Молекулярные основы человеческих эмоций
Химию всегда интересовала
живая материя. Уже в начале XIX в.
этот интерес послужил причиной первого
разделения химии – на химию неорганическую
и органическую. Вскоре возникает потребность
в более специализированной области знания
– науке о молекулярных основах жизни,
биохимии. Биохимики смогли выяснить химические
основы важнейших биологических процессов,
общие принципы функционирования живых
организмов, расшифровать генетический
код. Все это наряду с революционными открытиями
в химии в конце XX – начале XXI в. позволяет
поставить вопрос о химических основах
не только физиологических процессов,
но и психической жизнедеятельности животных
и человека. Современная химия в состоянии
рассмотреть такие человеческие свойства,
как любовь, привязанности, секс, сны и
хорошее самочувствие. Подготовлен путь
для разрешения вопросов о том, как химические
вещества, их взаимодействия и превращения
управляют человеческими эмоциями. В данной
статье будет продемонстрирована удивительная
связь этой проблемы с системой взглядов
алхимиков, которые предполагали, что
с наличием каждого химического вещества
связана определенная психическая форма,
и наоборот.
Итак, начнем увлекательное
путешествие в мир молекул,
управляющих эмоциями человека.
Рис. 1. Схематическое
изображение человеческого
Феромоны
Феромоны – молекулы,
управляющие половой жизнью и всеми другими
коммуникациями в жизни насекомых. Заметную
роль они играют и в жизни высших организмов
– млекопитающих, и, разумеется, человека.
Хотя химические детали чувств еще не
изучены, многое говорит о том, что они
регулируются благодаря генетически детерминированному
паттерну (образцу) и специфическим веществам,
вырабатываемым мозгом. Например, согласно
новейшим исследованиям [1], индивидуумы
с разными аллелями гена, кодированного
транспортными протеинами нейротрансмиттера
серотонина (рис. 2), в амигдале, области
мозга, ответственной за управление эмоциями
(рис. 1), демонстрируют разные примеры
активности.
Гиперактивность
амигдалы приводит к постоянному чувству
страха, причем даже в совершенно безопасных
ситуациях [1]. Наш мозг снабжен системой
химических кабелей. Коммуникации между
нервными клетками могут осуществляться
быстрыми или медленными синаптическими
трансмиссиями (рис. 4). При быстром модусе
(1 мс) можно говорить о возбудительном
механизме нейротрансмиссии. В медленном
модусе (от 100 мс до минуты) генерируются
вторичные трансмиттеры, приводящие к
различным биохимическим реакциям. Оба
механизма связаны друг с другом. За изучение
медленного модуса в 2000 г . была присуждена
Нобелевская премия по медицине [2]. Одни
из нейрохимикатов являются нейротрансмиттерами,
другие – нейромодуляторами, регулирующими
активность нейротрансмиттеров, третьи
– гормонами. Нейрохимикаты действуют
иногда в одиночку, иногда – в комбинации
с нейромодуляторами и другими нейротрансмиттерами,
а иногда и каскадами, что приводит к высвобождению
вторичных транспортных веществ, переносящих
сигнал о непосредственном запуске того
или иного процесса.
Молекулы либидо
и симпатии
Согласно новейшим
исследованиям, химикат мозга (иными
словами, вещество, производимое мозгом)
2-фенилэтиламин (РЕА, рис. 2) является нейротрансмиттером
и нейромодулятором либидо и энергии межличностных
отношений; выделение РЕА повышает эмоциональную
теплоту, симпатию, сексуальность и чувство
психической энергии. Он связан также
со способностями бегунов на длинные дистанции
[3]. Хотя РЕА часто действует вместе с такими
нейротрансмиттерами, как допамин (2) и
серотонин (3), тем не менее, его действие
в эмоциональной области единственно
в своем роде. Для РЕА совсем недавно [4]
был идентифицирован специфический рецептор,
локализованный в амигдале.
Своеобразно также
короткое время жизни РЕА (
Рис. 2. Молекулы эмоций
Влияние РЕА на поведение
человека принято объяснять на основе
гипотезы (называемой психохимической
гипотезой), тесно связанной с самовлюбленностью
[5]. Несмотря на спекулятивность этой связи,
психохимическая гипотеза позволяет разработать
по меньшей мере путеводные аспекты, касающихся
роли РЕА в регулировании аффектов. Уолш
[6] очень наглядно описывает активность
РЕА: «Если мы встречаем кого-либо, кто
нам нравится, the whistle blows at the PEA factory. Мы,
люди, судим о привлекательности партнера
или партнерши в первую очередь по оптическому
впечатлению, а не по запаху или осязанию,
как большинство млекопитающих. Романтическая
любовь может вспыхнуть буквально с первого
взгляда. Таково начало библейской истории
о Давиде и Вирсавии: «Однажды под вечер,
Давид, встав с постели, прогуливался на
кровле царского дома и увидел с кровли
купающуюся женщину, а та женщина была
очень красива».
