Нервові основи інстинктивної поведінки й емоцій

                                                                      

ВСТУП

В емоціях розрізняють два компоненти: психічний і фізичний. Вони охоплюють пізнання, усвідомлення відчуття, а також, зазвичай, і його причини; афект, нервово-психічне збудження; спонукання до дії; фізичні зміни, такі як гіпертензія, тахікардія і потіння. З виявом і походженням емоцій тісно пов’язані структури гіпоталамуса і лімбічної системи.

У цьому розділі розглянуто анатомо-гістологічну структуру та головні зв’язки лімбічної системи, фізіологічні основи емоцій, статевої поведінки, мотивацій, відчуття страху та гніву, а також пов’язаність з цими процесами найважливіших нервових трансмітерів головного мозку.

                                                                                                                                                                  

АНАТОМІЧНЕ УТОЧНЕННЯ

Термін лімбічна частка, або лімбічна система, стосується частини головного мозку, що становить край кіркової речовини навколо воріт півкулі великого мозку, і по-в’язаних з нею глибоких утворів — мигдалеподібного тіла, морського коника (гіпокампа) і перегородкових ядер (рис.

15-1,15-2). Цю ділянку раніше називали нюховим мозком, проте сьогодні лише невелику її частину пов’язують з функцією нюху.

                                                                                                                                                                  

Гістологічна структура

Лімбічна кора є філогенетично найстаршою частиною кори великого мозку. Гістологічно це кіркова тканина

І І Нова кора (неокортекс)

Г51 Алокортекс і юксталокортекс (перехідна кора)

Рис. 15-1. Співвідношення лімбічної (алокортекс і юксталокортекс) і нової (неокортекс) кори у щурів, котів, мавп і людини.

Лімбічна кора

Мозолисте тіло

Пере-городкове поле

Поздовжні смуги

Прозора перегородка

Склепіння

Повідець

Передні ядра таламуса

Сосочкове тіло Зубчаста закрутка

Морський коник (гіпокамп)

Мозолисте тіло

циркуляції емоційного збудження. Цей цикл уперше описаний Пейпецом, тому його називають циклом Пейпеца.

                                                                                                                                                                  

Співвідношення структури і функції

Одна з особливостей лімбічної системи — нечисленність її зв’язків з новою корою. Наута зазначав, що “неокортекс сидить верхи на лімбічній системі як вершник на коні, без віжок”. Насправді ж є декілька таких зв’язків; з функцій-ного погляду активність нової кори модифікує емоційну поведінку, і навпаки. Проте особливістю емоцій є те, що вони не можуть виникати/зникати завдяки силі волі. Інша властивість лімбічних циклів — пролонґованість їхньої діяльності після виникнення збуджень. Цим частково пояснюють факт, що емоційні реакції переважно не є швидкоплинними і тривають набагато довше, ніж подразники, що спричинюють їх.

Перегородкове поле

Нюхова цибулина

Латеральний нюховий шлях

Мигдалеподібний ядерний комплекс (мигдалеподібне тіло)

Погранична

смужка

Медіальний передньо-мозковий пучок

Мигдалеталамічні волокна (безпосередні)

Рис. 15.2. Головні зв’язки лімбічної системи. Вгорі: система морського коника (гіпокампа). Внизу: нюхові та мигдалеподібні зв’язки (відтворено за дозволом з Waxman SG: Correlative Neuroanatomy, 24th ed. McGraw-Hill, 2000).

примітивного типу, яку називають алокортексом і яка в більшості ділянок має тришарову структуру. Алокортекс оточений перехідною корою — юксталокортексом — і відмежовує алокортекс від нової кори (неокортекса). Перехідна кора має від трьох до шести шарів і розмішена, зокрема, в ділянках поясної закрутки та острівця.

Нова кора — це кіркова речовина нелімбічних ділянок півкулі. Вона побудована переважно з шести шарів (див. Розділ 11) і є корою найрозвинутішого типу. Площа ало-кортекса і юксталокортекса в процесі еволюційного розвитку ссавців змінюється незначно, проте ці ділянки перекриті новою корою внаслідок її надзвичайно інтенсивного росту, що досягає найбільшого розвитку в людини (див. рис. 15-1).

                                                                                                                                                                  

Аферентні й еферентні зв’язки

Головні зв’язки лімбічної системи показані на рис. 15-2. Склепіння сполучає морський коник з сосочковими тілами, а вони, відповідно, сполучені за допомогою сосочково-таламічного шляху з передніми ядрами таламуса. Аксони передніх ядер таламуса надходять до кори поясної закрутки, яка сполучена з морським коником, замикаючи цикл

                                                                                                                                                                  

ФУНКЦІЇ ЛІМБІЧНОЇ СИСТЕМИ

Експерименти з подразненням або екстирпацією окремих ділянок лімбічної системи засвідчили, що, крім регулювання нюхової функції, ця система забезпечує вегетативні реакції. Разом з гіпоталамусом вона також бере участь у регулюванні статевої поведінки, емоцій, таких як гнів чи страх, а також у виникненні мотивації.

                                                                                                                                                                  

Вегетативні реакції і поведінка, пов’язані з прийманням їжі

Подразнення окремих ділянок лімбічної системи спричинює вегетативні реакції, зокрема, зміни кров’яного тиску і частоти дихання. Ці реакції виникають у випадку подразнення багатьох нервових структур лімбічної системи, тому малоймовірним є наявність у ній окремих центрів, що відповідають за конкретні вегетативні реакції. Швидше за все, ці реакції становлять частину складнішого феномену реалізації механізмів емоційної поведінки. Подразнення мигдалеподібних ядер зумовлює рухи, пов’язані з прийманням їжі, зокрема жування й облизування, а ушкодження мигдалеподібних ядер призводить до помірної гіперфагії і невибагливості щодо їжі, можливо, внаслідок втрати здатності розрізняти їстівну їжу від неїстівної (див. Розділ 16).

