Книга: Кто мы такие? Гены, наше тело, общество

Стресс и ваш съежившийся мозг

Стресс и ваш съежившийся мозг

Периодически людям, имеющим проблемы со здоровьем, нужна компьютерная томография или МРТ мозга. Если повезет, какой-нибудь ужасный диагноз исключат, все хорошо, и доктор, недолго думая, покажет пациенту скан. Если пациент впервые проходит такую процедуру, он, скорее всего, разволнуется. В отличие от изображений других органов, которые вызывают смущенное «смотри-ка, это моя печень», сканы мозга приводят в трепет. Вот он, ваш мозг, эта извилистая поверхность, эти таинственные доли. Неопытные студенты-медики испытывают подобное беспокойство, когда на лекции по анатомии у них в руках впервые оказывается препарат мозга. Та же неловкость заставляет нейрохирургов шутить: «До свидания, уроки музыки», когда они рассекают серое вещество. В конце концов, мозг – «вместилище души», «пирог, начиненный сознанием», орган нашей «самости». Из этой массы ткани, отдаленно напоминающей маринованный тофу, и возникает личность.

Большинство из нас испытывает собственническое беспокойство о состоянии своего мозга. А значит, нам очень интересно узнать о том, что может значительно менять размер той или иной части мозга взрослого человека. Посмотрите на мозг хронического алкоголика: какая-то область может оказаться практически разрушенной. Проведите вскрытие человека, подвергшегося масштабному воздействию органических токсинов, – и вы увидите повреждения в другой области мозга. Темой этой главы будет область мозга, которая может атрофироваться в ответ на определенные виды серьезного стресса.

Возьмите зеленого восемнадцатилетнего юнца, засуньте в военную форму и отправьте на войну. Пусть с ним случится что-то поистине ужасное, даже с учетом характерной для человечества жестокости, например, сражение, в котором он один из немногих в своем подразделении выживет, глядя, как убивают его ближайших друзей. Некоторые редкие сверхлюди переживают подобный опыт не моргнув глазом или даже непостижимым образом закаляются в нем, обнаруживая смысл жизни в миг, когда мир плавится вокруг них и кажется, будто сам воздух горит. Но обычный парень наверняка выйдет из этого испытания сильно потрепанным. Потом он может страдать от кошмаров, чувствовать вину за то, что выжил, отдалиться от домашних, которые никогда не поймут, через что он прошел. И то, если повезет. А некоторых покалечит, похоже, навсегда.

В Первую мировую войну это называлось военным неврозом: мужчины и в восьмидесятилетнем возрасте дергались и бросались в укрытие, когда хлопала дверь. Во Вторую мировую войну такое называли боевым истощением. А на современном психиатрическом наречии долгосрочные эффекты называются ПТСР – посттравматическое стрессовое расстройство. Оно не сводится к боевой травме. Люди, пережившие групповое изнасилование, сексуальные домогательства в детстве, резню, устроенную очередным озверевшим отличником с автоматом, Аушвиц или (исследования предполагают, что это коснется десятков или даже сотен тысяч людей) лично присутствовавшие при событиях 11 сентября в Нью-Йорке, – все они получают эту аббревиатуру в качестве диагноза.

По данным Американской психиатрической ассоциации, пациенты с ПТСР от нескольких месяцев до многих лет страдают повторными переживаниями травмирующих событий, ночными кошмарами и другими нарушениями сна, эмоциональной тупостью или вспышками гнева, неспособностью испытывать удовольствие, неадекватным рефлексом на внешние раздражители, проблемами с памятью и концентрацией. Последние два симптома стали поводом для недавних исследований с визуализацией мозга.

