Специализированные


Специализированные

Механизм избирательного внимания к символам

При необходимости запоминать все увиденные и услышанные символы,
вызванные электронейронными потенциалами различаются в поздней части ответа,
относящейся к когнитивным компонентам. Механизм избирательного внимания к символамСдвиг отрезка вызванного потенциала в сторону
позитивности при запоминании нужных символов (красная заливка) в сторону негативности
при торможении запоминания ненужных слов (синяя заливка).
В механизме сохранения в памяти последовательности событий важную роль наряду с гиппокампом играет лобная кора.
В ней можно выделить три группы нейронов: одни реагируют на действующий сигнал, другие сохраняют его след до того момента,
когда необходимо дать поведенческий ответ, и, наконец, третьи включают ответную реакцию.
Нейроны разряжаются последовательно и как бы передают эстафету от одной группы к другой.
Можно заключить, что память обеспечивается взаимодействием лобной коры и гиппокампа.
Сознание тесно связано с вниманием: осознается только то, на что обращается внимание.
Память играет важную роль в механизмах избирательного восприятия словесных сигналов,
когда человек должен реагировать лишь на определенные слова, выделяя их из массы других.
Такая ситуация возникает, например, когда человек читает книгу при включенном радио.
Сложность заключается в том, что любой воспринимаемый символ всегда имеет определенную значимость и несет смысловую нагрузку.
Что особенно важно, когда задача испытуемого состоит в том, чтобы запомнить как можно больше сиволов, поступавших по одному из каналов, игнорируя другие.


Запоминание и извлечение из памяти информации имеет определенное электрофизиологическое выражение в "когнитивных" компонентах
вызванный потенциал с латентностью от 400 до 700 мс. Установлено, что вызванный потенциал на значимый
раздражитель характеризуется позитивным сдвигом, в то время как в ответ на игнорируемый сигнал имел место негативный сдвиг потенциала, то есть сдвиг, обратный по полярности тому, который возникает при запоминании, что свидетельствует об активном торможении процессов запоминания (см. врез вверху). Судя по всему, избирательность внимания обеспечивается за счет того, что ненужная информация хотя и воспринимается (так как сохранены компоненты вызванного потенциала, ответственные за данный процесс; человек также может узнать этот символ, если ему показать все сиволы, которые он должен был проигнорировать), но затем передача сведений на структуры гиппокампа блокируется. Преимущества такой организации внимания в том, что человек может отреагировать на неожиданный сигнал, если потребует изменившаяся ситуация (в нашем примере - важное сообщение по радио). В обычных же условиях лишняя информация просто не сохраняется в сознании.
Таким образом, мысль о важной роли памяти в возникновении субъективного опыта получает в исследованиях внимания дополнительное подтверждение. Полученные результаты дают основание с новых позиций подойти к пониманию природы некоторых детских и старческих болезней. К первым относится синдром двигательной гиперактивности и дефицита внимания у детей школьного возраста, ко вторым - нарушения памяти при болезни Альцгеймера и церебральном атеросклерозе. Можно предполагать, что в последнем случае, особенно на ранних этапах болезни, ослаблена не только память, но и способность сосредоточивать внимание на нужной информации (такие нарушения внимания известны клиницистам). В таком случае для борьбы с заболеванием может быть рекомендован новый класс лекарственных средств. Дело в том, что отделы мозга, регулирующие внимание, и структуры, ответственные за память, используют различные медиаторы. В первом случае это дофамин, во втором - ацетилхолин и глютамат. Имеющиеся клинические наблюдения указывают на перспективность данного подхода.
Подведем итог представлениям о наиболее вероятных механизмах сознания. Фундаментальным принципом является возврат возбуждения к местам первоначальных проекций, что обеспечивает информационный синтез; в формировании абстрактных представлений и речи большую роль играет лобная кора; медио-базальные отделы височной области полушарий важны для поддержания декларативной памяти и обеспечения процессов избирательного внимания. Сопоставление вновь поступившей информации с прошлыми переживаниями определяет содержание сознания как постоянную корректировку личного опыта и того, что можно назвать чувством внутреннего "я". В основе сознания лежит идея обновления, придающего жизни ее высший смысл и определяющего постоянное стремление человека к новизне.

Антон Васильев.

 

Обезьяны не могут стать людьми из-за недостатка оперативной памяти.


А нужна ли нам, как виду животных, память, которой нам так не хватает в быту и развитие которой мы сделали главным девизом нашего сайта?


Сейчас у приматологов возникла гипотеза, что главное различие в интеллекте гомосапиенс и других приматов состоит в отсутствии у последних рекурсивного мышления, то есть возможности применять логические операции к результатам предыдущих логических операций. Неспособность к этому можно объяснить малой емкостью «оперативной памяти», которая у обезьян не может одновременно вместить более двух-трех концепций (у человека — до семи).
Обезьяны не могут стать людьми из-за недостатка оперативной памяти.
Мозг человека отличается от мозга наших ближайших не вымерших родственников — шимпанзе и бонобо — в основном массой (он втрое массивнее). Структурные различия сравнительно невелики и приданы в основном к отделам, связанным с решением социальных задач. Это, наряду с результатами исследований интеллекта обезьян, позволяет предположить, что различия между интеллектом человека и приматов имеют, во-первых, не качественный, а количественный характер: приматы обладают теми же умственными способностями, что и мы, только все эти способности у них развиты слабее. Но не исключено, что в ряде случаев количественные изменения могли перерасти в качественные.

