От поля

Всего обследовано таким образом более 9000 пар родственников. Этот материал, будучи подвергнут современному генетико-математи-ческому анализу — структурному моделированию, которое позволяет

объединить данные, полученные разными психогенетическими мето­дами, дал оценку наследуемости в 50% ± 1, 3%, Это — меньше, чем коэффициент наследуемости, вычисленный только по близнецовым данным h2 = 2(0, 663 — 0, 355) = 0, 61, и точнее, так как меньше ошиб­ка. Но в обоих случаях в средовом компоненте доминирует индивиду­альная среда.

Возможно, не учтенные в исследованиях особенности именно этой сре­ды послужили причиной практически нулевой корреляции между биологи­ческими родителями и их отданными в чужие семьи детьми (см. табл. 9.8), Обратим внимание: если бы использовался только метод приемных детей (как говорилось в гл. VII, имеющий высокую разрешающую способность), то нужно было бы признать средовую природу этого стиля.

* * *

Объединение данных, полученных на группах родственников раз­ных степеней родства, и использование адекватных такой экспери­ментальной схеме методов генетико-математического анализа дает возможность получить более надежные и дифференцированные оцен­ки генетического и средового компонентов в изменчивости оценок интеллекта. В целом результаты такого анализа говорят о том, что в общих когнитивных способностях генетические влияния обнаружива­ются вполне отчетливо, отвечая в среднем примерно за 50% их вари­ативности, хотя оценки наследуемости колеблются в широких преде­лах — 0, 4-0, 8. Это означает: от 40 до 80% различий между людьми по этому признаку объясняется различиями между ними по их наслед­ственности.

Отдельные когнитивные способности исследованы несравненно менее систематично, поэтому и выводы менее надежны, Среди субте­стов IQ надежно выделить более и менее зависящие от факторов гено­типа пока не удалось, хотя намечается парадоксальная тенденция к большей наследуемости вербального интеллекта по сравнению с не­вербальным и, по-видимому, наиболее отчетливо генетические влия­ния обнаруживаются в пространственных способностях.

Психогенетические исследования не ограничиваются выделением генетического компонента в вариативности психологического при­знака. Не меньше внимания современная психогенетика уделяет и средовой составляющей. Показано, что общесемейная среда, т.е. те параметры среды, которые варьируют от семьи к семье, но одинако­вы для членов каждой семьи и потому повышают их сходство между собой, объясняет 10-40% межиндивидуальной вариативности по об­щему интеллекту. Индивидуальная среда, по разным работам, ответ­ственна за немного меньшую часть дисперсии баллов IQ (10-30%), но надо помнить, что в эту оценку входит и ошибка измерения.

Помимо общесемейной и индивидуальной среды выделяется сре­да, специфичная для разных вариантов внутрисемейных диад, при­чем ее влияние на когнитивные способности различно в разных диа­дах. Общая тенденция такова: близнецовая среда > сиблинговая > ро-дительско-детская > двоюродных родственников; эти типы сред объясняют, соответственно, 35, 22, 20, 11% дисперсии [444]. При этом влияние общесемейной среды падает к подростковому возрасту и практически исчезает у взрослых.

Важно иметь в виду, что, как уже говорилось, речь идет о мате­матическом выражении той доли межиндивидуальной вариативнос­ти, за которую ответствен данный тип средовых воздействий. Конк­ретное же психологическое содержание каждого средового компо­нента — дело специальных, скорее же собственно психологических исследований. Однако значимость сравнительных оценок средовых компонентов (которые можно получить только в психогенетическом исследовании) трудно переоценить: именно они должны указать психологу, где надо искать релевантные исследуемой черте средовые переменные (например, в особенностях общей или индивидуальной среды). В этом — один из продуктивных аспектов взаимодействия двух наук.

Глава X

ПСИХОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАМЕНТА

1. ЧТО ТАКОЕ ТЕМПЕРАМЕНТ?

К темпераменту традиционно относят формально-динамические характеристики поведения человека, «характеристики индивида со стороны динамических особенностей его психической деятельности, т.е. темпа, быстроты, ритма, интенсивности составляющих эту дея­тельность психических процессов и состояний» [118]. Черты темпера­мента определяют не столько то, что человек делает, сколько как он это делает, иначе говоря, они не характеризуют содержательную сто­рону психики (хотя, конечно, опосредованно влияют на нее).