Синтез РЕА
в мозгу и его распределение
по всей нервной системе
Молекулы счастья
Психохимическая гипотеза
отводит и другим нейротрансмиттерам
роли в распределении психобиологической
энергии. К мощным нейротрансмиттерам
относятся эндорфины, продуцируемые в
гипоталамусе, в стволе головного мозга
и в гипофизе. Эндорфины – это нейропептиды
(например, b-эндорфин, наиболее эффективный
из эндорфинов, содержит 31 аминокислотный
остаток), выступающие в роли естественных
болеутоляющих веществ в нашем организме.
Они действуют как естественные опиатные
рецепторы, приводящие к анальгезии (снятие
болевой чувствительности) и к чувству
блаженства. Согласно психохимической
гипотезе [7], они все же определенно ответственны
также и за сохранение долговременных
отношений. После первой фазы влюбленности
организм нуждается в высоких концентрациях
РЕА, чтобы сохранить первое восторженное
чувство; но с течением времени влюбленность
постепенно проходит… Если бы все этим
и ограничивалось, то любовь существовала
бы только в романах и балладах! К счастью
мозг, будучи чрезвычайно искусным химиком,
производит также и эндорфины, которые
и ответственны за долговременное чувство.
Всегда, когда мы встречаем любимого партнера,
наш мозг выделяет дозу эндорфинов, проникающих
во все органы нашего тела, и мы ощущаем
чувство уверенности, спокойствия и блаженства.
Сильная, почти физическая боль утраты
любимого партнера связана, согласно этой
модели, возникать при внезапной остановке
эндорфинного механизма.
Молекулы, обусловливающие
манеру поведения и настроение
РЕА только один из нейроаминов,
которые можно считать молекулами эмоций.
На рис. 2 приведены и другие, например
допамин (2), который производится в вентральной
оболочке мозга из тирозина и выделяется
в передней коре головного мозга.
Эта молекула
определяет зависящие от
Серотонин (3) образуется
из триптофана глубоко в стволе головного
мозга и транспортируется затем к нервным
окончаниям. Это – «молекула настроения»,
ответственная за душевное равновесие
и внутреннюю антидепрессию. Проблемы
в цикле серотонина ведут к хроническим
болям, депрессиям, синдрому Альцгеймера,
синдрому Паркинсона и апоплексии.
Недостаток серотонина
может, кроме того, привести к агрессии
(в том числе и сексуальной), шизофрении,
а также вызвать постоянную потребность
в сладостях и углеводах. Нормальный уровень
серотонина соответствует уравновешенной
личности, тогда как повышенное его содержание
сопряжено с пугливостью. Серотонин содержится
в бананах и помидорах. Но и в этом случае
прием этого нейроамина с продуктами питания
не ведет к повышению его содержания в
мозгу, потому что серотонин, как и РЕА,
быстро разрушается энзимами (посредством
МОАА).
Молекулы стресса
Приведенные на рис.
2 адреналин (4) и норадреналин (5) известны
также под названием эпинефрин и норэпинефрин.
Это гормоны стресса, подготавливающие
наш организм к напряженной деятельности.
Адреналин выделяется в сердцевине надпочечников
и повышает уровень глюкозы в крови, чтобы
подготовить энергию, необходимую для
напряженных заданий и борьбы с опасностью.
Норадреналин – нейротрансмиттер, активируемый
вместе с адреналином в стрессовых ситуациях.
Вместе с РЕА и допамином он также необходим
для поддержания жажды жизни.
Соединение (6) на
рис. 2 – это галлюциноген мескалин.
Подобие со свойственными самому организму
«фармацевтическими препаратами» очевидно.
Такое сходство поднимает новый вопрос
– о «реальности» эмоций – вне зависимости
от их неповторимости как химических моторов.
Окситоцин – молекула
верности?