                                                                                                                                                                  

СТАТЕВА ПОВЕДІНКА

Статева функція — це складний феномен, у регулюванні якого беруть участь багато відділів нервової системи. Сам по собі статевий акт зумовлений низкою рефлексів, інтегрованих у спинному мозку і центрах нижніх відділів стовбура головного мозку, проте поведінкові компоненти, що супроводжують акт, статевий потяг і координовану послідовність статевих реакцій чоловіків і жінок, які завершуються вагітністю, значно регульовані лімбічною системою і гіпоталамусом. Навчання відіграє важливу роль у формуванні поведінкових пристосувальних реакцій, зокрема в приматів, проте в ссавців-неприматів залицяння й успішне спарювання можливі без набування попереднього досвіду. Головні реакції, отже, є природженими, і без сумніву, властиві усім ссавцям. Однак у людини статеві функції значно

НЕРВОВІ ОСНОВИ ІНСТИНКТИВНОЇ ПОВЕДІНКИ Й ЕМОЦІЙ / 239

енцефалізовані і підлягають впливові соціальних та психологічних чинників. Ось чому спочатку розглядають фізіологічні механізми статевої поведінки в експериментальних тварин, а згодом порівнюють їх з відповідними реакціями в людини.

                                                                                                                                                                  

Зв’язок з ендокринною функцією

У ссавців-неприматів видалення статевих залоз зумовлює зниження або втрату статевої активності як у самців, так і в самок, хоч у самців окремих видів цей процес відбувається дуже повільно. Ін’єкція гормонів статевих залоз кастрованим тваринам відновлює їхню статеву активність. Найпомітніший ефект настає після введення самцям тестостерону, а самкам естрогену. Значні дози тестостерону або інших андрогенів у кастрованих самок спричинюють характерні для них реакції статевої поведінки, а великі дози естрогенів у самців — реакції, характерні для них під час спарювання. Не зрозуміло, чому введення гормонів протилежної статі зумовлює реакції, що відповідають статі цієї експериментальної тварини.

                                                                                                                                                                  

Гормональні ефекти в людини

Видалення в дорослої жінки яєчників не обов’язково призводить до зменшення лібідо (у розумінні статевої зацікавленості й потягу) чи здатності до статевого життя. Жінка після менопаузи продовжує статеві стосунки, часто з такою ж періодичністю, як і раніше. Цей феномен, очевидно, зумовлений секрецією стероїдних гормонів кірковою речовиною надниркової залози (і ці гормони перетворюються в естрогени, що циркулюють) або значною енце-фалізацією статевої функції в людини та її відносною незалежністю від інстинктивного і гормонального контролю. Застосування статевих гормонів підвищує в людини статеву зацікавленість і потяг. Наприклад, тестостерон підвищує лібідо в чоловіків, як і естроген, який застосовують для лікування карциноми простати. Статева поведінка в цьому разі стимульована, проте її характер не змінюється. Наприклад, використання тестостерону гомосексуалами підвищує їхній гомосексуальний потяг, а не перетворює його у гетеро сексуальний.

                                                                                                                                                                  

Нервове регулювання в чоловічому організмі

Екстирпація нової кори в тварин-самців переважно гальмує статеву поведінку. Часткове усунення кори теж зумовлює таке гальмування, і його ступінь не залежить від супутнього порушення рухових функцій. Це явище більше виражене в разі ушкодження лобових часток. З іншого боку, у котів і мавп двостороннє ушкодження лімбічної частки в ділянці грушоподібної кори над мигдалеподібними ядрами (рис. 15-3) зумовлює помітне посилення статевої активності. Ці тварини покривають не тільки дорослих самок, а й статево незрілих, а також інших самців, роблячи спроби копуляції з тваринами інших видів і навіть з неживими. Така поведінка зумовлена наявністю тестостерону і не змінюється зі зростанням його секреції.

Гіпоталамус теж бере участь у регулюванні статевої поведінки в самців. Подразнення ділянок уздовж медіального пучка переднього мозку і суміжних ділянок гіпоталамуса зумовлює ерекцію прутня і помітні супутні емоційні

реакції в мавп. Уведення в гіпоталамус кастрованих щурів тестостерону відновлює характерну статеву поведінку. Ушкодження в щурів відповідних ділянок передньої частини гіпоталамуса призводить до втрати сексуального інтересу.

Звичайно, важко визначити ступінь екстраполяції даних, отриманих під час дослідів на тваринах-самцях з ушкодженням ділянок, що розміщені навколо мигдалеподібного тіла, на організм людини, однак є повідомлення про гіпер-сексуальність у чоловіків з двостороннім ушкодженням мигдалеподібних ядер або суміжних ділянок.

                                                                                                                                                                  

Статева поведінка жінок

Статева активність самців ссавців є більш чи менш сталою, водночас у багатьох видів статева активність самок циклічна. Більшість часу самки уникають самців, відхиляючи їхні статеві домагання. Однак періодично настає раптова зміна в їхній поведінці і вони домагаються парування. Ці короткі періоди еструсу настільки характерні, що статеві цикли видів ссавців, які не мають місячних, теж назвали еструсними циклами.

Зміни в статевій поведінці самок зумовлені зростанням рівня естрогену, що циркулює в крові. Деякі тварини, особливо кролики і тхори, входять у стан еструсу і перебувають у ньому доти, доки не настає вагітність.

У цих видів овуляція спричинена нейроендокринним рефлексом. Подразнення геніталій або інша чутлива стимуляція під час парування призводять до виділення гіпофізом ЛГ, унаслідок чого розривається фолікул яєчника. В багатьох інших видів, наприклад у мавп (і передусім людиноподібних), спонтанна овуляція відбувається регулярно через певні проміжки часу, і періоди еструсу збігаються з нею. В неволі ці види паруються зрідка, проте на волі самки допускають до себе самців під час кожної овуляції. В жінок статева активність виявляється упродовж усього місячного циклу, однак детальні дослідження засвідчили, що, як і в інших приматів, вона буває найвищою під час овуляції.

