Как муравьи, мыши и обезьяны помогают изучить влияние стресса

Профессор маркетинга бизнес-школы Wharton Michael Platt и профессор биологии Университета Пенсильвании Shelley Berger проводят совместные исследования о влиянии стресса на людей.

Стресс наблюдается повсеместно и случается в жизни людей все чаще и чаще. Хронический стресс мы испытываем на работе, при нехватке денег, в отношениях с другими людьми. Все это приводит к беспокойству, депрессии, другим проблемам.

Исследования профессора Shelley Berger фокусируются на эпигенетике. «В последнее время мы очень заинтересовались работой человеческого мозга. А причина этому – муравьи. У нас есть муравьиная лаборатория в Perelman School of Medicine в Университете Пенсильвании. Мы исследуем поведение муравьев. Муравьи – отличный образец для изучения поведения. Недавно мы заинтересовались поведением мышей, эпигенетикой в мозге», — говорит Shelley Berger.

Эпигенетика – изучение того, как окружающая среда влияет на способ выражения генов. Мы как правило думаем о мутациях, влияющих на гены и экспрессии генов. Но эпигенетика – изучение того, как окружающая среда может влиять на способ включения или выключения генов без мутации. А стресс как раз идет из окружающей среды и может привести к изменениям в мозге. Пост-травматическое стрессовое расстройство (post-traumatic stress disorder, PTSD) – отличный тому пример.

Профессор маркетинга бизнес-школы Wharton Michael Platt изучает поведение людей длительное время и проявляет интерес к тому, как гены влияют на развитие структуры и функций мозга и нервной системы. «Одни и те же гены в одном и том же теле в различной окружающей обстановке приводят к разным результатам. Например, если вы ощущаете поддержку в семье, вы в лучшей степени будете отвечать на стресс, поступающий из окружающей среды. Но если вы живете один без социальной поддержки, то в данном случае событие, вызвавшее стресс, окажет на ваше тело и мозг большее влияние», — отмечает Michael Platt.

Как исследования помогают лучше понять человеческий мозг и как мозг реагирует на стресс из окружающей среды? Shelley Berger изучала поведение мышей в течение последних 5 лет. Оказывается, мышей можно ввести в состояние стресса. Существует способ fear conditioning. Вы подвергаете мышь стрессу и затем изучаете, что происходит с ее мозгом. Как такой способ влияет на процесс обучения и память? «Мы работали с мозгом умерших людей, страдавших нейро-дегенерацией, вызванной болезнью Альцгеймера, и разработали ряд методологий для изучения частей мозга. Людей изучать сложно, поскольку люди — не животные, на которых можно проводить опыты. Основываясь на результатах экспериментов с мышами, мы подумали, что скрещивание способа fear conditioning в случае с мышами и PTSD в случае с людьми может быть очень интересным. Мы связались с человеком, у которого был био-банк данных людей, страдающих PTSD. Мы можем использовать методы, используемые при работе с мышами, затем отточить их на мозге умерших людей и посмотреть на PTSD людей. Michael Platt со своим исследованием обезьян заполнил среднюю часть данного процесса», — говорит профессор Shelley Berger.

У мышей и людей в прошлом был общий предок, задолго до появления общего предка людей и обезьян. Поэтому, человеческий мозг и мозг обезьян более похожи друг на друга, чем мозг человека и мозг мыши. Существуют некоторые аспекты поведения, которые схожи у людей и обезьян, и которые менее выражены у мышей.

«Обезьяны дают нам возможность посмотреть на такие проблемы, как социальная поддержка, и как это может помочь в случае появления конкуренции в социальной среде. Это очень отличается от ситуации с мышами. Люди и обезьяны живут в группах. Таким образом можно сделать что-либо, что нельзя сделать в одиночку, например, ускользнуть от хищников или выгнать другие группы и получить ресурсы. С другой стороны, когда вы живете в группе, вам нужно конкурировать с каждым членом группы. И это источник стресса, который легко определить», — отмечает Michael Platt.

Люди – не подопытные животные, мы точно не знаем, какова полная картина социальной ситуации, в которой они находятся. Обезьян изучать проще и ученые наблюдают за ними постоянно. С Michael Platt работают ученые, которые наблюдают за обезьянами в естественной среде. Они точно знают, какое место занимают обезьяны в социальном спектре. О людях такое мы знать не можем. Чтобы получить информацию о бэкграунде людей, нужно собрать много метаданных, а люди – не подопытные животные. Мы не можем их контролировать и все знать.

Популяция обезьян, которую изучает команда Michael Platt, эволюционирует. В данной популяции индивидуумы могут свободно сражаться друг с другом, убегать, размножаться. Некоторые обезьяны делают это лучше, чем другие. Это означает, что независимо от того, какими чертами они обладают, черты, которые позволяют им проявлять стресс, создавать союзы и связи можно передать следующему поколению. Данные изменения со временем видны в популяции обезьян. Такое почти невозможно рассмотреть в людях.

Michael Platt упоминает новый отчет, в котором проанализировано невероятное увеличение уровня депрессии и беспокойства, главным образом, у подростков после появления смартфонов в 2000-х годах. «Здесь просматривается связь с окружающей нас технологической средой. Это приводит к разрыву с социумом, а ведь социальная поддержка играет важную роль. Если у вас ее нет, то дела идут из рук вон плохо», — говорит Michael Platt.

Муравьи являются отличной моделью сложных социальных взаимодействий, таких моделей в мире всего несколько. Именно поэтому медицинская школа Университета Пенсильвании поддерживает работу муравьиной лаборатории.

«Результаты исследования с мышами мы распространяем на муравьев и хотели бы распространить на обезьян и людей. Мы сделали открытие, что механизм производства одного из химических элементов, помещенный на гены для их регулирования, ассоциируется с генами. Фермент создает данный химический элемент и этот фермент может быть ингибирован. Мы думаем, что если ингибируем этот фермент, то можем вносить изменения в процесс обучения и памяти мышей. Именно такие типы экспериментов можно проводить с мышами. Но их нельзя проводить с обезьянами, поскольку обезьяны — слишком сложные существа», — отмечает Shelley Berger.

Исследователям интересно, можно ли подобный ингибитор применить к людям. Здесь речь идет не о стрессе от смартфонов, а о вещах, которые в самом деле мешают способности людей функционировать.

Можно представить, что кто-нибудь разработает специально лекарство. Если, например, ветераны войны, пережившие сильный стресс, примут данное лекарство в нужном месте и в нужное время, оно поможет блокировать формирование плохих воспоминаний.

Еще один способ борьбы со стрессом – попытка уменьшить стресс еще до того, как он приведет к чему-то серьезному. Здесь мы говорим о хроническом стрессе, а не о сильном стрессе. Можно ли его предупредить? В этой связи люди изучают различные возможности, например, улучшение социальных связей, медитацию, различные упражнения. Мы знаем, что это действительно хорошие вещи, но только не знаем, как они работают.

«В обезьянах восхищает то, что среди них есть личности, как и у людей. Пять самых больших инструментов исследования личности, которые можно применить к людям, можно применить и к обезьянам. Мы это проделали и установили, что личности обезьян не меняются со временем. Робкая и беспокойная 6-ти месячная обезьяна будет такой же робкой и беспокойной, когда повзрослеет. Обезьяна, которая в молодости слишком смелая и агрессивная, такой же и останется в зрелом возрасте. Но это верно не на 100 % и не определяется на генетическом уровне. Возможно, 25-50 % — чистая генетика, а остальное – влияние окружающей обстановки. Поэтому это так важно», — говорит Michael Platt.

Фото на главной странице: Michael Platt, Twitter.