Здесь уместно упомянуть нейропептид, играющий определенную роль в психохимической гипотезе: окситоцин (7), рис. 3. Это нонапептид, который производится в гипофизе. Окситоцин – первый натуральный пептид, который удалось синтезировать в лаборатории и благодаря этому изучить химическое происхождение психобиологических потоков энергии. В теле женщины окситоцин вызывает в конце беременности контракции матки и, тем самым, родовые схватки. Кроме того, он стимулирует приток молока при кормлении грудью. Как показывают опыты на лабораторных животных, окситоцин способствует сексуальному поведению и спариванию. Отсюда возникла гипотеза, что он является молекулой, ответственной за верность и человеческое стремление к контактам, нежности и надежности. Простого поглаживания затылка или шеи достаточно, чтобы возникло приятное ощущение, вызванное окситоцином. Чувство усилится, если партнер принимает поглаживания. Возможно, речь идет об эволюционном химическом механизме стремления к общности, принадлежности к коллективу.
Рис. 3. Молекулы радости
и благополучия
У женщин окситоцин
играет другую важную роль – повышение
его содержания при кормлении
вызывает чувство умиротворения
и истомы, что усиливает связь
матери и ребенка; увеличение его
содержания при сексе приводит к
оргазму женщины. Итак, окситоцин
регулирует «химическую самоотдачу»
и вызванные ею приятные ощущения.
Монооксид азота – естественная
виагра!
Оргазм мужчины
нацелен на эякуляцию, которая
химически управляется и
Но NO очень важен
также в механизме долговременной памяти
(усиление длительности, LTP) [9]. В процессе
вспоминания забытого материала NO функционирует
как нейромодулятор, помогающий NMDA-рецептору
(NMDA – N-метил-D-аспартат) L-глютамата повысить
в клетках концентрацию ионов Ca2+. Это приводит
к повторяющимся образцам нейрональной
разрядки клеток – ячеек памяти LTP. Знание
того, что эрекция и память требуют обратных
потоков ионов Ca2+, можно воспринимать
с определенной долей юмора…
На рис. 3 представлено
также синтезированное в
Следует заметить,
что свободный монооксид азота, в отличие
от РЕА, содержащегося в продуктах питания,
очень токсичен – вызывает необратимые
изменения в тканях, главным образом, органов
дыхания. Смешиваясь с кислородом воздуха,
NO быстро окисляется.
Образовавшийся
диоксид азота, соединяясь с
водой, дает смесь азотной и
азотистой кислот, обе из которых
крайне агрессивны к молекулам
животной ткани.
Учитывая близость
электронного строения NO и монооксида
углерода – СО – (катион NO+ и СО изоэлектронны),
можно предположить, что СО также играет
определенную регуляторную роль в организмах.
В праисторическую эпоху, когда атмосфера
была богата СО, зарождение определенных
биологических механизмов на этой ранней
стадии развития жизни вполне могло обуславливаться
этой молекулой. Поэтому неудивительно,
что совсем недавно [14] было обнаружено,
что СО имеет ряд важных биологических
функций. Организм человека продуцирует
3 – 6 мл СО в день, причем определенные
воспалительные процессы (а также патологические
состояния) могут значительно увеличить
это количество. Исследования функций
СО в организме человека находятся еще
в начальной стадии, но уже сейчас известна
роль СО как регулятора кровяного давления
при стрессах и нейрональной защиты при
апоплексии и болезни Альцгеймера. Эндогенный
СО играет, по всей вероятности, важную
роль в управлении плацентарных васкулярных
функций, подавляет эндотоксический шок,
отторжение тканей при трансплантации
органов, защищает от гипероксидоза и
ишемии, септического шока и повреждения
тканей легких. Позитивное действие СО
на организм животных отражено уже в трех
патентах. Один из них описывает применение
СО-газа в медицине [15], другой касается
применения как СО, так и хлористого метилена
(CH2Cl2, последний может метаболизироваться
в СО и служить, таким образом источником
СО), в третьем в качестве источников СО
используются карбонильные комплексы
металлов.
При стрессах
гем-оксигеназа продуцирует в организме
СО. Важную – каталитическую – роль в
последующем окислении монооксида до
СО2 играют молекулы гема, содержащие атомы
меди.
Нейротрансмиссия –
электрическая и химическая
Открытие химической
нейротрансмиссии в конце 1950-х годов минувшего
века имело следствием смену парадигмы
«электрический» на «химический мозг».
Нейротрансмиттеры являются носителями
информационных потоков между нервными
клетками, посредством которых передаются
приказы от мозга к телу и информация от
тела и внешних раздражителей к мозгу.
