Все в твоей голове. Ученые обнаружили нейроны в мозге, отвечающие за чувство одиночества

  • Юлия Чайка

Американские ученые из Массачусетского университета сообщают, что им впервые удалось описать характер работы мозга человека при отсутствии общения с представителями близкой ему социальной группы.

Еще задолго до того, как мир узнал о COVID-19, Кей Тай, нейробиолог из Института биологических исследований Солка, задалась целью ответить на вопрос, который приобрел новый резонанс в эпоху социального дистанцирования: "Когда люди чувствуют себя одинокими, жаждут ли они социальных взаимодействий так же, как голодный человек жаждет пищи? И сможет ли она вместе со своими коллегами обнаружить и измерить этот голод  в нейронных цепочках мозга?,   ̶   пишет MIT Technology Review.

"Одиночество  ̶  вещь неоднозначная. Если бы я спросила на улице людей, знают ли они, что значит быть одиноким, вероятно, 99 или 100% сказали бы да. Как по мне, довольно логично утверждать, что одиночество связано с нейробиологией. Просто никто никогда не находил способа это проверить и локализовать в определенных клетках. Именно этим мы сейчас и занимаемся",   ̶   объясняет Тай.

В последние годы появилось огромное количество научной литературы, связывающей одиночество с депрессией, тревогой, алкоголизмом и злоупотреблением наркотиками. Растущее количество эпидемиологических исследований, показывает, что одиночество повышает вероятность разных заболеваний. Оно способно вызывать хроническое высвобождение гормонов, подавляющих здоровую иммунную функцию.

Биохимические изменения, вызванные одиночеством, могут ускорить распространение рака, сердечные заболевания и болезнь Альцгеймера, а также лишить нас желания жить и двигаться дальше. Способность измерять и обнаруживать его может помочь выявить тех, кто находится в группе риска, и подготовить почву для новых мер воздействий.

Многие предупреждают, что в ближайшие месяцы мы, скорее всего, увидим, как влияние COVID-19 на психическое здоровье начнет проявляться в глобальном масштабе. Психиатры уже обеспокоены ростом числа самоубийств и передозировок наркотиков в США, а социальная изоляция, наряду с тревогой и хроническим стрессом, является одной из вероятных причин.

"Признание того факта, что социальная изоляция влияет на все остальное психическое здоровье очень скоро ударит по каждому. Причем это воздействие на здоровье будет довольно сильным и мгновенным",  ̶   подчеркнула Тай.

Однако измерить или даже дать определение одиночеству   ̶   задача не из легких. На самом деле это настолько сложная тема, что неврологи долгое время ее избегали.

По словам Тай, одиночество довольно субъективно. Можно провести целый день в полной изоляции, находясь в спокойном созерцании и чувствуя прилив сил. А можно испытывать настоящие страдания, будучи при этом в самом центре большого города в окружении тысячи незнакомых людей и близких.

Эта неясность может объяснить любопытные результаты, полученные Тай перед публикацией своей первой научной статьи в 2016 году по нейробиологии одиночества, когда она провела поиск других работ по этой теме. Несмотря на то, что в психологической литературе она нашла исследования об одиночестве, количество статей, которые содержали бы слова "клетки", "нейроны" или "мозг", было ровно нулю.

Хотя суть одиночества занимала величайшие умы философов и деятелей искусства на протяжении тысячелетий, нейробиологи уже давно предполагали, что вопросы о том, как одиночество может работать в человеческом мозге, будут от них ускользать. Как вы оцениваете ваш опыт?  В каком именно месте мозга вы бы начали искать изменения, вызванные таким субъективным ощущением?

Тай надеется изменить это, создав совершенно новую область деятельности. Эта область будет направлена на анализ и понимание того, как наше сенсорное восприятие, предыдущий опыт, генетические предрасположенности и жизненные ситуации сочетаются с окружающей средой, создавая конкретное измеримое биологическое состояние, называемое одиночеством, а также хотела бы понять, как оно выглядит, когда активизируется в мозге.

Если Тай добьется успеха, это может привести к появлению новых методов выявления и мониторинга тех, кто подвержен риску заболеваний, усугубляемых одиночеством. Кроме того, это могло бы дать более эффективные способы борьбы с надвигающимся кризисом общественного здравоохранения, который спровоцировал COVID-19.

В поисках нейронов одиночества

Тай сосредоточилась на определенных разновидностях нейронов в мозге грызунов, которые она связала с измеряемой потребностью в социальном взаимодействии, которой можно управлять, напрямую стимулируя сами нейроны. Чтобы точно их определить, Тай опиралась на методику, которую она разработала, работая постдоком в лаборатории Карла Дейссерота в Стэнфордском университете.