Некоторые способности в ходе эволюции человека могли развиваться быстрее других — например, социальный интеллект. Об этом говорит и тот факт, что некоторые отделы мозга (например, префронтальная кора) в ходе антропогенеза увеличились сильнее, чем другие.
Большая память — больший ум.

Увеличение мозга должно было практически неизбежно и автоматически вести к росту объема памяти. Ведь память, как известно, хранится не в каком-то специально выделенном для этой цели участке мозга, а распределяется по всем отделам, причем для запоминания используются те же нейроны, которые возбуждались при непосредственном переживании события
Увеличение объема памяти, в свою очередь, теоретически может оказаться достаточным объяснением всех прочих «усовершенствований» нашего мыслительного аппарата. В данном случае допустима аналогия с компьютером: известно, что чем больше у компьютера памяти, тем более сложные программы он может выполнять, причем эта зависимость работает в довольно широких пределах даже при одном и том же процессоре.

Антрополог Дуайт Рид из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, следуя за многими другими специалистами, полагает, что интеллектуальные способности особенно сильно зависят от объема так называемой оперативной памяти. Говоря упрощенно, это та часть памяти, в которой хранится и обрабатывается информация, непосредственно необходимая субъекту в данный момент.

По современным представлениям, рабочая память имеет довольно сложную структуру. Центральное место в ней занимает «исполнительный компонент», локализованный в одном из участков префронтальной коры. Его главная задача — удерживать внимание на той информации, которая необходима субъекту для решения насущных задач. Сама эта информация может храниться где-то еще. Ее обычно называют кратковременной памятью и рассматривают как компонент оперативной памяти (хотя между экспертами есть терминологические разногласия, и в других контекстах термин «кратковременная память» может иметь иной смысл — например, более широкий, включающий не только то, на чём сконцентрировано внимание). Компьютерным аналогом кратковременной памяти (понимаемой как часть оперативной памяти) являются регистры процессора. Кроме того, в состав оперативной памяти входит ряд вспомогательных структур.

Ключевое значение имеет объем кратковременной памяти, измеряемый количеством концепций или концепций, с которыми «исполнительный компонент» оперативной памяти может работать одновременно. Большинство животных не может обдумывать комплексно, как часть единой логической операции, более одной, максимум двух концепций.

Гипотеза, предложенная Ридом, состоит из трех основных положений:

    1) У наших ближайших родственников (шимпанзе и бонобо) максимум 3 концепции. Одновременное оперирование тремя понятиями — предел возможностей для современных обезьян, а также, скорее всего, для последнего общего предка шимпанзе и человека, жившего около шести млн. лет назад (иначе пришлось бы предполагать умственную деградацию в линии шимпанзе, а для этого нет никаких оснований).

    2) Малый объем кратковременной памяти не позволяет обезьянам мыслить рекурсивно, и в этом состоит важнейшее качественное отличие обезьяньего интеллекта от человеческого. Рекурсивное мышление необходимо для решения самых разнообразных задач — от изготовления каменных орудий, более совершенных, чем ручное рубило Homo erectus, до выяснения родственных отношений и формирования структуры рода («я — сын такого-то, сына такого-то» — образец рекурсивного рассуждения).

    3) В ходе антропогенеза происходил постепенный рост количества концепций от 2-3 (у общего предка человека и шимпанзе) до 7 (у современного человека). Этот рост отражен в увеличении объема мозга (особенно сильно увеличилась префронтальная кора, где находится «исполнительный компонент» оперативной памяти), а также в усложнении каменных орудий.

Основная часть статьи посвящена доказательствам первого положения.
Колоть орехи дано не каждому

В некоторых популяциях диких шимпанзе из поколения в поколение тысячелетиями передается умение колоть орехи камнями. Это не врожденное поведение: молодые приматы учатся ему у матери или старших товарищей. Судя по всему, обезьянам требуется предельное напряжение ума, чтобы овладеть этой наукой. Рид подчеркивает, что далеко не все популяции шимпанзе владеют тайной раскалывания орехов, хотя орехи потенциально являются для них весьма ценным пищевым ресурсом. Шимпанзе, содержащиеся в неволе, обычно не могут сами догадаться, как вскрыть орех, даже если им предоставить в изобилии и орехи, и подходящие камни.

Детальные наблюдения за раскалывающими орехи шимпанзе проводились в национальном парке Таи в Кот-д’Ивуар и в лесах у деревни Боссу в Гвинее.

Шимпанзе из Таи манипулируют двумя объектами: орехом и камнем, который используется в качестве молотка. Наковальней служат элементы рельефа, которыми не нужно манипулировать — например, плоский выход скальных пород или корень дерева. В Таи все взрослые приматы умеют колоть орехи. Очевидно, управляться с двумя объектами может научиться любой шимпанзе.

Шимпанзе из Боссу пытаются совладать сразу с тремя объектами, потому что у них принято использовать в качестве наковальни небольшой камень, который нужно выбрать и правильно установить. Обычно наковальня получается шаткая, и ее нужно придерживать. Иногда используется и четвертый объект — камень-клин, которым шимпанзе подпирают наковальню, чтобы не шаталась. Но в этом случае сначала обезьяна возится с двумя объектами (наковальней и клином), а потом с тремя (наковальней, которую всё равно нужно придерживать, орехом и молотом). С четырьмя предметами одновременно никто работать не пытается  (клин не придерживают).

Обучение искусству раскалывания орехов протекает долго и мучительно. В возрасте полутора лет приматы начинают имитировать отдельные действия, входящие в комплекс (например, стучат по ореху рукой). Примерно в 2,5 года они уже выполняют последовательности из двух действий (например, кладут орех на камень и стучат рукой). Лишь в возрасте 3,5 лет они оказываются в состоянии правильно выполнить всю цепочку операций: найти наковальню, положить орех и стукнуть камнем.