В любое время для этой коммуникации доступно
около 100 миллиардов нервных клеток, обеспечивающих
два прототипических механизма – быстрые
ионные токи и медленные биохимические
каскады, причем всегда имеется комбинация
обоих механизмов.
В спокойном
состоянии нервные клетки
Рис. 4. Возбуждение
и торможение нервной клетки осуществляют
нервные волокна, образующие синапсы
на ее поверхности.
Вверху (1) двигательный
нейрон в состоянии покоя.
Рис. 5. Схематическое
изображение синапса (Из [23].)
Выполнив задание,
молекулы нейротрансмиттеров должны
вернуться к нервным окончаниям, из которых
они ранее освободились, в противном случае
они за счет ингибирования супероксид-дисмутазой
произведут радикалы, которые химически
разрушат клетку. МАО энзимы разрушают
нейротрансмиттеры, находящиеся вне рецепторов
или везикул исходной молекулы. Вновь
синтезируются нейротраснмиттеры в мозгу
с помощью специфических биохимических
реакций. В связи с возвращением серотонина
к пресинаптической ячейке было сделано
открытие, что транспортный протеин, переводящий
серотонин через синаптическую щель, кодируется
геном, представленным двумя аллелями,
каждый из которых продуцирует только
половину всех транспортных протеинов.
Частая нейротрансмиссия посредством
молекул серотонина проявляется прежде
всего в мозгу как гиперактивность амигдалы,
что порождает постоянную пугливость
и чувство страха. Существует бросающаяся
в глаза связь между изоформами одного
гена, эффективностью транспорта отдельных
мозговых молекул и различием реакций
человека на эмоциональное раздражение.
Понимание химических
основ нейротрансмиссии дает возможность
синтеза веществ, предназначенных для
управления нейротрансмиттерами. Например,
прозак (prozac) – антидепрессант, нацеленный
на серотонин, блокирует возврат серотонина
в пресинаптическую клетку, так что даже
небольшие количества имеющегося серотонина
вновь попадают в рецепторы и вызывают
разрядку. Редукс (Redux, средство против
тучности, изъятое недавно с рынка в связи
с нежелательным побочным действием) нацелен
на везикулы пресинаптичепской ячейки
и приводит к увеличению транспорта серотонина.
Исследования
химиков показали, что, например,
ацетилхолин и серотонин своими
положительными окончаниями прикрепляются
к рецептору, тогда как с ароматическими
циклами аминокислот триптофана и тирозина
образуют своеобразные p-комплексы [10].
Таким образом, взаимодействие между нейротрансмиттерами
и ионными каналами рецепторов в высшей
степени химически специфично. Можно было
бы предположить, что эти взаимодействия
– и обусловленные ими эмоциональные
функции – кодированы для нейротрансмиттеров
подобно ДНК или протеиновым синтезам,
но в действительности Н-мостики не играют
в этом существенной роли.
Зрительное восприятие
Всеобщая пригодность механизма нейротрансмиссии в природе и открытие троичности: ген – нейротрансмиссия и мозговой образ – черты характера – убеждают в том, что, несмотря на высокую сложность биокомплексов, чудесные человеческие свойства в своей основе все же очень просты. Информационные потоки между бессознательным (телом) и сознательным доменами (мозгом) биосистемы управляются молекулярными переключателями с помощью слабых взаимодействий и конформационных изменений. Даже поведение при обучении и изменения поведения в индивидуальной жизни основаны на химических реакциях. Короче говоря, общая эмоциональная, сенсорная и интеллектуальная система, которую мы называем человеком, имеет молекулярный базис.
Рис. 6. Конфигурация
светочувствительного хромофора родопсина
в основной (невозбужденной) фазе (выделена
цис-конфигурация при двойной связи)
Наш внутренний
визуальный мир определяется
взаимодействием одной
Наше знание
форм и врожденное чувство
прекрасного является
Зарождение психохимии?
Вновь и вновь
познаем мы азбучную истину, что
человеческие свойства имеют
химическую основу. Мы говорим
о молекулах, слабых
Проницательный
читатель мог бы предположить,
что все вышеизложенное
Наиболее показательно
действие эндорфинов. Это поистине
«молекулы счастья». Если уподобить счастье
надежно запертому сейфу, то эндорфины
– ключи к нему. Сейф можно взломать –
это происходит при попытке добиться блаженного
состояния с помощью алкоголя – или подобрать
к нему отмычку – таково действие наркотиков.
Но при прекращении их действия индивидуум
испытывает раскаяние, словно чувствуя,
что доступ к счастью был получен незаслуженно.