                                                                                                                                                                  

Феромони

Речовини, що їх виділяють організми тварин і які зумовлюють гормональні, поведінкові та інші зміни в інших тварин цього ж виду, називають феромонами. Найвідо-мішими з них є статеві приваблювальні речовини певних видів комах, а також запашні феромони, що діють на лемешево-носовий орган гризунів (див. Розділ 10). У мавп статевий потяг самців сильніший, коли їх допускають до самки в період її овуляції, ніж в інші періоди її циклу. Сигналом, що надходить у цей час від самки до самця, слугує запах певних жирних кислот вагінального секрету. Збільшення концентрації цих жирних кислот у вагінальному секреті в середині циклу виявлено також і в жінок. Є підстави вважати, що в організмі жінки відбувається продукування запашних феромонів. Наприклад, жінки, що є близькими подругами, або такі, що проживають разом, мають тенденцію синхронізувати свої місячні цикли: пахвинний запах жінок, як уже зазначено, може модифікувати місячний цикл. Крім того, немовлята віддають перевагу груді і пахвинній подушечці власної матері, а не будь-якої жінки.

                                                                                                                                                                  

Нервове регулювання в жіночому організмі

Екстирпація нової і лімбічної кори спричинює в тварин-самок втрату здатності активного шукання і домагання ними самця під час еструсу (втрата реакції зваблювання). Ушкодження ділянки навколо мигдалеподібного ядра не приводить до гіперсексуальності, як це є в самців. Однак вибіркове ушкодження передньої гіпоталамічної ділянки зумовлює втрату всіх поведінкових реакцій, характерних для еструсу (див. рис. 15-3), не впливаючи на гіпофізарно-яєчниковий цикл (див. Розділ 23).

Уведення незначної кількості естрогену в передню ділянку гіпоталамуса спричинює еструс у щурів, у яких проведено оварієктомію (див. рис. 23-33), однак уведення його в інші ділянки головного мозку і поза ним не дає цього ефекту. Очевидно, деякі структури у складі гіпоталамуса чутливі до дії естрогену, що циркулює, і їхнє стимулювання зумовлює поведінку, характерну для еструсу.

                                                                                                                                                                  

Вплив статевих гормонів, уведених під час ранніх стадій розвитку, на реакції зрілого організму

Статеві стероїдні гормони, введені під час внутрішньо-утробного розвитку або на ранніх стадіях постнатального періоду, спричинюють помітні порушення статевої поведінки тварин у разі досягнення ними зрілості. Самки щурів, яким до п’ятого дня життя вводили одноразово порівняно невелику дозу андрогену, після досягнення зрілості втрачали нормальні періоди еструсу. У них не простежувалося характерного для дорослих самок циклічного виділення гіпофізарного гонадотропіну; цей процес набував властивого дорослим самцям тонічного рівномірного характеру, тобто їхній мозок “маскулінізувався” після одноразової короткочасної дії андрогену. В таких тварин зафіксовано також прояви чоловічої статевої поведінки. І навпаки, у

I І Поле, що охоплює всі ділянки ушкодження ■ Ділянка, спільна для всіх ушкоджень

Не підпускає самця Підпускає самця

(12 тварин) (16 тварин)

Рис. 15-3. Ділянки гіпоталамуса овець, ушкодження яких блокує прояви поведінки, характерні для періоду еструсу, без порушення яєчникових циклів. ПГД — проміжна гіпоталамічна ділянка; СТ — сосочкове тіло; ЗП — зоровий перехрест; Гіпо -гіпофіз (за даними МТ Clegg і WF Ganong).

самців щурів, кастрованих одразу після народження, введення гормонів яєчника зумовлює характерну для жіночого організму циклічну секрецію гонадотропіну і появу ознак статевої поведінки, властивих самкам. В інтактних самців такого ефекту не виявлено. Отже, формування “жіночого гіпоталамуса” на ранніх стадіях розвитку більше зумовлене відсутністю андрогенів, ніж дією гормонів жіночої статі.

Новонароджені щурі особливо недорозвинуті. В тварин інших видів, які народжуються розвинутішими, описані зміни, що формуються під впливом уведення в постнаталь-ному періоді андрогену, не простежуються. Проте в цих тварин статеві відхилення виникають у разі дії андрогену в період внутрішньоутробного розвитку (див. Розділ 23). Самки мавп, яких під час внутрішньоутробного розвитку піддавали впливові андрогену, не втрачали “жіночого” характеру секреції гонадотропіну, однак у них у разі досягнення зрілості простежувались ненормальності статевої поведінки.

Не виявлено впливу андрогену, уведеного під час внутрішньоутробного розвитку жіночого організму людини, на циклічні особливості секреції гонадотропіну у випадку досягнення цим організмом зрілості (див. Розділ 23). Однак деякий маскулінізувальний ефект на статеву поведінку все ж зафіксовано.

                                                                                                                                                                  

Материнська поведінка

Ушкодження поясної і заваликової частин лімбічної кори позбавляє тварин характерних особливостей материнської поведінки. Вірогідно, гормони, окрім пролактину, що у великих кількостях виділяється під час вагітності і лактації, суттєво не впливають на цю поведінку.

У самок мишей нокаутfosB-геші, одного з чотирьох fos-генів швидкого реагування (див. Розділ 1), зумовлює втрату післяпологового прийняття та опіки новонароджених. Знехтувані новонароджені миші гинуть, тоді як такі ж доглянуті, хоч і чужою, проте нормальною матір’ю-году вал ь-ницею, ростуть і розвиваються. Отже, для регулювання материнської поведінки, потрібні генетичні фактори.

СТРАХ І ЛЮТЬ

Зв’язок лімбічної системи з такими емоціями, як страх і лють, уперше виявили Клювер і Бюсі, які довели, що після двосторонньої скроневої лобектомії в мавп виникає низка характерних порушень (тварини Клювер-Бюсі). Після екстирпації лімбічних структур скроневої частки тварини ставали лагідними, у них виникала зорова агнозія (див. Розділ 16), а в самців — також гіперсексуальність. Тварини могли раз у раз підбирати і переносити різні предмети, слухняно виконувати команди щодо маніпулювання ними, жувати, облизувати і кусати їх, а згодом, якщо предмет не-їстивний, залишати його, однак через деякий час знову підбирати як новий.