Концепции темперамента весьма разнообразны. Начало его изу­чения обычно приписывают двум врачам — древнегреческому Гип­пократу (V-IV вв. до н.э.) и древнеримскому Галену (II в. до н.э.). Описанные ими четыре основных темперамента (холерики, сангви­ники, флегматики и меланхолики) существуют и в современных клас­сификациях. По-видимому, древним ученым удалось выделить и опи­сать очень существенные, удержавшиеся в течение веков типы чело-

IV

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ

Генетическая психофизиология — новая область ис­следований, сложившаяся на стыке психогенетики и дифференциальной психофизиологии.

Принято считать, что генотипические особеннос­ти могут влиять на поведение человека и на его психи­ку лишь постольку, поскольку они влияют на морфо-функциональные характеристики, являющиеся мате­риальным субстратом психического. Вот почему одна из главных задач генетической психофизиологии — изу­чение взаимодействия наследственной программы раз­вития и факторов окружающей среды в формировании структурно-функциональных комплексов центральной

нервной системы (ЦНС) человека и других физиоло­гических систем организма, которые участвуют в обес­печении психической деятельности.

Теоретическим основанием для постановки иссле­дований такого рода служит представление об инди­видуальности человека как целостной многоуровневой биосоциальной системе, в которой действует принцип антиципации (т.е. предвосхищения) развития. Исходя из этого принципа можно полагать, что первичный в структуре индивидуальности генетический уровень ини­циирует развитие сопряженных с ним морфологичес­кого и физиологического уровней, а те в свою очередь во взаимодействии со средой создают условия для воз­никновения психических новообразований. Таким об­разом, исследование генотипических и средовых де­терминант психофизиологических характеристик ста­новится звеном, связующим индивидуальный геном и индивидуальные особенности психики человека. От­сюда вытекает и стратегия исследований, а именно: подход к изучению детерминации индивидуальных осо­бенностей психики путем оценки роли генотипа в меж-

индивидуальной изменчивости существенных в этом плане психофи­зиологических признаков.

При такой постановке вопроса закономерным и необходимым ста­новится исследование роли факторов генотипа в формировании фи­зиологических систем организма, и в первую очередь ЦНС.

Глава XII

ГЕНЕТИКА МОЗГА: МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ И УРОВНИ АНАЛИЗА

1. РОВНИ АНАЛИЗА ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ДЕТЕРМИНАЦИИ ЦНС

При изучении строения и работы ЦНС как относительно самосто­ятельные выделяются следующие уровни анализа: клеточный, мор-фофункциональный и системный. Каждый уровень имеет собствен­ные объекты исследования и изучает присущие этим объектам законо­мерности функционирования. Соответственно вопрос о роли генотипа в формировании ЦНС также должен рассматриваться применительно к трем перечисленным уровням. Первый связан с генетической детерми­нацией функций клеточных элементов и нервной ткани, второй — мор­фологических и функциональных особенностей отдельных образований, из которых состоит головной мозг, третий — организации функцио­нальных систем, лежащих в основе поведения и психики.

НЕЙРОННЫЙ УРОВЕНЬ

«Строительные блоки» нервной системы — нервные клетки (ней­роны). Главной особенностью нейронов является способность наруж­ной мембраны генерировать нервные импульсы и через особое обра­зование — синапс — передавать информацию от одного нейрона к другому. Импульс передается через синапс с помощью особых биохи­мических веществ-посредников (медиаторов). Синапсы и медиаторы могут быть как возбуждающие, так и тормозные. Предположительно мозг человека содержит 10¹¹ нейронов, причем по своей организации и функциональному назначению нервные клетки обнаруживают чрез­вычайное разнообразие. Нейроны химически, морфологически и фун­кционально специализированы.

Как и любая живая клетка, каждый нейрон в ЦНС реализует гене­тически обусловленную программу жизнедеятельности, выполняя предназначенные ему задачи: обработку приходящих возбуждений и генерацию собственного ответа. Для выполнения данных задач он нуж-

дается в ресурсах, а для пополнения ресурсов (запасов нейроактив-ных веществ, «расходующихся» в процессах жизнедеятельности) не­обходим определенный уровень их синтеза. Принято считать, что все эти процессы находятся под контролем генотипа.

По современным представлениям, функциональная специализа­ция нейронов складывается на молекулярно-генетическом уровне. Она проявляется: во-первых, в формировании особых молекулярных об­разований на поверхности нейрона (хеморецепторов), которые обла­дают избирательной чувствительностью к действующим на нейрон медиаторам и другим биологически активным веществам; во-вторых, в особенностях секреторного аппарата нейрона, который обеспечива­ет синтез медиаторов и соответствующих ферментов. Биохимическая специализация возникает в результате взаимодействия генетической программы нейрона и той информации, которая поступает из его внешнего окружения [7, 80, 119, 126].