Проблемы с памятью могут возникать от мельчайших, микроскопических нарушений: в том, как несколько ключевых нейронов производят или используют определенный нейротрансмиттер, или в ферментах, расщепляющих нейротрансмиттер, или в его рецепторе, или во внутриклеточных передатчиках информации, активность которых он запускает. Но в последние несколько лет некоторые нейробиологи стали рассматривать общую картину, изучая МРТ мозга пациентов с ПТСР и тщательно измеряя объемы его загадочных зон. Ученые прилежно расставили все точки над i, учитывая влияние депрессии и злоупотребления психоактивными веществами – частых спутников ПТСР, а также общий объем мозга, возраст, пол и образование. И недавно группы, работавшие независимо друг от друга в Йеле, Гарварде, Университете Эмори и Калифорнийском университете в Сан-Диего, сообщили об одинаковых результатах: у людей с ПТСР в результате хронической травмы часто бывает уменьшена важная область мозга под названием гиппокамп. Это наблюдалось при ПТСР, связанном с боевой травмой или жестоким обращением в детстве (повторяющимися, хроническими травмами), но не при ПТСР от единичной травмы, например автокатастрофы.

Это была важная новость для специалистов. Некоторые зоны мозга десятилетиями затягивали лучших аспирантов, словно зыбучие пески, не выдавая свое предназначение ни намеком. Но гиппокамп – хорошо освоенная территория. Он играет ключевую роль в формировании новых долговременных воспоминаний и извлечении старых – в управлении явной, осознанной памятью. Когда пары гиппокампальных нейронов многократно стимулируются, связи между ними крепнут – и Сезам открывается: нейроны что-то выучивают. Если хирургическим путем разрушить гиппокамп, как в случае с бессчетными лабораторными крысами и с одним знаменитым пациентом, известным как H. M.[17], полностью разрушаются некоторые важнейшие типы памяти. Напустите на гиппокамп болезнь Альцгеймера, и получатся похожие проблемы.

Выходит, у людей с ПТСР гиппокамп меньше нормы. В большинстве исследований уменьшен только гиппокамп, с остальным мозгом все в порядке. И атрофия немаленькая. Например, Тамара Гурвиц, Роджер Питмэн и их коллеги из Гарварда сообщили о более чем 25 % среднего уровня атрофии в одном из регионов гиппокампа у пациентов с военным ПТСР. Двадцать пять процентов – сопоставимо с сообщением, что эмоциональная травма разрушает одну из четырех сердечных камер. Скорее всего, в таком гиппокампе есть серьезные неисправности. Об этом говорят и данные Дугласа Бремнера и коллег из Университета Эмори: если дать обычному человеку задание, требующие напряжения памяти, метаболизм в гиппокампе повышается, отражая затраты энергии на запуск этой области мозга. Но у людей с ПТСР то же самое задание не стимулирует метаболизм гиппокампа, что вписывается в картину нарушений памяти, которые для них типичны.

Таким образом, как ни странно, в этом вопросе сходятся мнения многих ученых. Споры, конечно же, идут о том, почему маленький гиппокамп и ПТСР ходят парой. Одно из возможных объяснений бытует уже пару десятков лет, а Бремнер пересмотрел его в своем изложении истории ПТСР. Базовая предпосылка состоит в том, что стресс от травмы и/или посттравматического периода приводит к уменьшению гиппокампа. И есть множество причин полагать, что это так. При стрессе, физическом ли, психологическом ли, ваши надпочечники выделяют огромные дозы стероидных гормонов – глюкокортикоидов (которые были кратко представлены во втором эссе «Ген просто так»). Большинству людей знаком человеческий вариант глюкокортикоидов – гидрокортизон (или синтетические версии – преднизон или дексаметазон).

Чтобы увидеть, как стресс может быть связан со съежившимся гиппокампом, нам нужно понять, что делают эти гормоны. Глюкокортикоиды необходимы в крови, чтобы пережить стрессовый забег по саванне с голодным леопардом у вас на хвосте: они помогают мобилизовать энергию и направить ее в мышцы ног, а несущественные запросы, которые могут подождать до лучших времен (вроде роста и размножения), – отключить. Глюкокортикоиды (когда они выделяются ситуативно, в ответ на острый стресс) улучшают работу памяти, укрепляя связи между нейронами гиппокампа. Это позволяет нам вспомнить, где мы были, когда услышали новость об ужасной катастрофе, или воскресить в памяти мельчайшие подробности краткой встречи с грабителем, как если бы это случилось вчера и длилось часами.