Страх і лють — це емоції, дещо пов’язані між собою. Зовнішніми проявами страху, втечі, або реакції уникання, у тварин є вегетативні реакції, такі як потовиділення і розширення зіниць, щулення і повертання голови у пошуках напряму втечі. Лють, бійка, або реакція нападу, в котів пов’язані з шипінням, пирханням, мурчанням,

НЕРВОВІ ОСНОВИ ІНСТИНКТИВНОЇ ПОВЕДІНКИ Й ЕМОЦІЙ / 241

настовбурченням шерсті, розширенням зіниць і точно націленими кусанням і дряпанням. Ці реакції, або інколи їхнє поєднання, можуть бути спричинені подразненням гіпоталамуса. Якщо тварині щось загрожує, то вона переважно намагається втікати. Загнана в кут тварина готується до бійки. Отже, страх і лють, очевидно, — це пов’язані між собою підсвідомі захисні реакції у відповідь на чинники небезпеки довкілля.

                                                                                                                                                                  

Страх

Реакцію страху в тварин, яким властива свідомість, можна зумовити подразненням гіпоталамуса і мигдалеподібних ядер; і навпаки, цю реакцію та її вегетативні й ендокринні прояви неможливо спричинити, якщо мигдалеподібні ядра зруйновані. Яскравим прикладом цього може слугувати реагування мавп на змій. У нормі мавпи відчувають жах, коли бачать змій. Однак після двосторонньої скроневої лобектомії вони без страху наближаються до рептилій, підіймають їх і навіть можуть з’їсти.

Є значна вірогідність, що мигдалеподібні ядра пов’язані з кодуванням у пам’яті інформації, яка зумовлює страх. Навчання страху блоковане, якщо вивільнення ДТП (див. Розділ 4) перерване на шляхах до мигдалеподібного тіла. В разі ушкодження мигдалеподібних тіл людини реакції страху у відповідь на слухові і зорові подразники стають неповноцінними. В практично здорових людей вигляд обличчя з виразом страху активований лівим мигдалеподібним тілом. Ступінь цього активування пропорційний до інтенсивності відчуття страху, що відображене на обличчі. Щасливі обличчя не зумовлюють такої реакції.

Чутливі імпульси, що спричинюють умовно-рефлекторне відчуття страху, можуть надходити безпосередньо до мигдалеподібних тіл, минаючи чутливі поля нової кори.

                                                                                                                                                                  

Тривога

Тривожне відчуття є нормальною емоцією, що виникає у відповідних ситуаціях, однак надмірна тривога, а також тривога у невідповідних ситуаціях може мати згубні наслідки. В людини відчуття тривоги супроводжується двостороннім підсиленням кровообігу в обмеженій ділянці переднього полюса кожної скроневої частки. Бензодіазе-піни послаблюють це відчуття. Вони зв’язуються з ГАМК-рецепторами і підвищують провідність СІ по цих йонних каналах. У хворих з відчуттям тривоги чутливість до бензо-діазепінів знижена. Ці речовини зв’язуються з субодини-цями ГАМК-рецепторів. Проте У2-субодиниця теж повинна бути достатньо чутливою до бензодіазепінів. Миші, гетерозиготні за нокаутом У2-субодиниці, виявляють знижену чутливість до цього засобу, і в їхній поведінці помітне підвищене відчуття тривоги. Цих тварин можна використати для дослідження причин і лікування розладів, що супроводжуються відчуттям паніки, у людей.

                                                                                                                                                                  

Лють і спокій

У більшості тварин, а також у людини підтримується баланс між люттю і протилежним станом, який можна схарактеризувати як спокій. Чималої сили подразники значно впливають на нормальну особу, тоді як подразники малої сили вона ігнорує. В тварин з ушкодженням головного мозку цей баланс порушений. Деякі ушкодження зумов

люють стан, за якого незначні подразники спричинюють несамовиті напади люті, а інші — стан, під час якого найбільш травмувальні та провокувальні до гніву подразники не здатні вивести з рівноваги особу, що ненормально спокійна.

Реакції люті у відповідь на незначні подразники простежуються після екстирпації нової кори або деструкції вентромедіальних і перегородкових ядер у тварин з інтактною корою. З іншого боку, двостороннє руйнування мигдалеподібних ядер у мавп спричинює стан ненормального спокою, що може перейти в лють після наступного втру-чання-руйнування вентромедіальних ядер гіпоталамуса. Лють можна зумовити також подразненням поля, що проходить через латеральну ділянку гіпоталамуса до центральної сірої речовини середнього мозку.

На агресивність поведінки впливають гормони статевих залоз. У тварин-самців агресивність зменшується після кастрації і збільшується під впливом андрогенів. Деякий вплив мають теж соціальні чинники; агресивність більше виражена в чоловіків, що живуть з жінками, і збільшується у разі появи суперника.

                                                                                                                                                                  

Удавана лють

Раніше вважали, що напади люті в тварин з ушкодженнями проміжного і переднього мозку, — це лише фізичні, рухові прояви злості, тому їх називали удаваною люттю. Однак це неправильно. Хоча напади люті в тварин з ушкодженням проміжного мозку індуковані незначними подразниками, та вони звичайно дуже влучно спрямовані до джерела подразнення. Крім того, подразнення гіпоталамуса, що спричинює реакцію страх-лють, явно неприємне для тварин, оскільки вони неохоче стають на місце, де проводять такі експерименти, намагаючись уникнути цієї процедури. Тварини з легкістю навчаються натискати на важіль або виконувати якусь іншу дію, яка дає змогу уникати подразнення гіпоталамуса. Дуже важко або взагалі неможливо виробити умовнорефлекторні реакції (див. Розділ 16) шляхом подразнення лише рухової системи. Також цього важко досягти, якщо безумовний подразник не зумовлює чи то приємного, чи то неприємного відчуття. Факт, що подразнення гіпоталамуса є набутим безумовним стимулом у виробленні умовних реакцій уникнення, а також те, що реакції уникнення є надзвичайно стійкими, свідчить про таке: подразник неприємний. Отже, навряд чи треба сумніватись у тому, що напади люті мають як психічний, так і фізичний компоненти, а тому термін удавана лють неправильний.

                                                                                                                                                                  

Клінічні аспекти

Хоча емоційні реакції в людини є складнішими і тоншими, ніж у тварин, та їхні нервові субстрати, очевидно, ті ж. Навряд чи спокій треба зачислюватити до клінічних синдромів, проте напади люті, зумовлені незначними повсякденними подразниками, можна простежувати в хворих з ураженнями головного мозку. Ці напади виникають як ускладнення в разі оперативних втручань на гіпофізі, якщо є неумисне ушкодження основи головного мозку, а також можуть супроводжувати низку захворювань нервової системи, зокрема епідемічний грип і енцефаліт, за яких ушкоджені нейрони лімбічної системи і гіпоталамуса.