Однако подобные представления в значительной степени априор­ны, потому что конкретные генетические механизмы, контролирую­щие жизнедятельность нейронов и нервной системы в целом, еще далеко не изучены. По некоторым данным, в мозге экспрессируется не менее 2500 генов, но так или иначе охарактеризованы около 5% от этого числа.

Каждый нейрон, имея, как и любая другая клетка, ядерный аппа­рат, несет в себе полную генетическую информацию о морфофунк-циональных особенностях организма, но в нейронах, как и в других клетках организма, активируется лишь часть генетической информа­ции. Однако число экспрессируемых в нейронах генов резко превыша­ет число генов, экспрессируемых в клетках других тканей организма. Мощность работы генетической информации в нейронах доказывает­ся методом ДНК-РНК-гибридизации и путем прямого анализа синте­зируемых белков [139].

Метод ДНК-РНК-гибридизации позволяет оценить число участков ДНК, с которых в клетках данной ткани считывается генетическая информация. Для этой цели из клеток выделяется полный набор молекул информационной РНК, которые списаны с функционирующих участков ДНК, т.е. со всего набо­ра экспрессированных генов. В смеси с полным набором ДНК из данных клеток выделенные молекулы информационной РНК вступают в комплемен­тарные сочетания (гибридизируются) с гомологичными им участками ДНК. Определяя объем набора участков ДНК, вступающих в гибридизацию, можно судить об активности генома.

Показано, что молекулы информационной РНК, выделенные из клеток соматических тканей (печень, почки), вступают в гибридиза­цию с относительно небольшим объемом ДНК (около 4—6%). Это свидетельствует о том, что сравнительно небольшая специализиро­ванная группа генов обеспечивает специфические особенности сома-

тических тканей. В то же время для тканей мозга аналогичное число намного выше. По разным данным, оно колеблется в довольно широ­ких пределах, в среднем составляя около 30%, т.е. в несколько раз больше, чем в любом другом органе. Более того, в нервных тканях разных отделов мозга, по-видимому, экспрессируется различное чис­ло генов. Есть основания полагать, что наибольший объем экспресси-руемых генов характерен для филогенетически молодых отделов моз­га, в первую очередь для областей коры, связанных с обеспечением специфически человеческих функций. Так, установлено, что в клет­ках ассоциативных зон коры больших полушарий экспрессируется приблизительно 35, 6% уникальных последовательностей ДНК, а в клетках проекционных зон — 30, 8% [26, 139]. Не исключено, что имен­но различия в объеме экспрессируемой генетической информации лежат в основе функциональной специализации разных отделов мозга.

Одной из наиболее поразительных особенностей нервной систе­мы является высокая точность связей нервных клеток друг с другом и с различными периферическими органами. Создается впечатление, что каждый нейрон «знает» предназначенное для него место. В процес­се формирования нервной системы отростки нейронов растут по на­правлению к своему органу — «мишени», игнорируя одни клетки, выбирая другие и образуя контакты (синапсы) не в любом участке нейрона, а, как правило, в его определенной области. Особенно зага­дочной выглядит картина того, как аксонам (главным отросткам ней­рона, через которые распространяются возникшие в нейроне импуль­сы) приходится протягиваться на значительные расстояния, изме­нять направление своего роста, образовывать ответвления прежде, чем они достигнут клетки-«мишени».

В основе столь высокой точности образования связей лежит прин­цип химического сродства, в соответствии с которым большинство нейронов или их малых популяций приобретают химические различия на ранних этапах развития в зависимости от занимаемого положения. Эта дифференцированность выражается в наличии своеобразных хи­мических меток, которые и позволяют аксонам «узнавать» либо ана­логичную, либо комплементарную метку на поверхности клетки-«ми-шени». Предполагается также, что в этом процессе важную роль игра­ют топографические взаимоотношения нейронов и временная последовательность созревания клеток и их связей [83].

Согласно современным представлениям, значительную роль в про­цессах развития нервной ткани играет временной режим экспрессии генов, тесно связанный в своих механизмах с процессами межткане­вых и межклеточных взаимодействий. Считается, что именно точные сроки экспрессии специфических генов детерминируют формирова­ние специфического соотношения определенных медиаторных или гормональных продуктов в конкретные периоды развития. Жесткая временная последовательность экспрессии генов лежит и в основе фор-

мирования морфологических особенностей мозга — структур и связей между ними.