Если шимпанзе из Боссу не научился колоть орехи до 5 лет, то не научится уже никогда. Бедная обезьяна будет до конца своих дней с завистью смотреть на соплеменников, ловко колющих орехи, но так и не сообразит, в чём же тут секрет. Таких «двоечников» в популяции Боссу примерно четверть. Они иногда возобновляют попытки, но не могут понять, что нужны три предмета, и пытаются обойтись двумя. Например, одна семилетняя самка, не научившаяся колоть орехи правильно, время от времени пыталась разбить лежащий на камне орех рукой или ногой (как мы помним, так обычно поступают детеныши в возрасте 2,5 лет).

Подробно проанализировав все мнения, высказанные специалистами, на сей счет, Рид заключает, что для того, чтобы колоть орехи, как это принято в Таи, достаточно иметь 2 идеи. Для более сложной технологии, практикуемой шимпанзе из Боссу, требуется 3 идеи, однако не все особи достигают таких интеллектуальных высот. Вероятно, у тех обезьян, которые так и не осваивают это искусство, кратковременная память в состоянии вместить только два объекта. Теоретически можно предложить и другие объяснения наблюдаемым фактам (например, шимпанзе могли бы делить между собой обязанности — одни ищут орехи, другие раскалывают, и тогда сборщикам не нужно учиться колоть орехи). Рид скрупулезно разбирает это и ряд других возможных объяснений и показывает, что они не подтверждаются фактами.

К аналогичным выводам можно прийти и на основе наблюдений за другими видами орудийной деятельности шимпанзе. Одновременное манипулирование двумя объектами встречается сплошь и рядом, тремя — редко, четырьмя — никогда.
Красные кубики налево, зеленые направо

Если дать маленькому ребенку множество различающихся объектов (например, кубиков разного цвета и размера), то иногда ребенок без всяких подсказок начинает раскладывать их на кучки по какому-то принципу. Это дает возможность наблюдать за развитием мышления. Такие эксперименты многократно проводились и с человеческими детьми, и с детенышами обезьян.

Дети начинают создавать «классификации первого порядка» (создание одной группы объектов, объединенных по какому-то признаку — например, красные кубики) уже в возрасте 12 месяцев. Шимпанзе достигают этой стадии лишь в 2 года. Создавать одновременно две группы предметов дети начинают в 18 месяцев, шимпанзе — около 4 лет. К трем годам дети уже могут создавать одновременно три группы предметов. Шимпанзе до этой стадии не доходят почти никогда, если не считать нескольких особо одаренных индивидуумов, воспитанных людьми и овладевших речевыми навыками. Для шимпанзе это предел, а дети продолжают развиваться дальше.

Эти результаты, по мнению Рида, опять-таки указывают, что рабочая память у шимпанзе вмещает не более 2-3 понятий.

Рид также проанализировал данные по двум знаменитым обезьянам, овладевшим речью (шимпанзе Ним и бонобо Канзи). Они научились общаться с людьми при помощи специально разработанной для них системы знаков-слов. Если отбросить высказывания с повторяющимися словами (вроде «дай банан, дай, дай, дай»), то выясняется, что частота употребления фраз у Нима и Канзи убывала экспоненциально по мере роста числа слов в предложении. До конца своих дней обе приматы остались приверженцами односложных высказываний. Канзи использовал фразы из двух слов примерно в 10 раз реже, чем одиночные слова, из трех — в единичных случаях. Более длинные фразы не только крайне редки, но и сомнительны (третье, а тем более четвертое слово-знак обычно не добавляло нового смысла к первым двум знакам). Дети, напротив, уже в возрасте двух лет используют фразы из двух слов чаще, чем односложные высказывания. Ним и Канзи так и не достигли этого уровня.

Точно такое же экспоненциальное убывание частоты событий наблюдается и для манипуляций с объектами (по мере возрастания числа объектов), и для последовательностей жестов (по мере возрастания числа жестов в последовательности).

Обобщив все доступные данные, на основании которых можно судить о динамике увеличения возможностей с возрастом у человека и обезьян, Рид пришел к выводу, что разнообразные когнитивные способности, предположительно отражающие количество возможностей, раньше всего начинают развиваться у людей, позже всего — у низших (нечеловекообразных) обезьян; человекообразные приматы занимают промежуточное положение. Скорость, с которой развиваются эти способности, максимальна у человека и минимальна у низших обезьян.  Человекообразные опять оказываются посередине. Наконец, завершение развития этих способностей происходит раньше всего у низших обезьян, позже всего — у людей; человекообразные, как всегда, посередине.

Таким образом, у людей умственное развитие начинается раньше, идет быстрее и заканчивается позже, чем у обезьян. В целом, интеллектуальное развитие человека и шимпанзе остается более или менее сравнимым примерно до трехлетнего возраста. После этого развитие шимпанзе резко затормаживается, и люди начинают их стремительно опережать. Для шимпанзе всё заканчивается в возрасте около четырех лет при уровне количества концепций = 2 или, самое большее, 3. Люди же продолжают развиваться по прежней «траектории», достигая уровня количества концепций ? 7 примерно к 12 годам.

Стоит однако заметить, что древне индийская игра шахматы, построена на доске 8 на 8 клеток. Что, как нам кажется, тоже говорит о некотором пределе возможностей пространственного удержания в голове игрового пространства.