                                                                                                                                                                  

МОТИВАЦІЯ І ЗАЛЕЖНІСТЬ Самостимулювання

Якщо тварину помістити в клітку зі спеціальними важелями чи бар’єрами, то вона раніше чи пізніше випадково натрапить і натисне на них. А якщо ж важіль сполучений з електродом, імплантованим у конкретну ділянку головного мозку (задоволення), то таке натискання зумовить подразнення цієї ділянки, і тварина постійно буде біля важеля, раз за разом натискаючи на нього. Згодом цей процес займатиме в тварини більшість часу; деякі тварини можуть навіть відмовлятись заради цього від їжі і пиття, натискаючи на важіль доти, доки не впадуть від виснаження. Наприклад, щурі натискають на важіль 5 000-12 000 разів за годину, мавпи — до 17 000. З іншого боку, якщо електрод уживлений у деяких інших ділянках (незадоволення), то тварини уникають натискання на важіль, а подразнення цих ділянок становить потужний безумовний стимул вироблення умовних реакцій уникання.

Ділянки, подразнення яких заохочує до повторного натискання на важіль, розміщені в медіальній смузі речовини мозку, що проходить від лобової частки кори через гіпоталамус до покриву середнього мозку (рис. 15-4). Найактивнішим щодо цього є дофамінергічний шлях від вентральної частини покриву до напівлежачого ядра (див. нижче). Точки, подразнення яких спричинює реакцію уникання, розміщені в латеральній частині задньої ділянки гіпоталамуса, дорсальних ділянках середнього мозку і внутріш-ньонюховій корі. Ці ділянки інколи є поряд з ділянками, подразнення яких спричинює повторні натискання важеля, проте становлять окрему систему. Ділянки, подразнення яких спричинює повторні натискання важеля, просторіші, ніж ті, що зумовлюють уникання. З’ясовано, що в щурів повторне натискання важеля пов’язане з 35% головного мозку, тоді як реакція уникання виникає в разі подразнення 5%, а подразнення решти 60% індиферентне.

Без сумніву, деякий ефект подразнення заохочує тварину стимулювати себе ще і ще, однак не відомо, що тварина в цьому разі відчуває. Є інформація про відповідні експерименти з натисканням на важіль у людей з хронічно імплантованими електродами. Більшість з них — це хворі на шизофренію або епілепсію, а окремі — з пухлинами внутрішніх органів і нестримним болем. Як і тварини, люди повторно натискають на важіль. Описуючи свій стан під час експерименту, вони звичайно зазначають, що внаслідок цього отримують задоволення, звільняються від напруження, відчувають заспокоєння і розслаблення. Зрідка відчуття характеризують як “радість” чи “екстаз”; а окремі особи з найвищим рівнем само стимуляції не могли пояснити причини багаторазового натискання. Якщо ж електроди були в ділянках, стимулювання яких спричинює уникання, особи характеризували свій стан як гаму відчуттів від невиразного страху аж до жаху. Тому, очевидно, доцільніше не використовувати різні яскраві терміни, а назвати відповідні системи головного мозку системою винагороди, або задоволення, і системою покарання, або уникання.

Засоби, що блокують постсинаптичні Д2-дофамінергічні рецептори, знижують рівень самостимуляції, а агоністи дофаміну підвищують його. Головне місце локалізації цих рецепторів, очевидно, — це напівлежаче ядро.

Нюхова

Кора

Морський коник

— великого мозку

цибулина / 3

Ядро

мозочка

Напівлежаче ядро

Медіальний пучок переднього мозку

Вентральна ділянка Дорсальна ділянка

покриву стовбура мозку

Рис. 15-4. Ділянки, стимуляція яких зумовлює повторні натискання на важіль, спроектовані на сагітальний переріз головного мозку щура. Ділянки найвищого рівня самостимуляції позначені прямокутниками (модифіковано з Routtenberg А: The reward system of the brain. Sci Am [Nov] 1978;239:154).

Наведені вище дослідження становлять фізіологічні підстави для твердження, що поведінка мотивована не тільки зменшенням чи запобіганням неприємного відчуття, а також, і головно, задоволенням, як це відбувається в разі стимулювання системи нагороди головного мозку. Таке стимулювання забезпечує потужну мотивацію в подоланні навчального лабіринту або виконанні інших завдань. Оцінка цих фактів важлива для розуміння згубних звичок, класичної драйв-блокувальної теорії мотивації поведінки з послабленням і посиленням життєвої активності, залежності.

                                                                                                                                                                  

Залежність

Згубні звички — повторне нестримне бажання вживати речовини, незважаючи на негативні наслідки, — можуть виникати під впливом різних чинників. Не дивно, що ця залежність пов’язана з системою нагороди, зокрема з напівлежачим ядром, розміщеним в основі смугастого тіла (рис. 15-5), і мезокортикальними дофамінергічними нейронами, аксони яких проходять з середнього мозку до цього ядра і лобової частки (див. нижче). Тварини натискатимуть на важіль або виконуватимуть інші завдання доти, доки не отримають через вживлені катетери ін’єкцію речовини, що спричинила в них залежність. Найліпше вивченими засобами, що зумовлюють залежність, є опіати, такі як морфін, героїн, кокаїн, етиловий алкоголь і нікотин. Усі вони діють на головний мозок різними шляхами, однак спільне те, що вони підвищують концентрацію дофаміну, який діє на 03-рецептори напівлежачого ядра, стимулюючи систему винагороди головного мозку. З часом згубні звички зумовлюють толерантність, тобто виникає потреба вживати щораз більшу кількість засобів, щоб досягти стану задоволення. Абстиненція зумовлює виникнення психічних і фізичних симптомів. Причини толерантності й абстиненції ще недостатньо зрозумілі.