Для 99 % зверей на планете стресс – это примерно три минуты оглушительного ужаса во время забега по саванне не на жизнь, а на смерть, после чего покончено либо со стрессом, либо со зверем. Проблемы возникают от того, что мы, сложно устроенные люди, способны хронически выделять глюкокортикоиды из-за длительного психологического и социального стресса. И, в отличие от полезного действия глюкокортикоидов в ситуации острого физического стресса, избыток гормонов в ответ на хронический стресс повышает вероятность всевозможных нарушений – репродуктивной функции, иммунной системы, кровяного давления.

Поскольку в гиппокампе много рецепторов к глюкокортикоидам, эта область мозга – одна из самых чувствительных к ним. И оказывается, что глюкокортикоиды могут повреждать нейроны в гиппокампе грызунов и приматов. Данные из моей и других лабораторий показывают, что это происходит разными путями. Для начала: несколько дней повышенного уровня глюкокортикоидов могут поставить гиппокампальный нейрон под угрозу: он с меньшей вероятностью переживет неврологический криз вроде приступа судорог или временного лишения кислорода или глюкозы, как бывает при остановке сердца. Затем: за несколько недель или месяцев от глюкокортикоидов скукожатся разветвленные связи между нейронами гиппокампа; когда стресс или выброс глюкокортикоидов закончится, эти ветви будут медленно отрастать обратно. И наконец: если глюкокортикоиды продержатся на высоком уровне достаточно долго – месяцы или годы, – они могут уничтожить нейроны гиппокампа.

Эти результаты обескуражили некоторых врачей, поскольку пациентам при самых разных заболеваниях часто назначают высокие дозы глюкокортикоидов длительными курсами (а исследования дают основания предполагать, что эти высокие дозы вызывают нарушения памяти) и поскольку организм сам по себе выделяет огромные дозы этих гормонов во время неврологических кризисов. Может ли избыток глюкокортикоидов вредить человеческому гиппокампу? Похоже на то.

Рассмотрим болезнь Кушинга, при которой любая из множества опухолей вырабатывает астрономические количества глюкокортикоидов. Моника Старкман с коллегами из Мичиганского университета обнаружили атрофированные гиппокампы на МРТ людей с этой болезнью. Остальной мозг в порядке, а чем выше уровень глюкокортикоидов в крови этих людей, тем меньше гиппокамп и больше нарушений памяти у пациента. Когда опухоль устранена и уровень глюкокортикоидов возвращается в норму, то и гиппокамп медленно возвращается к прежним размерам, позволяя предположить, что эти ветви могут усохнуть, а потом отрасти.

Таким образом, согласно модели Бремнера, выделение глюкокортикоидов при ПТСР уменьшает гиппокамп. Альтернативную модель предлагают Рейчел Йегуда с коллегами из Школы медицины Маунт Синай в Нью-Йорке. Удивительным образом примерно в половине исследований, посвященных этому вопросу, у людей с ПТСР уровни глюкокортикоидов оказываются ниже, а не выше нормы (об этом впервые сообщила Йегуда). Ее команда в тщательных исследованиях показала, что случаи низкого уровня глюкокортикоидов вызваны повышенной чувствительностью мозга к их регуляторному действию: из-за этого глюкокортикоидов выделялось меньше (примерно как если бы термостат сделали более чувствительным к незначительным изменениям температуры). Таким образом, с их точки зрения, проблема не в избытке этих гормонов стресса во время травмы и/или посттравматического периода. Проблема в том, что в посттравматический период к этим гормонам повышена чувствительность. Что интересно, в любом из этих случаев есть вероятный виновник – гормон, связанный со стрессом, известный вредитель гиппокампа и памяти.