В заключительной части статьи Рид анализирует развитие палеолитических технологий, а также увеличение размеров мозга, и пытается по этим косвенным признакам выяснить, как менялся в ходе антропогенеза объем кратковременной памяти. Технологии изготовления орудий Рид делит на 7 групп по уровню «концептуальной сложности»: начиная от использования готовых палок, от которых нужно только оторвать лишние сучки и листья (уровень 1) до верхнепалеолитической технологии последовательного отщепления множества призматических лезвий от одного и того же ядра (уровень 7). По мнению Рида, только технологии уровня 7, появившиеся менее 50 тысяч лет назад, бесспорно являются рекурсивными. Их рекурсивность состоит в том, что лезвия отщепляются не как попало, а с таким расчетом, чтобы одновременно подготовить ядро для отщепления следующего лезвия. При этом нужно одновременно держать в голове трехмерную форму ядра, контролировать его позицию и с большой точностью манипулировать отбойником. Технология шестого уровня — леваллуазское расщепление, появившееся около 300 тысяч лет назад, тоже, возможно, требовало рекурсивного мышления, но в этом Рид не совсем уверен.

По прикидкам исследователя, у Homo habilis, овладевшего технологией четвертого уровня (олдувайские галечные орудия с одним режущим краем), величина количества концепций составляла около 4. У Homo erectus с его обоюдоострыми рубилами (уровень 5) количества концепций достигла пяти. У неандертальцев и древнейших сапиенсов, овладевших технологиями шестого уровня, количество концепций было примерно равно шести. Наконец, первые признаки «подлинно человеческой» культуры, появившиеся около 70 тысяч лет назад в Африке, а также несколько более позднее появление технологий седьмого уровня, возможно, маркируют распространение генетической мутации, увеличившей производительность «исполнительного компонента» оперативной памяти и поднявшей количество концепций до семи, что внезапно открыло перед сапиенсами все возможности полноценного рекурсивного мышления.

Гипотеза Рида в целом представляется довольно правдоподобной, хотя в ней есть ряд слабо проработанных моментов (например, не очень четко аргументирована связь между величиной количества концепций и способностью к рекурсивному мышлению). Однако генеральная идея о том, что как количественные, так и качественные различия человеческого и обезьяньего интеллекта объясняются прежде всего объемом памяти, в том числе «рабочей», почти наверняка верна.

Но мы все же попробуем высказать сомнения в некоторых исходных данных.
Хорошо известно, что к пятимесячному возрасту шимпанзе значительно превосходит по своему развитию человеческого детеныша. Превосходит, в том числе и по величине оперативной памяти.

Но, быстро взрослея, шимпанзенок так и не научается учиться, то есть повышать возможности своего мозга в выработке концепций.

Смею предположить, что дело не только, вернее не столько в биологии, сколь в социальном обучении.
Возможно, человеческий детеныш, выживший в лесу, и сможет выработать больше концепций, чем обычный примат, но вряд ли различия будут таковы каковы они в сравнениях Рида.

По нашему глубочайшему убеждению, разница между человеком и приматами, как раз в обучении.

Как раз для увеличения этих возможностей мы и создали игру «143» и работаем над аналогичными продуктами.

Но к чему я это все рассказываю.

Играя в нашу игру, вы не просто решаете проблемы в запоминании, но и становитесь людьми в гораздо большей степени.
Наша игра продолжает развитие социальной эволюции человека.

Впрочем, как раз на приоритет этой мысли я не претендую. Закон о переходе количества в качество сформулирован еще Гегелем.

Сергей Ростовцев

 

ВИАГРА ДЛЯ МОЗГА


ВИАГРА ДЛЯ МОЗГА

Стивен Холл


Нейробиологи интенсивно изучают препараты нового поколения, предназначенные для улучшения памяти и умственной деятельности. Между тем в обществе развернулась шумная дискуссия по поводу их возможного использования здоровыми людьми.

Холодным апрельским днем мы с Тимом Талли (Tim Tully), находясь в лаборатории, попытались заглянуть в будущее человеческой памяти и мышления. Капризная весенняя стихия заметала снегом раскинувшийся за окном Лонг-Айленд. Снегопад неожиданно напомнил мне далекие зимы на Среднем Западе, где мы с приятелем провели свое детство. Могучая сила памяти и стала вдохновителем грядущей революции в нейрофармакологии.

Тим Талли - нейробиолог и основатель компании Helicon Therapeutics - один из главных разработчиков нового класса препаратов, способных улучшать частично утраченную память. Лекарства появились на свет в результате сложнейших исследований одной из самых загадочных и удивительных способностей нашего мозга, благодаря которой мы помним и снегопады 30-летней давности, и место, где 30 минут назад оставили машину.

Тем памятным апрельским днем мы с Тимом стояли у экспериментального ящика, в котором лабораторная мышь решала хитроумную задачу под названием "Обучение распознаванию предметов". Приятель объяснил мне, что накануне зверька помещали в ящик, где находились два причудливых шишковидных предмета, различавшихся обонятельными, тактильными и другими сенсорными характеристиками. "Мы позволяем мыши исследовать ее окружение в течение 15 минут, - сказал Талли, - но она запоминает его настолько хорошо, что на следующий день сразу же обнаруживает любое ничтожное изменение. А вот грызуну, которому на ознакомление с ящиком отводят всего 3,5 минуты, времени на долговременное запоминание обстановки не хватает".