Однією з особливостей залежності є тенденція до рецидивів після лікування. Для опіатів, наприклад, частота рецидивів на першому році після лікування сягає 80%. Рецидиви

НЕРВОВІ ОСНОВИ ІНСТИНКТИВНОЇ ПОВЕДІНКИ Й ЕМОЦІЙ / 243

Рис. 15-5. Ключові поля головного мозку, пов’язані з виникненням залежності. Вентральна ділянка покриву (ВДП) зв’язана через мезокортикальну дофамінергічну систему з напівлежачим ядром (НЯ). Присередня передлобова кора (ППК), морський коник (МК) і мигдалеподібне тіло (М) надсилають збуджувальні глютамінергічні імпульси до напівлежачого ядра.

часто виникають під впливом зорових образів, звуків і ситуацій, які супроводжували вживання наркотичних речовин, що спричинили залежність. З присередньої передлобової кори, морського коника і мигдалеподібного тіла збуджувальні глютамінергічні волокна надходять до напівлежачого ядра, унаслідок чого може виникати та активність, яка під впливом згаданих вище умов оточення, а також па-м’яті зумовлює рецидиви.

                                                                                                                                                                  

НЕЙРОХІМІЯ І ПОВЕДІНКА

До фармакологічних засобів, що модифікують поведінку людини, належать галюциногенні речовини (засоби, що зумовлюють галюцинації й інші прояви психозів); транквілізатори (засоби, що загальмовують тривогу й інші психіатричні симптоми); антидепресанти (засоби, що підіймають настрій, підвищують інтерес і головні прагнення (драйв)). Ці та ще багато інших засобів модифікують передавання в синаптичних контактах головного мозку. Нейрохімію відомих і вірогідних синаптичних трансмітерів як периферійної, так і центральної нервової системи розглянуто в Розділі 4. Цей параграф присвячений значенню названих речовин у процесах інстинктивної поведінки й емоцій.

                                                                                                                                                                  

Аміноергічні системи головного мозку

Виділяють такі чотири великі аміноергічні системи, тіла нейронів яких розміщені у порівняно нечисленних ділянках головного мозку, проте аксони цих нейронів сильно розгалужені й утворюють зв’язки майже з усіма відділами нервової системи (рис. 15-6): серотонінергічну, норадренергічну, адренергічну і гістамінергічну. Тіла до-фамінергічних нейронів розміщені в багатьох відділах головного мозку, однак їхні аксони теж прямують до різних ділянок.

                                                                                                                                                                  

Серотонін

Тіла серотонінвмісних нейронів розміщені в серединних ядрах шва стовбура головного мозку, а їхні аксони проходять до ділянок гіпоталамуса, лімбічної системи, нової кори і спинного мозку (див. рис. 15-6).

Галюциногенний агент діетиламідлізергінова кислота (ДЛК) є агоністом серотоніну, який виявляє дію шляхом активування 5-НТ2-рецепторів (див. Розділ 4) головного мозку. Швидкоплинні галюцинації й інші психічні відхилення, що виникають під впливом цієї речовини, уперше виявив хімік, який під час синтезу випадково вдихнув її. Це відкриття привернуло увагу дослідників до проблеми зв’язку між поведінкою і коливанням вмісту серотоніну в головному мозку. Псилоцин, сполука, що міститься в певних грибах, і Л^А-діметилтриптамін (ДМТ) теж мають галюциногенний ефект і, як і серотонін, є похідними трип-таміну. Сполука 2,5-диметокси-4-метиламфетамін (ДОМ), мескалін і споріднені з ним сполуки, що теж є справжніми галюциногенами, становлять радше фенілетиламіни, ніж індоламіни. Проте дія всіх цих галюциногенів, очевидно, зумовлена зв’язуванням з 5-НТ2-рецепторами. Сполука 3,4-метилендіоксиметамфетамін (МДМА), або екстазі, теж зумовлює залежність. Вона призводить до ейфорії, проте згодом виникають труднощі з концентрацією, депресія і (у мавп) безсоння. Цей засіб спричинює виділення серотоніну і вичерпання його; отже, ейфорія може бути зумовлена надлишковим виділенням серотоніну, а подальші симптоми — його вичерпанням.

Як зазначено в Розділі 11, є докази, що агоністи серотоніну — це супресори сну. Потенціал у серотонінергічних нейронах поширюється швидко під час пробудження, повільно — під час дрімання, ще повільніше — у разі засинання і зовсім не поширюється під час сну зі швидкими парадоксальними рухами очей (див. Розділ 11).

Уважають, що серотонін у головному мозку виконує ще багато інших функцій. Він може відігравати стимулюваль-ну роль у регулюванні секреції пролактину (див. Розділ

23). Вірогідно, що системи низхідних серотонінергічних волокон гальмують передавання больової чутливості в задніх рогах спинного мозку. Крім того, відбувається значний серотонінергічний вплив на надперехресні ядра гіпоталамуса, і серотонін може брати участь у регулюванні циркад-них ритмів (див. Розділ 14). З патофізіологічного погляду, ймовірно, що поява імпульсу в серотонінергічних нейронах дорсальних ядер шва спричинює мігрень, а протимігренні засоби саме сповільнюють поширення таких імпульсів.

У хворих на депресію простежується зменшення концентрації в СМР головного метаболіту серотоніну 5-НІАА (див. рис. 4-23). Цей факт використовують для заперечення того, що депресію зумовлює низька зовнішньоклітинна концентрація норадреналіну в головному мозку (див. нижче), а засоби, які інгібують зворотне поглинання норадреналіну, мають важливе значення для лікування депресії. Однак ці засоби теж інгібують зворотне поглинання серотоніну, а речовини, такі як флуоксетин (прозак), що інгібують зворотне поглинання серотоніну, не пригнічуючи зворотного поглинання норадреналіну, були такі ж ефективні, як антидепресанти. Отже, центр уваги в разі клінічної депресії переходить від норадреналіну до серотоніну. Цікаво, що всі ці сполуки треба застосовувати заздалегідь, тобто їхня

НОРАДРЕНАЛІН

ДОФАМІН

Лобова частка

Поясна кора

Чорна

речовина

Вентральна

Гіпоталамус х^ділянка покриву

СЕРОТОНІН

Рис. 15-6. Аміноергічні шляхи головного мозку щура. Подібні шляхи є в головному мозку людини. Дві головні норадренергічні системи (голубої плями і латеральної ділянки покриву) зображені окремо. ПС — погранична смужка; ДРЯБН — дорсальне рухове ядро блукаючого нерва; ПЯ — поодиноке ядро; ЦСР — центральна сіра речовина; ЧСС — чорноречовинно-смугаста система; СКС — середньомозково-кіркова система; НШС — навколошлуночкова система; НГС — невизначено-гіпоталамічна система; ГЛС — горбово-лійкова система; Д, М і ВЦ — дорсальне, медіальне і верхнє центральне ретикулярні ядра шва.