Раз уж в этом участвуют глюкокортикоиды – что они делают с гиппокампом? Как отмечалось, они могут вызывать отмирание связей между нейронами, а когда стресс ослабевает, эти связи восстанавливаются, что, вероятно, объясняет нормализацию объема гиппокампа при болезни Кушинга. Но при ПТСР атрофия может длиться годами и десятилетиями после травмы: это аргумент против модели «отсохших проводов». Так что, возможно, потеря объема гиппокампа вызвана тем, что глюкокортикоиды и вправду убивают нейроны. Тем временем возникает еще один вариант. Если вы проходили вводный курс нейробиологии не больше тысячи лет назад, то усвоили одну из главных догм: взрослый мозг не создает новых нейронов. В последние годы стало ясно, что это не так – новые нейроны продуцируются все время, заменяя отмершие, и основной «нейрогенез» происходит в гиппокампе. И действительно провокационный вывод: стресс и глюкокортикоиды чуть ли не самые мощные ингибиторы нейрогенеза у взрослых. Таким образом, возможно, что атрофию гиппокампа при ПТСР вызывает подавление нейрогенеза: глюкокортикоиды не дают рождаться новым нейронам, которые должны были бы занять свое место в структуре гиппокампа.

Все это лишь догадки и таковыми останутся до тех пор, пока кто-нибудь не изучит мозг людей с ПТСР после их смерти и не выполнит работу, требующую безграничной дотошности: подсчитать число нейронов в гиппокампе этих людей (и сравнить результат с показателями контрольной группы), измерить длину и сложность нейронных связей в гиппокампе и так далее. Это дело не для слабонервных, но необходимое.

В числе этих теорий рассматривается вероятность, что атрофию гиппокампа вызывает не травма и не посттравматический период. Может быть, надо поменять местами причину и следствие. Пропустите кучку солдат через чудовищное сражение, и только у некоторых из них – 15–20 % – разовьется ПТСР. Гиппокамп у разных людей отличается по размерам, и, возможно, посттравматическому синдрому подвержены лишь люди с маленьким гиппокампом. Может быть, они иначе перерабатывают и запоминают информацию, более подвержены повторным переживаниям. Питмен и коллеги представили косвенные аргументы в пользу этой версии: у солдат, заработавших ПТСР, были несоизмеримо более выраженные признаки «мягких» неврологических нарушений – не заболеваний, но некоторых тревожных звоночков вроде задержки развития, трудностей обучения и низкого IQ.

Позже команда Питмена обнаружила нечто действительно интересное. Исследуя архивы Управления по делам ветеранов войны, они обнаружили золотую жилу: базу данных о нескольких парах однояйцевых близнецов, один из которых отправился во Вьетнам, а другой остался дома. Сначала, обследуя близнецов, которые были во Вьетнаме и пережили военную травму, ученые выделили тех, у кого развилось ПТСР. Сканы мозга показали привычную картину – их гиппокамп был меньше в сравнении с теми, кто пережил войну, но не получил ПТСР. После этого изучили близнецов, оставшихся дома. Примечательно, что двойники обладателей маленького гиппокампа, переживших посттравматическое расстройство, имели такой же маленький гиппокамп. Это мощный аргумент в поддержку теории, что у этих мужчин маленький гиппокамп был и до Вьетнама и он повысил их уязвимость к ПТСР.

Это поразительное исследование. Но я вижу две проблемы. По крайней мере одно исследование показало, что чем тяжелее боевая травма у солдат, тем больше потеря объема гиппокампа впоследствии (как сообщала ранее группа Питмена). Это безусловно согласуется с моделью, в которой травма вызывает уменьшение гиппокампа, а не маленький гиппокамп увеличивает риск посттравматического синдрома. Вторая проблема – при некоторых видах травмы большинство жертв получает ПТСР: например, у переживших групповое изнасилование ПТСР развивается в 90 % случаев. И здесь не получится рассуждать, что маленький гиппокамп определяет вас в меньшинство, предрасположенное к ПТСР, поскольку ему подвержено подавляющее большинство.