Дейссерот был первооткрывателем в оптогенетике, методике, при которой генно-инженерные светочувствительные белки имплантируются в клетки мозга. С помощью света, через волоконно-оптические кабели, исследователи могут воздействовать на мозг, включая и выключая отдельные нейроны. Хотя этот метод слишком инвазивен для использования на людях, он все-таки позволяет исследователям настраивать нейроны в живых, свободно перемещающихся грызунах, наблюдая при этом за их поведением.

Тай решила использовать оптогенетику на грызунах, чтобы проследить за нейронными цепочками, которые участвуют в эмоциях, мотивации и социальном поведении. Она обнаружила, что, активируя нейрон и, определяя затем другие части мозга, которые реагировали на сигнал, она могла проследить отдельные цепи клеток, работающих вместе для выполнения определенных функций.

Кей тщательно проследила связи между миндалевидным телом, играющим ключевую роль в формировании страха и тревоги, как у грызунов, так и у людей. Ученые давно знали, что стимуляция миндалевидного тела может заставить животное съежиться от страха. Но, проследив за лабиринтом связей между различными частями миндалины, Тай смогла продемонстрировать, что мозговой "контур страха" способен придавать сенсорным стимулам гораздо больше нюансов, чем предполагалось ранее. Как оказалось миндалевидное тело также способно модулировать и смелость.

К тому времени, когда в 2012 году Тай открыла свою лабораторию в Институте обучения и памяти Пикоуэра при Массачусетском технологическом институте, она уже следила за нейронными связями миндалевидного тела с такими местами, как префронтальная кора (исполнительный орган мозга), и гиппокамп (место эпизодической памяти).

Цель состояла в том, чтобы построить в мозге карты сетей, которые мы используем для того, чтобы понять мир, осмыслить наши ежеминутные эмоции и среагировать на различные ситуации.

На "нейроны одиночества" Тай вышла случайно. В поисках новых постдоков она наткнулся на работу Джиллиан Мэтьюз. Будучи аспирантом в Имперском колледже Лондона, Мэтьюз сделала неожиданное открытие, отделив мышей в своих экспериментах по разным группам.

Социальная изоляция, похоже, изменила клетки мозга, называемые нейронами DRN, таким образом, что они сыграли в ощущении одиночества важную роль. То, что признаки социальной изоляции можно отнести к определенной части мозга, имело для Тай важное значение.

"За все время исследования нейронов, я раньше никогда ничего не видела о социальной изоляции",  ̶  отметила Кей.

Тай поняла, что, если она с Мэтьюз построит карту сетей одиночества, они смогут ответить именно на те вопросы, которые она надеялась изучить: Как и когда объективный опыт отсутствия среди людей становится субъективным опытом одиночества? Первый шаг состоял в том, чтобы лучше понять роль нейронов DRN в этом психическом состоянии.

Одна из первых вещей, которую заметили Тай и Мэтьюз, заключалась в том, что животные с большей вероятностью искали социального взаимодействия с другими мышами, когда им стимулировали эти нейроны. В более позднем эксперименте они показали, что когда животным  предоставлялся выбор, они активно избегали областей своих клеток, попадание в которые запускало активацию нейронов. Это наводило на мысль, что их стремление к социальному взаимодействию было вызвано скорее желанием избежать боли, чем получить удовольствие.

Однако в последующем эксперименте в их поведении была найдена одна особенность: если мышь держали вместе с товарищами, то нейроны ядра работали не слишком сильно, но, если мышь переходила из одиночной камеры в компанию, то активность нейронных цепочек дорсального ядра резко повышалась, хотя и ненадолго.

Иными словами, нейроны за время изоляции становились как будто более чувствительными к социальным сигналам. Проявлялось это и в поведении: мыши, выпущенные из "одиночек", были более общительны, чем те, которые там не сидели. Если же активность нервных клеток подавляли искусственным образом (с помощью оптогенетики), то никакого всплеска социальной активности животные не демонстрировали.

Ученым давно известно, что в человеческом мозгу существует  биологический эквивалент топливного регулятора  ̶  сложная гомеостатическая система, которая позволяет серому веществу отслеживать состояние наших основных биологических потребностей, таких как пища, вода и сон. Цель системы  ̶  побудить нас к поведению, направленному на поддержание или восстановление нашего естественного состояния равновесия.

Тай и Мэтьюз, похоже, нашли эквивалент гомеостатического регулятора для базовых социальных контактных потребностей грызунов. Следующий вопрос: Что означают эти открытия для людей?