антидепресивна дія виявляється через чотири-шість тижнів. Це свідчить, що їхня дія є швидше вторинною, а не власне інгібуванням, яке зумовлює поліпшення стану хворого.

Як зазначено в Розділі 4, блокування NK-1-рецепторів, що опосередковують дію речовини Р, теж послаблює депресію шляхом поки що невідомого механізму.

У мишей з нокаутом гена МАО типу А (див. Розділ 4) і в людей з мутантними МАО А генами підвищується агресивність поведінки. У цьому разі в мишей кількість серотоніну в головному мозку помітно збільшується. В тварин з нокаутом ауторецептора 5-НТ,в агресивність поведінки теж зростає.

                                                                                                                                                                  

Норадреналін

Тіла нейронів головного мозку, що містять норадреналін, розміщені в голубій плямі та інших ядрах мосту і довгастого мозку. Аксони норадренергічних нейронів, що виходять з голубої плями, утворюють систему голубої плями. Вони опускаються до спинного мозку, проникають до мозочка і підіймаються до пришлуночкового, надзоро-вого і навколошлуночкового ядер гіпоталамуса, таламуса, основи кінцевого мозку і всієї нової кори (див. рис. 15-6).

Аксони норадренергічних нейронів дорсального рухового ядра блукаючого нерва, поодинокого ядра, дорсальної і латеральної ділянок покриву середнього мозку формують латеральну систему покриву, яка передає імпульси до спинного мозку, стовбура головного мозку, усіх ділянок гіпоталамуса й основи кінцевого мозку. Висхідні волокна, що відходять з голубої плями, утворюють дорсальний норадренергічний пучок, а висхідні волокна латеральної системи покриву — вентральний норадренергічний пучок (див. рис. 15-6).

Засоби, що збільшують концентрацію норадреналіну в головному мозку, поліпшують настрій, а засоби, що’ знижують її, спричинюють депресію. Проте, як зазначено вище, в разі дослідження патогенезу депресії акцент сьогодні переходить від норадреналіну до серотоніну. Крім того, в осіб з вродженим дефіцитом DBH депресії не простежується. Звичайно, проблема значення моноамінів у діяльності головного мозку складна, оскільки висока позаклітинна концентрація нейротрансмітерів може спричинити вторинну дію, зокрема на рецептори.

Функція системи голубої плями не з’ясована, хоч відомо, що її електрична активність зростає під впливом раптових сенсорних подразників, і це може бути пов’язане

НЕРВОВІ ОСНОВИ ІНСТИНКТИВНОЇ ПОВЕДІНКИ Й ЕМОЦІЙ / 245

з пильністю і безсонням. Вентральна норадренергічна система покриву впливає на секрецію гіпофізотропних гормонів, що регулюють продукування гормонів передньої частки гіпофіза (див. Розділ 14). Норадреналін і серотонін, очевидно, беруть участь у регулюванні температури тіла.

                                                                                                                                                                  

Адреналін

У довгастому мозку є система нейронів, які містять фе-нілетаноламін-И-метилтрансферазу і які впливають на гіпоталамус. Ці нейрони виробляють адреналін, однак функція їхня точно не відома. Адреналінопродукувальні нейрони мають зв’язки з таламусом, центральною сірою речовиною і спинним мозком. У ЦНС виявлено також значні кількості тираміну, функція якого чітко не визначена.

                                                                                                                                                                  

Дофамін

У головному мозку міститься багато дофамінергічних систем. Стосовно довжини їхніх аксонів ці системи доцільно поділяти на ультракороткі, проміжні і довгі. До ультракоротких дофамінергічних нейронів належать клітини, розміщені між внутрішнім ядерним і внутрішнім сітчастим шарами сітківки ока (див. Розділ 8), та навколоклубочкові клітини нюхової цибулини (див. Розділ 10). Дофамінергічні нейрони з аксонами проміжної довжини є в складі таких систем: горбово-лійкової системи (див. рис. 15-6 і 15-7), де дофамін надходить у гіпофізарні портальні судини і гальмує секрецію пролактину; невизначено-таламічної системи, що сполучає гіпоталамус з латеральними пере-городковими ядрами; навколошлуночкової групи нейронів довгастого мозку, клітини якої розсіяні в речовині мозку вздовж стінок четвертого шлуночка. Довгоаксонні дофамінергічні системи (див. рис. 15-6) — це чорноречо-винно-смугаста система, аксони нейронів якої проходять з чорної речовини до смугастого тіла, і яка бере участь у регулюванні рухової активності (див. Розділ 12); і серед-ньомозково-кіркова система, аксони нейронів якої з покриву середнього мозку проходять до лімбічної кори, нюхового горбика, напівлежачого ядра і відповідних підкіркових ділянок лімбічної системи. Сучасні дослідження, виконані в практично здорових людей за допомогою сканувальної ПЕТ (див. Розділ 32), засвідчили, що з віком кількість дофа-мінових рецепторів у базальних ядрах значно зменшується. Цей процес більше виражений у чоловічому організмі, ніж у жіночому.