Так что неясно, отчего гиппокамп мал – из-за отмирания нейронов, уменьшения размера нейронов или из-за того, что не появляются новые, а чтобы определить это исследовательским путем, необходимо посмертно подсчитать нейроны в мозге. И непонятно, предшествует ли маленький гиппокамп ПТСР, предрасполагая к нему, – или является следствием травмы и ПТСР. Чтобы выяснить это, нужны сканы мозга до травмы, а затем после, когда ПТСР разовьется или нет. Может быть, это лишь вымысел, но несколько лет назад, когда американские войска готовились вторгнуться в Ирак, в сообществе нейробиологов прошел слух, что военные делают контрольные мозговые сканы спецназовцев, которым предстояло отправиться на фронт.

Итак, мы имеем разногласия среди ученых, эксперименты, которые предстоит провести, деньги, которые предстоит получить для выполнения этих экспериментов. Что это все значит? Начнем с того, что это не значит. В настоящее время нет ни малейших оснований связывать повседневный стресс – пробки на дорогах, нехватку денег, сволочное начальство, любовные неудачи – с отмиранием нейронов или уменьшением гиппокампа. Эти факторы в силах, скажем, повлиять на кровяное давление и могут привести к тому, что нейроны гиппокампа будут работать не лучшим образом (это объясняет, почему, например, стрессор бессонной ночи не улучшит вашу память перед экзаменом). Но нейроны практически наверняка останутся невредимыми. Еще одна необходимая оговорка: феномен нейронных связей в гиппокампе, которые отмирают при стрессе, а потом восстанавливаются, обеспечил тех, кто ищет объяснений «реконструированным воспоминаниям», неотразимой метафорой. Речь о тех случаях, когда воспоминания об ужасной травме полностью подавляются и выплывают наружу спустя годы или десятилетия. Не одна жизнь исковеркана этим: жертва травмы (в одной трактовке событий), оставленная на десятилетия в ожидании правосудия из-за особенностей памяти, или жертва ложного обвинения (в противоположной интерпретации), пострадавшая в очередном сезоне охоты на ведьм. Среди нейробиологов чуть не разразилась гражданская война по этому вопросу, поэтому я буду действовать осторожно, скажу только, что не видел научных данных о том, как могут работать такие реконструированные воспоминания, ни одного предполагаемого случая их документирования, позволяющего признать их убедительными добросовестному ученому, – и видел множество научных объяснений того, почему разнообразные попытки обоснования не выдерживали проверки.

А что же эти данные означают? Если окажется, что маленький гиппокамп – фактор риска для ПТСР, то для принятия решений, кого отправить в бой, нейроанатомию нужно будет учитывать не меньше, чем шумы в сердце. А если атрофия – следствие травмы или посттравматического периода, то ученые получают обычное предписание: выяснить механизмы процесса, чтобы мы научились предупреждать его.

Но в этих данных можно найти и кое-что более важное. Для большинства из нас никакие устрашающие лекции об опасности, которой мы подвергаем планету, не имеют такой силы, как первая легендарная фотография с Луны – крохотная, бесконечно одинокая, хрупкая Земля. И у большинства из нас не так сжимается горло от чтения книг про фашистов, как от похода в Музей холокоста, в комнату, наполненную бесчисленными парами обуви убитых. Когда мы пытаемся постичь непостижимое, нам нужны конкретные образы. И поэтому тысячи людей могут написать по тысяче слов о последствиях насилия, но их эффект не сравнится с воздействием одного изображения, пусть даже такого в буквальном и переносном смысле умозрительного, как скан мозга. Посмотрите, что они сделали с моим мозгом. Посмотрите, что они сделали со мной.

ПТСР: описание ПТСР есть во всех стандартных учебниках психиатрии, а на сайтах Американской психиатрической ассоциации и Национального института психического здоровья есть проверенная и доступная информация об этом расстройстве.

