Проблемы с памятью и обучением при психоневрологических расстройствах происходят из-за сверхвозбудимых нейронов в одном из отделов мозга.

Известно, что психоневрологические расстройства зависят от генов. Но не стоит думать, что каждой болезни соответствуют всего два-три собственных гена. Таких генов на самом деле сотни, и они перекрываются у разных болезней. На самом деле, было бы странно, если бы дела обстояли как-то иначе. У таких заболеваний много симптомов, и часто бывает, что один и тот же симптом свойствен разным расстройствам, с другой стороны, один и тот же симптом может возникать по разным причинам, если смотреть на него с точки зрения молекул, клеток и невероятно сложного устройства мозга.

Расположение таламуса в мозге человека. (Иллюстрация: RAZVAN V. MARINESCU / Wikipedia)

Например, у людей с разными психическими заболеваниями часто есть схожие симптомы: им трудно сосредоточиться на чём-либо и трудно учиться (естественно, проблема с вниманием и проблема с обучением друг с другом взаимосвязаны). И вниманием, и обучением управляют разные мозговые центры, и один из важнейших – это таламус, к которому приходят сигналы почти от всех органов чувств (кроме обоняния) и который распределяет их дальше по отделам мозга. Известно, что некоторые гены, связанные с аутизмом и шизофренией, особенно активны именно в таламусе. Один из таких генов – Ptchd1, расположенный на Х-хромосоме. У мальчиков с отключённым Ptchd1 развивается дефицит внимания, гиперактивность, повышенная агрессивность, у них бывают серьёзные трудности с обучением и так вплоть до настоящих расстройств аутистического спектра.

Эксперименты с «психоневрологическими» генами ставят на животных. Хотя нельзя сказать, что у мышей или крыс бывает настоящая шизофрения или аутизм, тем не менее, отдельные симптомы у них можно вполне достоверно воспроизвести: мыши и крысы могут стать труднообучаемыми, или асоциальными, и т. д. Ранее сотрудники Массачусетского технологического института показали, что если у мышей в определённой зоне таламуса, которая называется ретикулярными ядрами, отключить ген Ptchd1, то животные станут гиперактивными и отчасти невнимательными, однако способности к обучению не утратят.

В новой статье в Neuron исследователи пишут, что для того, чтобы полнее воспроизвести человеческие симптомы сломанного Ptchd1, его нужно отключить не только в ретикулярных ядрах, но и в ещё одной части таламуса, в передневерхнем ядре. Это ядро тесно общается с гиппокампом, одним из главнейших центров памяти, и само активно участвует в ориентации на местности: благодаря передневерхнему ядру мозг лучше запоминает территории и ландшафты.

Авторы работы показали, что передневерхнее ядро таламуса соединено с зоной коры, которая помогает запомнить неприятности и связать их с конкретным местом. Та же зона коры нужна для рабочей памяти (которая манипулирует данными, необходимыми мозгу в текущий момент) и для принятия решений. Раз ядро соединено с этой зоной, значит, оно влияет на те же самые вещи. Когда в передневерхнем ядре отключали ген Ptchd1, у мышей ухудшалась память: они не могли запомнить место, где их прежде ждала опасность, и у них плохо работала рабочая память.

Но дело было не только в гене Ptchd1. Исследователи отключали в том же самом ядре ещё несколько генов, имеющих отношение как к аутизму, так и к шизофрении, и в результате у мышей проявлялись те же самые проблемы с памятью. То есть ряд генов влиял на один и тот же нейронный центр, соответственно, генетические мутации давали одни и те же последствия. Эти последствия были одинаковы даже с точки зрения отдельных нейронов: при отключённых «аутистических» и «шизофренических» генах нейроны в ядре таламуса становились сверхвозбудимыми. Различия начинались на уровне белков: возбудимость нейронов зависит от работы ионных каналов, через которые ионы перегруппировываются между наружной и внутренней стороной клеточной мембраны, а также внутри клетки. Разные гены влияют на разные ионные каналы, но результат с точки зрения функционирования всей нейронной цепи или нервного центра получается тот же.

Известно, что способность к обучению зависит от того, в каком диапазоне нейрон может реагировать на стимулы: начиная со слабой реакции, он потом начинает реагировать всё сильнее и сильнее, и благодаря этому стимул откладывается в памяти. Но если нейроны изначально оказываются сверхвозбудимыми, у них просто нет возможности учиться, они не чувствуют разницу между стимулами, не видят разницы между первым стимулом и вторым. Бурно реагируя на всё, что угодно, нейроны не способны запомнить ничего.

Если у нейронов таламуса подавляли гипервозбудимость, то мышам возвращалась способность к обучению. Однако при этом использовали такие лабораторные методы, которые к людям не применишь. С другой стороны, если знаешь, где именно в мозге прячется проблема и в чём именно она состоит, то становится проще найти какое-нибудь средство, которое сможет исправить ситуацию и которое можно использовать в клинике. Если такое средство удастся найти, то с его помощью можно будет избавить больных с различными психоневрологическими расстройствами по крайней мере от некоторых симптомов.