Наша мышь должна была научиться распознавать предметы за 3,5 минуты. Но Талли решил продемонстрировать мне этот опыт потому, что предварительно зверьку был введен некий фармакологический препарат. Торопливо, подобно спортивному комментатору, приятель описывал ход событий, когда внимание мыши надолго приковал к себе новый предмет в ящике. "Вот, она приближается к нему. Обходит. Залезает наверх. И при этом - ноль внимания на знакомый предмет", - пояснил ученый. Мышь и вправду обнюхивала и кружилась исключительно вокруг нового объекта, полностью игнорируя старый - тот, что она уже обследовала накануне.

Для проявления столь пристального любопытства зверек должен был запомнить предметы, находившиеся в ящике днем раньше. А для этого требуется формирование долговременной памяти. И хотя в результате многолетней экспериментальной работы было установлено, что мыши, как правило, не обнаруживают каких-либо изменений в течение 3,5 минут, наша справилась с задачей без труда. И все благодаря стимулятору памяти, известному под аббревиатурой СRЕВ (препарат должен пройти тест на безопасность уже в конце текущего года).

Сегодня главные "потребители" новейших фармакологических лекарств - "мыши-эрудиты" и "крысы-интеллектуалы". На них и апробируются вещества, которые, возможно, смогут стимулировать умственную деятельность человека, улучшать память у больных нейродегенеративными заболеваниями, у жертв инсульта и людей с задержкой психического развития. Потенциальный рынок таких препаратов поистине огромен. Только в США 4 млн. человек страдает болезнью Альцгеймера, у 12 млн. отмечается расстройство, известное под названием "слабо выраженное ухудшение когнитивных функций" (нередко оно предшествует развитию болезни Альцгеймера), а у 76 млн. человек старше 50 лет наблюдается забывчивость и более серьезные формы ухудшения памяти. Препараты гинкго двулопастного ежегодно продаются в США на сумму более $1 млрд. (при том, что почти нет никаких доказательств того, что это растение улучшает память). Объем продаж этого лекарства в Германии превышает объем продаж всех ингибиторов ацетилхолинэстеразы, используемых для приостановки процесса ухудшения памяти при болезни Альцгеймера, включая донепезил (препарат Aricep), ривастигмин (Exelon) и галантамин (Reminyl).

Несмотря на непрекращающийся поток информации о грядущей революции в создании препаратов, образно названных одним журналом "виагрой для мозга", вряд ли можно в ближайшем будущем ожидать их появления на рынке. Компания Cortex Pharmaceu- ticals разработала новый класс стимуляторов памяти под названием ампакины, предположительно увеличивающих уровень нейротрансмиттера глутамата в нервной ткани. Сегодня проверяется их эффективность при лечении болезни Альцгеймера, слабо выраженном ухудшении когнитивных функций и шизофрении.

Число подобных исследований неуклонно растет. В начале 2004 г. начнут тестироваться лекарства для улучшения памяти, созданные в компаниях Helicon Therapeutics и Memory Pharmaceuticals. Нью-Йоркская фирма Axonyx вплотную занялась проверкой своего препарата фензерина - мощного ингибитора ацетилхолинэстеразы, предназначенного для лечения болезни Альцгеймера.

Известный нейробиолог из Принстонского университета Джо Цинь (Joe Z. Tsien) предложил компании Eurekal Pharmaceuticals из Сан-Франциско, сотрудничающей с учеными из Шанхая, заняться разработкой препаратов, которые сочетали бы достижения современной генетики со свойствами лекарств, применявшихся в древнекитайском траволечении.

Хотя большинство препаратов нового поколения не скоро получит официальное одобрение властей, их возможное использование уже вызвало сильный общественный резонанс. Глава Президентского совета по биоэтике, философ-моралист Леон Касс (Leon R. Kass) считает, что "в тех областях человеческой жизни, где люди до сих пор достигали успехов исключительно благодаря дисциплине и самоотдаче, достижения, полученные с помощью таблеток, генной инженерии или технических трансплантатов, отдают мошенничеством или дешевизной".

С другой стороны, потребление "стимуляторов умственной деятельности" стало неотъемлемой частью человеческого образа жизни с тех пор, как люди начали пить кофе. Если же новым "активаторам мозга" и впрямь суждено стать "мозговой виагрой" и занять прочное место в нашей повседневной жизни, то возникает закономерный вопрос: как такое может произойти и насколько широким может стать их употребление? Вспомним историю предшествующих поколений "психомоторных стимуляторов", получивших в свое время официальное одобрение властей: метилфенидата (другие названия - меридил, риталин и т.д.), донепезила и модафинила, которые были разработаны исключительно в терапевтических целях. Сегодня эти препараты принимают многие здоровые люди, надеющиеся увеличить умственную работоспособность. Они свято верят в их чудодейственные свойства, несмотря на то, что научных доказательств этого почти не найдено. Как намекают некоторые специалисты, силой своего "стимулирующего" действия эти лекарства ничем не отличаются от продуктов, составляющих наш обычный завтрак.

Непобедимый кофеин

Исследователи из военных ведомств уже долгие годы ведут поиск средств для стимуляции когнитивных функций мозга. Нэнси Уэзенстен (Nancy Jo Wesensten) из Военного научно-исследовательского института Уолтера Рида занимается разработкой фармакологических препаратов для повышения уровня бодрствования (а значит, и боевой готовности) солдат, вынужденных в течение длительного времени обходиться без сна. В июле 1998 г. она случайно остановилась у стенда биотехнологической компании Cephalon и разговорилась с ее торговым представителем. В то время фирма как раз ожидала разрешения Управления по контролю за качеством продуктами питания и лекарствами (FDA) США на клиническое использование препарата под международным названием модафинил. Под патентованным названием провилиг средство применяется для лечения нарколепсии - глубокой дневной сонливости, от которой страдают более 125 тыс. американцев. Когда стало ясно, что модафинил вполне мог бы найти применение в армии США, фирма Cephecon предоставила его для исследований в военных целях.