ПСТР как последствие 11 сентября: проведено немало исследований, использующих методы, которые позволяют с немалой точностью предсказать, кто будет подвержен ПТСР в Нью-Йоркской агломерации после 11 сентября. Тревожит, что исследования, использующие разные методы, пришли к сходным результатам – в ближайшие годы возникнут сотни тысяч случаев. Эти отчеты можно найти в: Schlenger W., Caddell J., Ebert L., Jordan B., Rourke K., Wilson D., Thalji L., Dennis J., Fairbank J., & Kulka R., “Psychological reactions to terrorist attacks: Findings from the National Study of Americans’ Reactions to September 11,” Journal of the American Medical Association 288 (2002): 581; Galea S., Resnick H., Ahern J., Gold J., Bucuvalas M., Kilpatrick D., Stuber J., & Vlahov D, “PTSD in Manhattan, New York City, after the September 11th terrorist attacks,” Journal of Urban Health: Bulletin of the New York Academy of Medicine 79 (2002): 340.

Некоторые данные о небольших объемах гиппокампа при ПТСР можно найти в: Bremner J., Randall P., Scott T., Bronen R, et al., “MRI-based measurement of hippocampal volume in patients with combat-related PTSD,” American Journal of Psychiatry 152 (1995): 973; Gurvits T., Shenton M., Hokama H., Ohta H., Lasko N., Gilbertson M., et al., “Magnetic resonance imaging study of hippocampal volume in chronic, combat-related posttraumatic stress disorder,” Biological Psychiatry 40 (1996), 1091; и Bremner J., Randall P., Vermetten E., Staib L., Bronen A, et al., “Magnetic resonance imaging-based measurement of hippocampal volume in PTSD related to childhood physical and sexual abuse – a preliminary report,” Biological Psychiatry 41 (1997), 23. Эта тема подробно рассматривается в: Sapolsky R., “Glucocorticoids and hippocampal atrophy in neuropsychiatric disorders,” Archives of General Psychiatry, 57 (2000): 925.

Блестящий обзор нейробиологии памяти (и как с ней связан гиппокамп) – Squire L., “Memory and brain” (New York: Oxford University Press, 1987). Другой превосходный и более современный обзор – Eichenbaum H., “The hippocampus and declarative memory: cognitive mechanisms and neural codes,” Behavioral Brain Research 127 (2001): 199.

Дихотомия между адаптивной стрессовой реакцией в виде временной мобилизации в ответ на острый физический стресс и повышением риска заболеваний, когда такая мобилизация становится хронической из-за психологического стресса, – главная тема книги «Почему у зебр не бывает язвы желудка. Психология стресса» Р. Сапольски (М.: Питер, 2015). Влияние стресса на память подробно рассмотрено в: Sapolsky R., “Stress and cognition,” in Gazzaniga M, ed., The Cognitive Neurosciences, 3rd ed. (Cambridge, MA: MIT Press, 2004): 1031.

Доводы о том, что гиппокамп, возможно, уменьшается в ответ на травму и ПТСР, собраны в: Sapolsky R., “Why stress is bad for your brain,” Science 273 (1995), 749; и в книге Дж. Бремнера Is Stress Bad For Your Brain? (New York: Norton, 2002). Пример данных о сниженном, а не повышенном уровне глюкокортикоидов при ПТСР см. в: Yehuda R., Southwick S., Nussbaum E., Giller E., Mason J., “Low urinary cortisol in PTSD,” Journal of Nervous and Mental Diseases 178 (1991): 366.

Хороший обзор переворота представлений о нейрогенезе во взрослом мозге – Gould E., and Gross C., “Neurogenesis in adult mammals: Some progress and problems,” Journal of Neuroscience 22 (2002): 619.

Данные о маленьком гиппокампе у однояйцевых близнецов можно найти в: Gilbertson M., Shenton M., Ciszewski A., Kasai K., Lasko N., Orr S., and Pitman R, “Smaller hippocampal volume predicts pathologic vulnerability to psychological trauma,” Nature Neuroscience 5 (2002), 1242. Сопровождающий комментарий в том же выпуске журнала – Sapolsky R., “Chicken, eggs and hippocampal atrophy”, 1111.

И заключительная оговорка: нужно иметь в виду, что научные знания по этой теме меняются с невероятной скоростью, и, возможно, эта глава устареет уже через неделю после выхода из типографии.