкокортикоидов в крови, чем обычно вырабатывает тело, даже во время стресса. Здесь важно, что сам по себе стресс или «введение» стресса в виде глюкокортикоидов, который естественным образом возникает у людей, также нарушает память. Как и в исследованиях на животных, имплицитная память остается на том же уровне, и более уязвимой оказывается функция извлечения информации из прошлого, а не создания новых воспоминаний.

Есть также результаты (хотя их намного меньше), показывающие, что стресс нарушает нечто, носящее название функции управления. Она немного отличается от памяти. Она не относится к когнитивной сфере хранения и извлечения фактов, а касается того, что мы делаем с фактами, — организуем ли мы их стратегически, в качестве оснований для наших суждений и процесса принятия решений. Эта функция связана с областью мозга, которая называется префронтальной корой. Мы подробно поговорим о ней в главе 16, когда будем рассматривать, какое влияние стресс может оказывать на процесс принятия решений и контроль побуждений.

Негативное воздействие стресса на гиппокамп

Как длительный стресс влияет на память, связанную с гиппокампом? Этот процесс хорошо изучен на лабораторных животных.

Во-первых, нейроны гиппокампа прекращают нормально работать. Стресс может нарушить долговременную потенциацию в гиппокампе даже при отсутствии глюкокортикоидов (как у крысы с удаленными надпочечниками). По-видимому, это происходит из-за очень сильного возбуждения симпатической нервной системы. Тем не менее основные исследования в этой области сосредоточены на глюкокортикоидах. Как только уровень глюкокортикоидов переходит из диапазона, характерного для умеренных стрессоров, в диапазон, типичный для сильного стресса, этот гормон больше не способствует долговременной потенциации — процессу, в ходе которого соединение между двумя нейронами что-то «помнит», становясь более возбудимым. Вместо этого глюкокортикоиды теперь нарушают этот процесс. Кроме того, высокий уровень глюкокортикоидов также усугубляет так называемое долговременное подавление — возможно, именно этот механизм лежит в основе процесса забывания, противоположного «ага»-реакции гиппокампа.

Как же получается, что небольшое увеличение уровня глюкокортикоидов (во время умеренного стрессора) делает одно (укрепляет потенциацию связи между нейронами), а большой рост уровня глюкокортикоидов приводит к прямо противоположному результату? В середине 1980-х годов Рон де Клет из Университета Утрехта в Нидерландах обнаружил очень изящный ответ. Оказывается, в гиппокампе есть много рецепторов глюкокортикоидов и эти рецепторы бывают двух типов. Оказалось, что гормон примерно в десять раз лучше связывается рецепторами первого типа (их назвали «высокоаффинными» рецепторами), чем с рецепторами другого типа. Это значит, что, если уровень глюкокортикоидов повышен ненамного, влияние этих гормонов в гиппокампе контролируют высокоаффинные рецепторы. И наоборот, если мы имеем дело с сильным стрессором, гормон активирует низкоаффинные рецепторы. И, что совершенно логично, оказывается, что активация высокоаффинных рецепторов улучшает долговременную по- тенциацию, а активация низкоаффинных рецепторов приводит к противоположным результатам. Так формируется инвертированная U-образная зависимость, о которой мы говорили выше.

Во-вторых, нейронные сети теряют связность. Если мы вернемся к диаграмме «нейронов импрессионизма» (см. рис. 36), то увидим на ней условные обозначения, указывающие на то, как один нейрон говорит с другим, отправляя к нему «проекции». Как мы говорили несколькими абзацами ниже этой диаграммы, эти проекции совершенно реальны — это длинные, разветвленные отростки, отходящие от нейронов, формирующие синапсы с разветвленными отростками других нейронов. Эти отростки (аксоны и дендриты), очевидно, отвечают за коммуникацию между нейронами и формирование нейронных сетей. Брюс Макьюен показал, что у крысы всего через несколько недель постоянного стресса или после введения больших доз глюкокортикоидов эти отростки начинают иссушаться, истощаться и терять связность. То же самое может происходить в мозге приматов. При этом синаптические связи прерываются и сложность нейронных сетей снижается. К счастью, кажется, что в конце стрессового периода нейроны могут восстанавливаться и воссоздавать связи друг с другом.

Рис. 39. Нейроны гиппокампа крысы. Слева здоровые нейроны;
справа — нейроны и их отростки, истощенные длительным стрессом

Такая временная атрофия нейронных процессов, вероятно, объясняет характерную особенность проблем с памятью во время хронического стресса. Если после обширного инсульта или на последней стадии болезни Альцгеймера в гиппокампе разрушаются большие области нейронов, это сильно ослабляет память. Воспоминания могут полностью исчезнуть, и человек не может вспомнить, например, как зовут его жену. Если во время хронического стресса нейронная сеть «слабеет» и «ветки» нейронных «деревьев» начинают сохнуть, то воспоминания о том, как зовут Тулуз- Лотрека, никуда не исчезают. Просто приходится дольше это вспоминать и создавать для этого больше ассоциаций, ведь все сети, задействованные в этом процессе, работают менее эффективно. Воспоминания не пропали, просто к ним труднее получить доступ.