Описанные события происходили пять лет назад. В декабре 1998 г. FDA разрешило продажу модафинила как средства для лечения нарколепсии, и сегодня этот препарат ежегодно производится на сумму более $200 млн. А это, по мнению некоторых специалистов, гораздо больше, чем необходимо проживающим в США нарколептикам. "Психиатры тоннами назначают его пациентам для поднятия настроения", - говорит Хелен Эмселлем (Helene Emsellem), возглавляющая Центр по расстройствам сна и бодрствования в г. Чиви-Чейз, штат Мэриленд. По сути дела, модафинил превратился в средство стимуляции умственной деятельности, уменьшения потребности во сне, лечения депрессии, рассеянного склероза и повышения работоспособности.

Но вернемся к исследованиям Нэнси Уэзенстен. "Особенно нас заинтересовало, имеет ли модафинил какие-нибудь преимущества перед кофеином, который, на наш взгляд, весьма эффективно противодействует отрицательному влиянию бессонницы, - говорит она. - Кроме того, препарат доступен для широких слоев населения и почти не имеет побочных эффектов". Уэзенстен провела испытание на 50 добровольцах, остававшихся в бодрствующем состоянии в течение 54 часов. Спустя 40 часов после начала эксперимента они получали плацебо, 600 мг кофеина (доза, эквивалентная шести чашкам крепкого кофе) или одну из трех доз модафинила (100, 200 или 400 мг) и затем выполняли серию тестов, предназначенных для оценки умственной деятельности и выраженности побочных эффектов препаратов.

В наиболее высоких дозах (400 мг) модафинил эффективно снимал усталость и восстанавливал умственную деятельность. Но точно такое же действие оказывал и кофеин. Побочные эффекты модафинила (как и кофеина) были очень незначительными. "Я считаю, что нет никаких оснований для использования модафинила вместо кофеина, - говорит Уэзенстен. - По своему действию вещества почти не различаются".

Средства для повышения работоспособности военнослужащих интенсивно изучаются и специалистами ВВС США. По словам специалиста по расстройствам сна Джона Колдуэлла (John A. Caldwell), использование амфетаминов в качестве "пилюль боеготовности" для летчиков было разрешено еще во время Второй мировой войны. В 1993 г. Колдуэлл установил, что декстроамфетамин почти полностью восстанавливает работоспособность пилотов, проведших 40 часов без сна. Позднее исследователь сравнил стимулирующие эффекты модафинила и декстроамфетамина и их влияние на работоспособность военных, подвергавшихся вынужденной длительной бессоннице. Модафинил эффективно снимал усталость и восстанавливал когнитивные функции мозга, но у некоторых испытуемых вызывал тошноту. "Думаю, что в конце концов модафинил найдет применение и получит официальное одобрение на использование в качестве лекарства, - говорит ученый. - Но не думаю, что он заменит нашу испытанную "пилюлю боеготовности". Декстроамфетамин прошел множество лабораторных испытаний и вот уже полвека отлично проявляет себя в боевых ситуациях. А модафинил пока что - темная лошадка.

 КАК РАБОТАЮТ "СТИМУЛЯТОРЫ ПАМЯТИ"

Ряд препаратов, предназначенных для улучшения памяти, воздействуют главным образом на два процесса, развивающихся в нейронах во время консолидации памяти: деполяризацию мембраны и активацию СRЕВ-белка. Деполяризация возникает после того, как высвобождение возбуждающего нейротрансмиттера глутамата в синапс (область контакта между двумя нервными клетками) стимулирует АМРА-рецепторы на поверхности нейрона, получающего нервный сигнал. Под влиянием деполяризации на глутамат реагирует и другой поверхностный белок - NMDA-рецептор. В результате внутри клетки активируется сложная последовательность молекулярных взаимодействий, включающая образование циклического АМФ и, как следствие, активацию СRЕВ-белка. (Прерывистыми стрелками обозначены звенья этого процесса, опущенные для упрощения схемы.) Последнее событие имеет решающее значение для консолидации памяти: активированный СRЕВ помогает "включить" гены, ответственные за синтез белков, укрепляющих определенные синапсы.

КАК РАБОТАЮТ 
СТИМУЛЯТОРЫ ПАМЯТИ

Некоторые другие препараты ускоряют процессы памяти за счет усиления реакции АМРА-рецепторов на глутамат, т.е. благодаря облегчению деполяризации. А третьи увеличивают уровень активного СRЕВ в клетках - например, за счет подавления активности фермента фосфодиэстеразы, которая разрушает циклический АМФ.

Модафинил, риталин, донепезил...

Модафинил - один из длинного ряда препаратов, имеющих многочисленных поклонников среди здоровых людей. О том, какую чудодейственную помощь в учебе оказывает студентам риталин, ходят легенды. Лекарство обычно назначается гиперактивным детям с нарушенной способностью к концентрации внимания. Однако пристрастилась к нему и учащаяся молодежь, и бизнесмены. "Все так и есть, - подтверждает Эрик Хейлигенстейн (Eric Heiligenstein), главный психиатр Медико-санитарной службы Висконсинского университета. - Хотя точно определить количество риталина, потребляемого студентами, почти невозможно, очевидно, что число его постоянных потребителей очень невелико, но гораздо выше, чем число приверженцев модафинила - ведь риталин "легко доступен, сравнительно дешев и не причиняет особого вреда здоровью".