Питання зв’язку середньомозково-кіркової системи, зокрема її вентральної частини від покришки до напівлежачого ядра із залежністю розглянуто вище. Вірогідно, що ушкодження середньомозково-кіркової системи зумовлює щонайменше частину симптомів шизофренії. Початково дослідники зосереджували увагу на переподразненні D2-дофамінових рецепторів лімбічної системи. Амфітамін, що, як і норадреналін, зумовлює виділення дофаміну в головному мозку, спричинює подібний до шизофренії психоз. Оскільки ж кількість D,-рецепторів у головному мозку в разі шизофренії підвищена, то є логічною позитивна кореляція між протишизофренічною активністю багатьох фармакологічних засобів і їхньою здатністю блокувати D0-рецептори. Однак багато сучасних засобів, активних у лікуванні психозів, блокують не D^-, а 04-рецептори, тому

Рис. 15-7. Горбово-лійкова дофамінергічна система. Поперечний переріз гіпоталамуса щура (люмінесцентна мікроскопія). Зверніть увагу на тіла дофамінергічних клітин дугоподібного ядра з кожного боку третього шлуночка, а також на дні шлуночка, та дофамінергічні закінчення на судинах гіпофізарної портальної системи в зовнішньому шарі серединного підвищення (відтворено за дозволом з Hokfelt Т, Fuxe: On the morphology and the neuroendocrine role of the hypothalamic catecholamine neurons. In: Braine-Endocrine Interaction. Knigge K, Scott D, Weindl A [editors]. Karger, 1972).

сьогодні вивчають питання, чи ці рецептори не є змінені в осіб з шизофренією.

                                                                                                                                                                  

Гістамін

Як зазначено в Розділі 4, тіла гістамінергічних нейронів містяться в горбово-сосочковому ядрі вентральної частини задньої ділянки гіпоталамуса. Аксони цих нейронів проходять до всіх частин головного мозку (див. рис. 15-6). Функція цих дифузних гістамінергічних систем остаточно не з’ясована, однак є очевидним зв’язок впливу гістаміну головного мозку на пробудження, статеву поведінку, кров’яний тиск, споживання води, поріг болю і регулювання секреції низки гормонів передньої частки гіпофіза.

                                                                                                                                                                  

Ацетилхолін

Ацетилхолін поширений по всій ЦНС. Висока його концентрація виявлена в корі великого мозку, таламусі та різних ядрах основи переднього мозку. Розподіл холінацетил-трансферази й ацетилхолінестерази відповідає розподілу ацетилхоліну. Головна кількість ацетилхолінестерази є в нейронах, проте її теж виявлено і в клітинах глії. Псевдо-холінестераза міститься в багатьох відділах ЦНС. Як зазначено в Розділі 4, у головному мозку є різні типи нікотинових і мускаринових рецепторів. Множинні нікотинові холін-ергічні субодиниці, гени і білки, кодовані ними, утворюють різні за компонуванням пентамерні гетеродимери. В голов-

йому мозку містяться як постсинаптичні, так і пресинап-тичні нікотинові холінергічні рецептори, по-різному скомпоновані в різних ділянках.

Застосування антитіл, специфічних до холінацетил-трансферази, та імуноцитохімічних методів дало змогу кардувати холінергічні шляхи в головному мозку. Розподіл холінергічних нейронів подібний до їхнього розподілу в моноаміноергічній системі тим, що їхня частина дифузно спрямована до багатьох відділів головного мозку, а відрізняється в тому, що є холінергічні інтернейрони і короткі холінергічні системи по всій ЦНС. Зафіксовано також багато зв’язків базального ядра Мейнерта і сусідніх ядер з мигдалеподібним тілом та усією новою корою, і ці зв’язки забезпечують мотивацію, усвідомлення сприйняття і пізнавальну здатність. Значна втрата нейронів цієї системи простежується в разі хвороби Альцгеймера (див. Розділ 16). Система ПГО-піків, відповідальна за ШРО-сон, теж належить до холінергічних. Про зв’язок нікотину із залежністю йшлося вище. У великих дозах мускариноергічні блокувальні засоби, такі як атропін, можуть зумовлювати галюцинації, а скополамін має седативну дію.

Як зазначено у Розділах 12 і 13, соматомоторні, пре- і деякі постгангліонарні нейрони автономної нервової системи належать до холінергічних. Рівень ацетилхолінесте-рази в корі вищий у щурів, яких утримують групами, ніж у щурів, яких тримають в умовах ізоляції. Ацетилхолін у базальних ядрах є збуджувальним посередником, тоді як дофамін у цих структурах — інгібувальним (див. Розділ 12).

                                                                                                                                                                  

Опіоїдні пептиди

У головному мозку є три типи нейронів, що виділяють три молекули-попередники опіоїдних пептидів (див. табл. 4-4). Крім того, наявні ще два ендорфіни, прекурсори яких не відомі. Нейрони, у яких відбувається синтезування про-енкефаліну, розсіяні по всьому головному мозку, тоді як тіла нейронів, що продукують проопіомеланокортин, містяться в дугоподібному ядрі, а їхні аксони проходять до таламуса і частин стовбура головного мозку (рис. 15-8). Продинорфін утворюється в нейронах, розміщених переважно в гіпоталамусі, лімбічній системі і стовбурі головного мозку. Опіоїдні пептиди беруть участь у різних процесах, зокрема розвитку толерантності і наркотичної

Вентральна ділянка перегородки

Напівлежаче ядро

Навколо-шлуночкові ділянки таламуса

Гіпоталамус

Медіальна ділянка мигдалеподібного тіла

Г олуба пляма

Ретикулярна формація

Латеральна ділянка перегородки

Інтерстиційне ядро пограничної смужки

Смугасте тіло

Гіпоталамус

Мигдалеподібне тіло

Чорна речовина

Центральна сіра речовина

Припучкове ядро

Медіальне присінкове ядро

Ядра шва

Ядро спинномозкового шляху трійчастого нерва

Г Задній ріг

спинного мозку

а POMC/p-ендорфінові клітини

• Енкефалінові клітини

Рис. 15-8. Розподіл у головному мозку p-ендорфінових (ліворуч) та енкефалінових (праворуч) нейронів (відтворено за дозволом з Barchas JD et al: Behavioral neurochemistry: Neuro-regulatory and behavioral states. Science 1978;200:964).

залежності до морфіну, однак детально ці процеси не досліджені.

                                                                                                                                                                  

Інші трансмітери

Зв’язок ГАМК з відчуттям тривоги і заспокійлива дія бензодіазепінів розглянуті в Розділі 4. Крім енкефалінів і Р-енкефаліну, ще інші пептиди, очевидно, беруть участь у забезпеченні емоційних та інших поведінкових реакцій, однак це питання не з’ясоване.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

Вільям Ф. Ґанонґ. Фізіологія людини