В-третьих, формирование новых нейронов подавляется. Если бы в последнюю тысячу лет вам довелось изучать основы нейробиологии, вам бы то и дело повторяли, что взрослый мозг не создает новых нейронов. Недавно стало ясно, что это мнение совершенно ошибочно¹. Поэтому исследования «нейрогенеза у взрослых» сегодня стали одной из самых горячих тем нейробиологии.

¹ Свидетельства появления новых нейронов во взрослом мозге впервые были найдены группой ученых-новаторов в 1960-х годах. Этих людей долго игнорировали, а некоторых из них даже вынудили уйти из науки. Наконец их открытия получили признание.

Две особенности такого нейрогенеза имеют непосредственное отношение к теме этой главы. Во-первых, гиппокамп — один из двух отделов мозга, где формируются новые нейроны². Во-вторых, скорость нейрогенеза может меняться. Процесс обучения, окружающая среда, богатая стимулами, физические упражнения или прием эстрогена увеличивают скорость нейрогенеза, а самые сильные его ингибиторы, идентифицированные до настоящего времени, как и следовало ожидать, — глюкокортикоиды и стресс, даже если он длится всего несколько часов, по крайней мере у крыс.

Возникают два ключевых вопроса. Во-первых, когда стресс прекращается, восстанавливается ли нейрогенез, и если да, то как быстро? Пока мы этого не знаем. Во-вторых, каковы последствия того, что стресс снижает способность к нейрогенезу у взрослых людей? С этим вопросом связан еще один: для чего взрослым нужен нейрогенез? Этот вопрос вызывает жаркие споры, и противники публично сражаются друг с другом на аренах научных конференций. В одном углу ринга — исследователи, которые предполагают, что при соответствующих условиях в гиппокампе может происходить активный нейрогенез, новые нейроны формируют связи с другими нейронами, и эти новые связи фактически необходимы для определенных типов обучения. Соперники в другом углу ринга упорно отвергают эти идеи. Слово за рефери.

В-четвертых, нейроны гиппокампа оказываются в опасности. Как мы уже говорили, через несколько секунд после начала стресса увеличивается поступление глюкозы в мозг. А если стресс продолжается? Примерно через 30 минут непрерывного действия стрессора поступление глюкозы перестает расти и возвращается к нормальному уровню. Если стресс продолжается, поступление глюкозы в мозг даже снижается, особенно в область

гиппокампа. Оно снижается примерно на 25%, и это происходит из-за глюкокортикоидов².

Сокращение поступления глюкозы в здоровый, счастливый нейрон не приводит ни к каким особым последствиям. Просто у нейрона возникают легкая тошнота и головокружение. Но что, если нейрон не здоров и не счастлив, а переживает неврологический кризис? В такой ситуации вероятность его гибели повышается.

Глюкокортикоиды поставят под угрозу способность нейронов гиппокампа пережить серию негативных воздействий. Возьмите крысу, вызовите у нее сильный эпилептический припадок, и чем выше у нее уровень глюкокортикоидов во время припадка, тем больше нейронов гиппокампа погибнет. То же самое касается остановки сердца, когда в мозг прекращают поступать кислород и глюкоза, или инсульта, когда закупоривается отдельный кровеносный сосуд в мозге. То же самое касается черепно-мозговых травм или препаратов, производящих кислородные радикалы. Тревожит, что почти то же самое происходит у крыс с таким же поражением нейронов, как при болезни Альцгеймера (при воздействии на нейрон связанных с болезнью Альцгеймера токсичных фрагментов белков, которые называются бета-ами- лоидами). То же самое касается эквивалента деменции, вызванной СПИДом, в гиппокампе крыс (при воздействии на нейрон белка вируса СПИДа gpl20)³.

³ В главе 3 мы говорили о том, как стресс может стать косвенной причиной инсульта или остановки сердца. Но для других неврологических проблем — судорожных припадков, черепно-мозговых травм, деменции, вызванной СПИДом, и самое важное, болезни Альцгеймера — нет никаких свидетельств того, что стресс или глюкокортикоиды могут вызывать эти расстройства. Более вероятно, что они ухудшают уже существовавшие ранее заболевания.