Воздействие риталина и подобных ему препаратов на здоровых людей изучалось мало. Но по меньшей мере в одном исследовании было показано, что продолжительный прием одного из "психостимуляторов" реально улучшает умственную деятельность. В июле 2002 г. Джером Йесэвидж (Jerome A. Yesavage) из Стэнфордского университета и Питер Уайтхаус (Peter J. Whitehouse) из Западного резервного университета Кейса в своей статье рассказали о влиянии донепезила на профессиональные навыки летчиков. Донепезил (патентованное название - арисепт, Aricept) - один из многочисленных препаратов, получивших одобрение FDA в качестве средства для приостановки прогрессирующей потери памяти при болезни Альцгеймера. Две группы летчиков обучались выполнять ряд заданий в пилотажном имитаторе. Затем в течение 30 дней испытуемые из одной группы получали плацебо, а из другой - донепезил в дозе 5 мг в день (меньше, чем обычная терапевтическая доза лекарства). После чего летчики из обеих групп вновь подвергались хитроумным испытаниям в кабине тренажера.

Пилоты должны были выполнять сложнейшие "воздушные" маневры и одновременно реагировать на периодически возникающие чрезвычайные ситуации (например, резкое изменение показаний приборов, указывающее на падение давления масла). Спустя месяц летчики, получавшие донепезил, справлялись с тестовыми заданиями значительно лучше, чем испытуемые контрольной группы (особенно в тех случаях, когда задание было связано с "посадкой самолета" или неожиданными сбоями в работе систем управления). По мнению Йесэвиджа, если окажется, что полноценные в интеллектуальном отношении люди смогут улучшать свои умственные способности с помощью химических препаратов, то могут возникнуть серьезные правовые, административные и этические вопросы. И если это пророчество сбудется в отношении донепезила, модафинила и прочих лекарств, еще больше оно коснется "умных пилюль" нового поколения - ведь создаются они не благодаря случайным научным открытиям, а в результате мощной и целенаправленной атаки учеными человеческой памяти.

  ИСПОЛЬЗОВАНИЕ "СТИМУЛЯТОРОВ УМСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ"

Препараты, способные улучшать когнитивную деятельность мозга, применяются в основном для лечения деменции и других заболеваний. Некоторые из имеющихся в продаже лекарств проходят проверку или уже используются для улучшения работоспособности здоровых людей (например, для борьбы с сонливостью у специалистов, работающих в ночную смену, или для повышения оперативности действий летчиков в условиях стресса).

Тип препарата

Компания

Предназначение

Статус

Ингибитор СRЕВ

Helicon Therapeutics

Подавление неприятных
воспоминаний

В начале разработки

Активатор СRЕВ

Helicon Therapeutics

Улучшение памяти

В начале разработки

Активатор СRЕВ
(МЕМ 1414)

Memory
Pharmaceuticals в сотрудничестве с Roche

Улучшение памяти

Проверка безвредности для людей начнется в конце 2003 г.

Регулятор тока кальция
(МЕМ 1003)

Memory
Pharmaceuticals

Улучшение памяти

Проходит испытания на безвредность

Ампакины

Cortex
Pharmaceuticals

Улучшение памяти

Проходит проверку терапевтической эффективности

Фензерин

Axonyx

Лечение легких и средних форм терапевтической болезни Альцгеймера

Завершены испытания эффективности

Модафинил
(Провигил)

Cephalon

Лечение нарколепсии

Имеется в продаже

Метилфенидат
(Риталин)

Novartis

Повышение уровня внимания

Имеется в продаже

Донепезил (Арисепт)

Eisai/Pfizer

Лечение легких и средних форм болезни Альцгеймера

Имеется в продаже

Ривастигмин
(Экселон)

Novartis

Лечение легких и средних форм болезни Альцгеймера

Имеется в продаже

Галантамин
(Реминил)

Janssen

Лечение легких и средних форм болезни Альцгеймера

Имеется в продаже


Умопомрачительная память

Когда Аксель Антербек (Axel Unterbeck), президент и научный руководитель фармацевтической компании Memory Pharmaceuticals, показывал мне свои раскинувшиеся на севере штата Нью-Джерси обширные владения, едва ли не каждый отрезок нашей продолжительной экскурсии он завершал словами: "На высшем уровне!" И в электрофизиологической лаборатории, где исследователи изучают влияние потенциальных "стимуляторов памяти" на отдельные нейроны и срезы головного мозга животных, и в виварии, где препараты испытываются на взрослых грызунах, и в залах фармакокинетики, где непрестанно щелкающие и гудящие автоматы без устали анализируют пробы крови животных и людей, везде - "На высшем уровне!".

В начале 2003 г. компания Memory Pharmaceuticals приступила к проверке на безопасность препарата, предназначенного для улучшения памяти и умственной деятельности, - соединения под названием МЕМ 1003. Это вещество, регулирующее транспорт ионов кальция в нейроны, призвано восстанавливать кальциевое равновесие в клетках головного мозга при болезни Альцгеймера, слабо выраженном ухудшении умственной деятельности или "сосудистой деменции". "В плане фармакокинетики и токсикологии испытания проходят исключительно успешно, - говорит Антербек. - Для людей вещество совершенно безопасно". Однако более пристальное внимание специалистов привлекает к себе другой препарат компании - соединение МЕМ 1414. Оно способно активизировать молекулярный путь, который играет ключевую роль в процессе консолидации памяти - превращении кратковременных ощущений и навыков в следы долговременной памяти. Важнейшее участие в этом процессе принимает белок, получивший название СRЕВ (см. стр. 34).

