Он, она и мозг. Взгляд нейробиолога на наши сходства и различия - Маркус Хейлиг

Мэриленда и уже несколько лет заведует ею. Сложно представить себе человека, который подошел бы для изучения гендерных различий в структуре мозга лучше нее. В этой области часто можно услышать громкие заявления и ожесточенные споры между людьми, которые «знают» все еще до завершения исследований. Маргарет родом из Индианы, американского Среднего Запада, где людей сложно чем-то удивить и они не падки на похвалу. За годы работы она заслужила уважение коллег-ученых со всего мира благодаря своим исследованиям и вниманию к деталям. Вы узнаете много нового, если послушаете, как спокойно, мягко и весело она объясняет сложные и спорные биологические процессы[78].Маргарет использовала в своих исследованиях поведение крыс и мышек при спаривании. Она сама признавала, что это одновременно и преимущество, и ограничение. В конце концов, нам больше всего интересно, как обстоят дела у нашего собственного вида, а пути мышей и человека разошлись в эволюции больше ста миллионов лет назад[79]. Даже собаки приходятся нам более близкими родственниками[80]. Очевидно, что с тех пор, как дерево эволюции разделилось на разные ветви, в них появилось много слоев важных биологических, социальных и культурных факторов. С другой стороны, эволюция нередко устроена по принципу луковицы, внутренние слои которой составляют основу конструкции. И эволюция сохранила эти старинные уровни. Они продолжают влиять на нас через базовую предрасположенность, важную для понимания моделей поведения. Эти механизмы не всегда просто понять, когда мы изучаем людей, потому что они скрыты под несколькими культурными слоями. Проще всего увидеть их работу у низших видов.

Достаточно посчитать клетки, чтобы натренированный глаз определил, что перед ним срез тканей самки или самца, идет ли речь о мышах, крысах, обезьянах или людях.

У животных моделей есть и другое, решающее преимущество. Из этических соображений исследования на людях почти всегда ограничиваются описанием корреляций. Эти данные легко собрать, и журналисты любят превращать их в громкие заголовки: «У людей, которые едят много зеленого салата, высокий IQ! Салат делает вас умнее! Ешьте салат!» Однако такие данные не позволяют определить, что на что влияет. Мы не знаем, что было курицей, что яйцом, а что косвенной причиной. В животных моделях ученые могут применять систематические экспериментальные манипуляции, чтобы выяснить, что является причиной, а что – следствием. В конце концов, нам нужны оба типа данных, чтобы получить результат.

Благодаря экспериментам на животных Маргарет и ее коллеги смогли понять, что вызывает отличия SDN у самок и самцов. И это маленькая биологическая драма.

IV

Общий принцип развития мозга состоит в том, что нервные клетки формируются и отправляются по своим местам в количествах, значительно превышающих необходимые. Затем эту клумбу, грубо говоря, пропалывают, и в результате гибнет большинство нервных клеток, а кое-где – почти все. Все из-за встроенной программы самоуничтожения, заложенной во всех клетках организма. Она называется апоптозом, или запрограммированной смертью клеток. Ее активация запускает биохимические механизмы, разрывающие ДНК клетки на куски. Без ДНК, чертежа производства белков, клетка долго не проживет. Покойся с миром, клетка.

Именно этот процесс, в ходе которого формируется много клеток, но выживают лишь единицы, приводит к тому, что развитие мозга не является строго предопределенным. Сам по себе он является эволюцией в миниатюре. Множество клеток соревнуются между собой за право попасть на свое место и подключиться к нужному контуру. Победители получают молекулярные сигналы, помогающие им выжить. У тех, кому повезло меньше, включается запрограммированная смерть клеток. Так происходит, например, в коре головного мозга. Оказывая влияние на этот процесс отбора, среда внутри материнской утробы или внешняя среда сразу после рождения могут определить, как именно в конкретном случае будет реализован чертеж мозга, закодированный в последовательности ДНК. Эти факторы и определяют наши различия. Многие ученые считают, что такие заболевания, как шизофрения и аутизм, могут быть результатом того, что это развитие где-то пошло не так.

Для клеток SDN вопрос жизни и смерти определяется генетикой[81]. SDN у самцов в два раза больше, чем у самок, так как эстроген, образовавшийся из тестостерона мужского плода, защищает нервные клетки от запрограммированной смерти. Поначалу самки и самцы производят равное количество нервных клеток, которые начинают двигаться в сторону будущего SDN, и это движение происходит с одинаковой скоростью. Но у женского плода многие клетки SDN быстро погибают, попав на нужное место. Больше всего нам известно о временных рамках этого процесса у мышей, поскольку их проще всего изучать. В отсутствие тестрогена SDN-клетки у мышки-девочки начинают гибнуть через три дня после рождения. Еще через неделю с ними покончено навсегда. Количество клеток сокращается в среднем вдвое по сравнению с тем, что сохраняется под защитой тестрогена. Количество клеток у разных полов не пересекается – это бинарная дифференциация.

SDN (sexually dimorphic nucleus, или диморфное половое ядро) – область во внутренней части мозга, которая под влиянием половых гормонов развивается у плода в двух разных вариантах, мужском и женском. Она может иметь решающее значение для сексуального поведения, связанного с гендером.

Число клеток никак не влияет на обработку информации. Например, у меня в селезенке много клеток, но их мыслительные способности довольно ограниченны. Нервные клетки могут творить чудеса благодаря количеству связей. Во всяком случае, они позволяют мне почти всегда приносить домой нужные овощи и помнить строки поэмы Томаса Элиота «Бесплодная земля». Связи позволяют множеству клеток мгновенно менять модель своей активности и объединяться в ансамбли, комбинации клеток в разных частях мозга, отвечающих за самые разные впечатления. Из-за влияния тестрогена SDN получает не только в два раза больше нервных клеток, но благодаря другому молекулярному сигналу и поддержке со стороны вспомогательных клеток ткани мозга, клетки SDN в мозге мальчика начинают выбрасывать отростки, которые встречаются с отростками других клеток. Так формируются синапсы. Этим мы тоже обязаны тестрогену[82]. У SDN мужского плода не только в два раза больше клеток, но и больше синапсов на одну клетку[83].Пора рассказать, как эти более крупные и лучше связанные SDN взаимодействуют с другими областями мозга и влияют на чувства, мысли и движения. Но беда в том, что мы пока еще слишком мало об этом знаем. У нас есть несколько схем, демонстрирующих, как проходят эти связи, но мы мало знаем о том, что они делают. Все дело в том, что до недавнего времени было технически невозможно ответить на эти вопросы. Но в последние годы появились методики, делающие эту задачу осуществимой. И если вы ищете