Моя лаборатория и другие исследователи показали, что относительно умеренные энергетические проблемы, вызванные тем, что глюкокортикоиды или стресс препятствуют накоплению глюкозы, снижают способность нейрона справляться с последствиями неврологических расстройств. Все эти неврологические болезни по сути являются для нейрона энергетическими кризисами: перекройте поступление глюкозы в нейрон (гипогликемия), перекройте и глюкозу, и кислород (ишемия-гипоксия) или заставьте нейрон работать в безумном режиме (судорожный припадок), и количество накопленной энергии резко упадет. Разрушительные волны нейромедиаторов и ионов станут поступать не туда, куда нужно, начнут формироваться кислородные радикалы. Если к этой ситуации добавить еще и глюкокортикоиды, нейрон вообще не сможет привести в порядок весь этот хаос. Из-за припадка или инсульта наступает худший день жизни этого нейрона, и он входит в кризис, имея в банке на 25% меньше энергии, чем обычно.

Наконец, уже есть доказательства того, что длительный стресс или повышенный в течение длительного времени уровень глюкокортикоидов может фактически уничтожать нейроны гиппокампа. Первые свидетельства этого начали поступать в конце 1960-х годов. Два исследователя показали, что, если морских свинок подвергнуть воздействию фармакологических уровней глюкокортикоидов (то есть более высоких уровней, чем организм обычно вырабатывает самостоятельно), у них возникают повреждения мозга. Как ни странно, эти повреждения по большей части ограничиваются гиппокампом. Это было как раз в то время, когда Брюс Макьюен впервые сообщил, что в гиппокампе есть рецепторы для глюкокортикоидов, но никто еще не понимал, что гиппокамп является центром глюкокортикоидной активности мозга.

Начиная с 1980-х годов разные исследователи, в том числе и я, показали, что такая «нейротоксичность глюкокортикоидов» — не только фармакологический эффект, но он характерен и для нормального процесса старения мозга у крыс. В целом исследования показали, что воздействие больших доз глюкокортикоидов (в диапазоне, выявленном во время стресса) или воздействие сильного стресса ускоряет дегенерацию стареющего гиппокампа. И наоборот, снижение уровня глюкокортикоидов (при удалении надпочечников у крыс) задерживает старение гиппокампа. И как можно ожидать на данный момент, степень подверженности воздействию глюкокортикоидов в течение всей жизни у крыс является определяющей не только для выраженности дегенерации гиппокампа в старости, но и для выраженности проблем с памятью.

В каких участках мозга глюкокортикоиды и стресс уничтожают его клетки? Несомненно, гормоны стресса могут вызвать болезнь самыми разными способами, но можно ли считать нейротоксичность серьезным фактором? После десяти лет исследований мы все еще не знаем этого наверняка.

Повреждения гиппокампа у человека

В этой главе мы уже говорили о том, что избыток стресса и /и ли глюкокортикоидов может нарушать функционирование гиппокампа. Есть ли какие-либо свидетельства того, что это может приводить к органическим повреждениям гиппокампа, которые мы обсуждали? То есть может ли это разрывать нейронные сети вследствие атрофии процессов, препятствовать формированию новых нейронов, приводить к гибели нейрона из-за других неврологических расстройств или просто напрямую уничтожать нейроны?

К настоящему времени некоторое беспокойство вызывают шесть основных результатов исследований на людях.

Синдром Кушинга. Как мы уже говорили, синдром Кушинга связан с развитием опухоли, что приводит к выработке очень большого количества глюкокортикоидов. Одно из последствий этого — ухудшение связанной с гиппокампом памяти. Моника Старкмен из Мичиганского университета использует методы сканирования мозга пациентов с синдромом Кушинга, чтобы определить общий размер их мозга и размеры его отделов. Она сообщает, что у этих людей наблюдается избирательное уменьшение объема гиппокампа. Кроме того, чем выше уровень глюкокортикоидов, тем более выражена потеря объема гиппокампа и тем больше проблем с памятью.

Посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР). Как мы увидим в главе 15, это тревожное расстройство может развиться в результате самых разных травмирующих стрессоров. Исследования Дугласа Бремнера из Университета Эмори, а также других ученых показывают, что у людей с ПТСР вследствие повторной травмы (в противоположность тем, кто пережил единственную травму) — например, у солдат, несколько раз переживших серьезные бои, утех, кто неоднократно подвергался насилию в детстве, — уменьшен объем гиппокампа. И в этом случае уменьшение объема касается только гиппокампа, и как минимум в одном из этих исследований было обнаружено, что чем более длительна история травм, тем меньше его объем.

Большая депрессия. Как мы увидим в главе 14, большая депрессия тесно связана с длительным стрессом. Примерно у половины пациентов, страдающих большой депрессией, отмечается повышенный уровень глюкокортикоидов. Иветт Шелайн из Университета Вашингтона и другие показали, что длительная большая депрессия также связана с уменьшенным объемом гиппокампа. Чем более долгая история у депрессии, тем больше потеря его объема. Кроме того, у больных с тем подтипом депрессии, который больше всего связан с повышенным уровнем глюкокортикоидов, объем гиппокампа меньше всего.