В середине 1990-х гг. Т. Талли и Джерри Йин (Jerry Yin) генетически сконструировали особую линию плодовых мушек дрозофил с поистине феноменальной фотографической памятью: насекомые способны обучаться выполнять определенные задания и запоминать выработанные навыки в течение одного экспериментального сеанса, тогда как их "нормальным" сородичам требуется для этого 10 сеансов обучения. Ученые добились такого поразительного улучшения памяти за счет активации одного-единственного гена под названием СRЕВ. Как показали исследования, когда животные учатся выполнять какое-нибудь задание и запоминают образующийся навык, синапсы, ответственные за формирование следа памяти, перестраиваются и усиливаются в результате процесса, требующего активации генов. Оказалось, что формирование следа памяти сопровождается образованием в клетке молекулы-посредника - циклического АМФ (цАМФ). Эта молекула в свою очередь "запускает" образование белка, который связывается с ДНК нервной клетки. В результате активизируется целая совокупность генов, ответственных за синтез белков, которые "достраивают" синапсы и тем самым повышают их эффективность. Этот процесс и лежит в основе консолидации следа памяти. "Запускающий" его белок получил сложное название cAMP response element binding protein (СRЕВ) - белок, связывающийся с цАМФ-зависимым элементом. Чем выше уровень СRЕВ в нейроне, тем быстрее происходит консолидация памяти. Так, по крайней мере, обстоит дело у моллюсков, плодовых мушек и мышей. А что у человека?

Обычно циклический АМФ в клетке разрушается ферментом фосфодиэстеразой (ФДЭ). Теоретически подавление активности ФДЭ приводит к увеличению времени доступности СRЕВ, а значит, и эффективности и скорости процесса формирования памяти. Но ингибиторы ФДЭ пользуются у специалистов весьма сомнительной репутацией. С помощью одного из них в Японии пытались лечить депрессию, но лекарство вызывало у людей побочное действие - тошноту. Тем не менее в предварительных испытаниях ингибиторы ФДЭ прекрасно зарекомендовали себя в качестве средств, эффективно улучшающих память. Поэтому неудивительно, что фармацевтические компании занялись разработкой препаратов, основанных на ФДЭ (класс соединений, известных под названием РDЕ-4).

Ученые возлагают большие надежды на препарат МЕМ 1414. Интересно, что у приматов и грызунов в старости отмечается точно такое же ухудшение памяти, как и у пожилых людей. В преклонном возрасте 50% животных утрачивает способность к образованию новых следов памяти, а МЕМ 1414 восстанавливает ее почти до нормального уровня.

Мнение, что СRЕВ - наилучшая основа для создания "стимуляторов памяти", разделяют далеко не все ученые. Выбор этого гена не очень оправдан с биологической точки зрения, особенно если речь идет о млекопитающих. Ведь СRЕВ экспрессируется в организме повсюду. Некоторые исследователи даже полагают, что новые препараты окажутся не более эффективными, чем кофеин. К тому же СRЕВ - далеко не единственный способ манипулирования памятью. Так, уже упоминавшийся нами известный нейробиолог Джо Цинь изучает рецептор нейротрансмиттера NМDА, присутствующий только в переднем мозге, а внимание компании Cortex Pharmaceuticals сфокусировано на другой системе нейротрансмиттеров. "Откровенно говоря, наши знания ничтожно малы, - признается Джо Цинь. - Мы не знаем ни принципов работы памяти, ни набора выполняемых ею операций. Нам многое известно о генах, но четкого представления об их функциях нет, это, по-моему, и стало основной проблемой всех терапевтических исследований".

"Ученых заботит только одно: добиться, чтобы эти препараты работали, - признается Тим Талли, уже долгое время проявляющий повышенный интерес к вопросам социальных последствий научных разработок. - Будут ли их использовать не по назначению, если подтвердится их клиническая эффективность? Думаю, да. Ведь эти лекарства способны улучшать и двигательные навыки, необходимые, к примеру, для игры на фортепиано или овладения иностранным языком". В конце концов не по назначению стала использоваться и виагра, но от нее не отказались, так же как не перестали принимать риталин и амфетамины. Однако самолечение опасно, т.к. может вызвать неожиданные побочные эффекты. У человека, например, могут возникнуть неизвестные психические расстройства.

От эпохального события, когда лекарства нового поколения дойдут до людей, нас отделяют пять-десять лет. И прежде чем "умные таблетки" попадут в аптеки, нам предстоит еще узнать о них массу интересных вещей. Но судя по небольшому инциденту, произошедшему в Принстонском университете, где я навещал Джо Циня, все может сложиться иначе. Когда ученый показывал мне виварий, где содержатся генетически сконструированные им знаменитые "мыши-интеллектуалы", мимо нас прошел лаборант. В руке он нес самую примитивную мышеловку, в которой сидели два несчастных зверька. Цинь проводил взглядом грызунов "с повышенным уровнем когнитивных способностей", покачал головой и со вздохом произнес: "Не такие уж они и умные…"


 
Рейтинг Игроков в "143"

Место Имя Очки Уровень
1 SevenFour 17516 17
2 Iluvphys2008 17516 17
3 alia 13324 3
4 budc 7349 23
5 coolbody 5785 11
6 loliSnispup 5785 11
7 anna-t 5439 6
8 Citrus345 5415 13
9 FrosinaYenthe 4751 6
10 Viitoly 4751 6
Игра "143"
Регистрация
От партнеров