Методом ДНК-РНК-гибридизации было показано, что в онтоге­незе по мере формирования нейрона возрастает объем активирован­ной генетической информации. Данные, полученные путем гибриди­зации общей ДНК с молекулами информационной РНК, показали, что по мере роста усиливается активность, сложность генных эффек­тов в нейронах. У эмбриона человека в возрасте 22 недель в нейронах активны около 8% генов, а в нейронах взрослых — 25% и более [139].

Еще одной важной особенностью ранних этапов развития ЦНС является генетически обусловленная избыточность в образовании ко­личества нейронов, их отростков и межнейронных контактов. Говоря другими словами, нейронов в ходе эмбриогенеза мозга возникает зна­чительно больше, чем это характерно для взрослого индивида. Более того, формирующиеся нейроны образуют заведомо большее, чем тре­буется, количество отростков и синапсов. По мере созревания ЦНС эта избыточность постепенно устраняется: нейроны, оказавшиеся не­нужными, их отростки и межклеточные контакты элиминируются. Гибель (выборочная элиминация) лишних нейронов, так называе­мый апоптоз, служит устранению избыточных отростков и синапсов и выступает как один из способов «уточнения» плана формирования нервной системы. Кроме того, гибель нейронов ограничивает и тем самым контролирует рост числа клеток. Она необходима для установле­ния соответствия количества клеток в популяциях нейронов, связан­ных друг с другом. Апоптоз — активный процесс, реализация которо­го требует активации специфических генов.

Избыточность и элиминация нейронов выступают как два сопря­женных фактора, взаимодействие которых способствует более точной координации и интеграции растущей нервной системы.

У человека интенсивный и избыточный синаптогенез (образование кон­тактов между нейронами) происходит в течение первых двух лет жизни. Ко­личество синапсов в раннем онтогенезе значительно больше, чем у взрос­лых. Постепенно уменьшаясь, их число доходит до типичного для взрослых уровня приблизительно к 7-10 годам. Сохраняются же (это существенно) именно те контакты, которые оказываются непосредственно включенными в обработку внешних воздействий, т.е. под влиянием опыта происходит про­цесс избирательной, или селективной, стабилизации синапсов. В силу того, что избыточная синаптическая плотность рассматривается как морфологи­ческая основа усвоения опыта, эти данные свидетельствуют о высокой по­тенциальной способности к усвоению опыта детей раннего возраста. Кроме того, можно полагать, что воспринимаемый благодаря этому на данном воз­растном этапе опыт, образно говоря, «встраивается» в морфологию мозговых связей, в известной мере определяя их богатство, широту и разнообразие.

С другой стороны, гипотеза генетического программирования пред­полагает, что специфическое химическое «сродство» между оконча-

ниями аксонов и постсинаптической клеткой генетически запрограм­мировано и однозначно приводит к формированию стабильных меж­клеточных контактов и связей. Однако число синапсов ЦНС человека оценивается цифрой 1014, в то время как геном содержит лишь 106 ге­нов. Таким образом, маловероятно, что специфичность каждого от­дельного синапса программируется отдельным геном или его опреде­ленным участком. Более рациональным выглядит предположение, что одним или несколькими генами кодируется медиаторная специфич­ность нейронов, а их рост до органа-«мишени» контролируется одним общим регуляторным механизмом. Такой эпигенетический механизм мог бы производить тонкую настройку связей нейронной сети. Однако реальные механизмы этого процесса пока не известны.

В заключение можно сказать, что исследования функций генети­ческого аппарата нейрона и нервной системы в целом находятся в начальной стадии. Тем не менее с начала 90-х годов XX в. ведется систематическая работа по составлению всеобъемлющего каталога генов, активных в мозге человека.

Очевидно, на этом пути еще предстоят значительные открытия, которые, предположительно, будут связаны с решением следующих вопросов:

- Какая часть генов из числа всех генов, экспрессирующихся в мозге, является «мозгоспецифической», т.е. активирующейся только в мозге?

- Имеют ли «мозгоспецифические» гены общие черты, отличаю­щие их от генов, которые активны в других тканях?

- Существуют ли особенности в составе мРНК нервных клеток разных типов?

Как осуществляется регуляция экспрессии «мозгоспецифичес-ких» генов?

- Каковы структура и функции белков, кодируемых «мозгоспе-цифическими» генами?