Жаждущий улыбки

Чтобы ответить на этот вопрос, Тай работает с исследователями в лаборатории Ребекки Сакс, профессора когнитивной нейробиологии Массачусетского технологического института, которая специализируется на изучении человеческого социального познания и эмоций.

Проводить эксперименты на людях гораздо сложнее, чем на грызунах,  поскольку операция на головном мозге, необходимая для оптогенетики, небезопасная и не подходит для этого процесса. Однако существует и другой способ. Тем, кто испытывает одиночество, можно показывать различные фотографии дружелюбных людей, использующих такие социальные сигналы, как улыбку, а затем отслеживать и записывать изменения кровотока в различных частях мозга с помощью фМРТ.

К тому же, благодаря предыдущим экспериментам, ученые имеют хорошее представление о том, где в мозге искать область, аналогичной той, которую Мэтьюз и Тай изучали у мышей.

В прошлом году Ливия Томова, постдокторант, руководившая исследованиями в лаборатории Ребекки Сакс, набрала 40 добровольцев, утверждающих, что они постоянно общаются в различных социальных сетях и почти не испытывают одиночества. Томова выпроводила этих добровольцев в отдельную комнату и запретила любые социальные контакты  в течение 10 часов. Для сравнения, она попросила тех же участников вернуться на второй 10-часовой сеанс, который содержал много социального взаимодействия, но исключал еду.

В конце каждого сеанса испытуемых просили пройти фМРТ, где им показывали различные изображения. На одних изображались люди с разными невербальными социальными сигналами, а на других   ̶   еда. В отличие от Тай и Мэтьюз, Томова не могла сосредоточиться на отдельных нейронах.

Однако она могла отслеживать изменения кровотока в более крупных областях сканирования, известных как воксели. Каждый воксель отображал изменяющуюся активность отдельных разновидностей из нескольких тысяч нейронов. Томова сфокусировалась на областях среднего мозга, которые, как известно, богаты нейронами, относящихся к производству и обработке нейромедиатора дофамина.

Стоит отметить, что эти области уже были связаны в других экспериментах с ощущением "желания" или "тяги" к чему-то. Они активировались в ответ на изображения еды, когда человек был голоден, или на изображения с наркотиками, у людей с зависимостью. Будет ли этот процесс происходить и с одинокими людьми, которым показывают изображения с улыбкой?

Ответ был очевиден: после социальной изоляции сканирование среднего мозга испытуемых показало гораздо большую активность, когда им показывали изображения социальных сигналов. Будучи голодными, но не находясь в социальной изоляции, испытуемые демонстрировали аналогичную устойчивую реакцию на пищевые сигналы, но не на социальные.

"Будь то стремление к социальным контактам или к другим вещам, например к еде, оно действует довольно похожим образом",   ̶   говорит Томова.

Пандемический эксперимент

Понимание того, как в мозгу создается социальный голод, может помочь глубже понять роль социальной изоляции при некоторых заболеваниях.

Объективное измерение одиночества в мозгу (в отличие от того, чтобы проводить опрос среди людей о том, как они себя чувствуют) могло бы прояснить связь, например, между депрессией и одиночеством. Что приходит первым? Депрессия вызывает одиночество, или одиночество вызывает депрессию? И может ли социальное вмешательство, применяемое в нужное время, помочь бороться с депрессией?

Понимание структуры одиночества в мозгу может также пролить свет на зависимость, к которой, согласно некоторым исследованиям, были более склонны изолированные животные. Эти данные особенно ярко проявляются у животных-подростков, которые, по-видимому, еще больше чувствительны к последствиям социальной изоляции, чем взрослые виды.

Чаще всего люди чувствуют себя одинокими в период от 16 до 24 лет. Также в этом возрасте впервые начинают проявляться многие расстройства психического здоровья. Но есть ли в этом какая-то связь?

Некоторые интернет-опросы не показывают общего роста одиночества с начала пандемии, но как насчет людей, наиболее подверженных риску психических расстройств? Находясь в изоляции, в какой конкретно момент оно начнет угрожать их психологическому и физическому здоровью? Какие меры могут защитить их от этой опасности? Ответ на эти вопросы мы начнем получать, как только сможем измерить одиночество.

"Жизненно важный вопрос для будущих исследований заключается в том, каких видов позитивного социального взаимодействия и в каких количествах будет достаточно, чтобы удовлетворить эту основную потребность. Нынешнее исследование является первым шагом в этом направлении",  ̶  написали Томова и Тай в препринте своей будущей статьи, опубликованной в конце марта.

"Для меня это очень захватывающе, потому что все эти концепции мы миллион раз слышали в психологии, и вот впервые в нашем мозгу действительно оказались клетки, которые мы можем связать с системой",  ̶  заключила Кей.