Постоянные нарушения биоритма. В главе 11 мы рассмотрим единственное, но очень интересное исследование с участием сотрудников авиакомпаний, у которых происходит смещение часовых поясов при межконтинентальных авиарейсах. Это исследование показало, что чем короче среднее время восстановления после каждого нарушения биоритма, тем меньше объем гиппокампа и тем больше проблем с памятью.

Нормативное старение. В работах Сони Лупьен из Университета Макгилла, а также в исследованиях других ученых изучались здоровые пожилые люди. Измерьте их уровень глюкокортикоидов в состоянии покоя, размер их гиппокампа и качество связанной с гиппокампом памяти. Через несколько лет повторите все эти измерения. Как мы увидим в главе 12, посвященной старению, с возрастом происходит некоторое повышение уровня глюкокортикоидов в состоянии покоя, хотя у разных людей показатели могут быть очень разными. Но в целом у тех, у кого с момента первого исследования уровень глюкокортикоидов повысился, были выявлены наиболее значительное уменьшение объема гиппокампа и наиболее значительное снижение памяти.

Взаимодействие между глюкокортикоидами и неврологическими расстройствами. Несколько исследований показали, что при одинаковой тяжести расстройств чем выше уровень глюкокортикоидов у больного в момент поступления в клинику, тем более выражены у него неврологические симптомы.

Все эти исследования демонстрируют, что глюкокортикоиды повреждают гиппокамп человека. Но все не так просто. Здесь есть некоторые проблемы и осложнения.

Некоторые исследования показали, что ПТСР связано со сниженным уровнем глюкокортикоидов. Поэтому гипотеза о том, что избыток гормонов повреждает гиппокамп, неверна. Однако похоже, что у больных ПТСР с низким уровнем глюкокортикоидов отмечается чрезмерная чувствительность к глюкокортикоидам. Таким образом, эти гормоны остаются среди главных подозреваемых.

Следующий вопрос. Неясно, вызвано ли уменьшение объема гиппокампа при ПТСР самой травмой или оно возникает в посправматический период; на эту тему проведено как минимум одно превосходное исследование, заставившее по-новому взглянуть на обе эти идеи. Его авторы предположили, что маленький гиппокамп у испытуемых был еще до ПТСР и это повышает вероятность развития ПТСР после травмы.

Наконец, нужно помнить, что в исследованиях процесса старения изучаются чисто корреляционные зависимости. Другими словами, возможно, повышение уровня глюкокортикоидов с возрастом приводит к атрофии гиппокампа. Но существуют не менее веские причины считать, что происходит наоборот: прогрессирующая атрофия гиппокампа приводит к росту уровня глюкокортикоидов (как мы увидим в главе 12, так происходит потому, что гиппокамп также помогает уменьшать выработку глюкокортикоидов, а атрофированный гиппокамп не слишком хорошо справляется с этой задачей).

Иначе говоря, никто еще точно не знает, что происходит. Одна из самых больших проблем — нехватка исследований мозга после смерти. Можно провести большое посмертное исследование, которое бы показало, уменьшается ли объем гиппокампа из-за того, что в нем меньше миллионов нейронов, или из-за того, что связей нейронов с другими нейронами стало меньше и они более короткие. Или и то и другое. Если окажется, что в гиппокампе становится меньше нейронов, то мы могли бы даже сказать, произошло это из-за их гибели или из-за того, что затруднено их формирование. Или, опять же, и то и другое.

В действительности даже без посмертных исследований есть несколько подсказок о причинах уменьшения объема гиппокапма. Оказывается, если опухоль, вызвавшую синдром Кушинга, удалить и уровень глюкокортикоидов после этого возвращается к норме, гиппокамп начинает медленно восстанавливать нормальный размер. Как мы уже говорили, когда глюкокортикоиды иссушают отростки, соединяющие нейроны, этот процесс обратим — устраните избыток глюкокортикоидов и нейроны начнут восстанавливаться. Таким образом, скорее всего, уменьшение объема гиппокампа при синдроме Кушинга происходит из-за замедления этих процессов. И наоборот, уменьшение гиппокампа при ПТСР и большой депрессии, по-видимому, носит более постоянный характер и его объем не восстанавливается даже спустя десятилетия после травмы, а в случае большой депрессии — спустя годы и десятилетия после того, как депрессия перешла в стадию ремиссии после успешного лечения. Так что в этих случаях уменьшение объема гиппокампа, вероятно, происходит не из-за замедления процессов в нейронах, ведь эти процессы обратимы.

Источник