По совершению правильных, благородных
поступков мозг синтезирует эндорфины,
что вызывает ощущение счастья. Парадоксально,
но факт – мозг их синтезирует словно
по указанию свыше. Невольно напрашивается
мысль, что это подтверждает сформулированный
впервые в Упанишадах субстанциональный
закон кармы – Правритти [17]. Правритти
– общий термин для обозначения действия
закона морального воздаяния. И не следует
думать, что возможность такого закона
может быть признана только в рамках теологии.
В конце XIX века европейская наука «открыла»
бессознательное как основу нашей психики.
Но вот что пишет по этому поводу величайший
мыслитель XX века Шри Ауробиндо Гхош: «Становится
очевидным, что то, что мы знаем о самих
себе, нашем теперешнем сознательном существовании,
является только представительным образованием,
поверхностной активностью, меняющимся
внешним результатом огромной массы скрытых
существований. Наша видимая жизнь и деятельность
в этой жизни являются не более чем серией
многозначительных выражений, но Тот,
Кто пытается выразиться, не находится
на поверхности; наша сущность является
нечто гораздо большим, чем это кажущееся
наружное существо, за которое мы себя
выдаем…. Мы сможем познать его, если пойдем
по ту сторону, ниже, выше, в его глубины…
(как здесь не вспомнить Ф. М. Достоевского,
который писал, что человек находится
между двумя безднами и в его воле стремится
ввысь или опускаться вниз. – Прим. автора)
...Ниже нашего наиболее темного физического
сознания находится подсознательное существо,
– темное, небольшое в своих движениях,
капризное и почти фантастически неразумное,
но чрезвычайно могущественное для земной
жизни, – в котором, как в скрывающей и
поддерживающей почве, находятся все образцы
спрятанных семян, которые пустят побеги,
необъяснимые для нас, на нашу поверхность,
и в которую мы постоянно бросаем свежие
семена, затягивающие наше прошлое и влияющие
на будущее… Над нашим человеческим умом
находятся еще более высокие пределы Сверхсознания,
к которому и от которого тайно исходят
влияния, силы, связи, являющиеся источником,
определяющим вещи здесь» [18].
Вероятно, к понятию
«Сверхсознание» Шри Ауробиндо ближе
всего понятия «видового сознания» Артура
Шопенгауэра и «коллективного бессознательного»
Карла Густава Юнга [19]. Последний считает,
что координация психических и физических
процессов в живом организме должна пониматься
не как причинно-следственная связь, а
как синхронистический феномен (термин
«синхронистичность был введен впервые
в увидевшей свет в 1952 г . книге К. Г. Юнга
и нобелевского лауреата, физика-теоретика
Вольфганга Паули «Объяснение природы
и психе» [20]). Как пишет К. Г. Юнг, «предположение
о наличии причинно-следственной связи
между психе и physis приводит к выводам,
которые слабо согласуются с нашим опытом:
либо существуют физические процессы,
вызывающие психические события, либо
есть предсущая психе, которая организует
материю. В первом случае трудно себе представить,
каким образом химические процессы могут
порождать какие-либо психические процессы,
а во втором случае непонятно, каким образом
нематериальная психе может приводить
материю в какое-либо подобие движения»
[19, с. 291 – 292].
Перспективы
В отличие от химии, имеющей очень точную терминологию, нейрохимия вынуждена изъясняться менее точно, так как она балансирует между уровнем химико-механических деталей (нейротрансмиссия, области мозга и т. д.) и уровнем интегрированного опыта (депрессия, любовь, мотивация). Пропасть между этими двумя уровнями можно сравнить с двумя отдельными буквами алфавита и стихотворением. Разумеется, буквы – составные части стиха, но не каждое нагромождение букв есть стих. Преодоление этой пропасти, которое бы устанавливало связи между единицами и общностью, является насущной проблемой современной науки.
Рис. 7. Первый алхимик
и символическое изображение
единства Материи, Духа и Души, представленное
в древнейшем алхимическом трактате
алхимика Абрахама Елеазара [21]
Стоит отметить,
что такая задача является
основной в алхимии.

- Молекулярные явления в газах
- Молекулярный уровень жизни
- Молибден
- Молибден: свойства, происхождение и производство
- Молиньё, Питер
- Моллюски
- Моллюски
- Молекулярные зонды
- Молекулярные зонды
- Молекулярные кристаллы. Кристаллы с водородной связью. Энергия решетки ионного кристалла
- Молекулярные механизмы канцерогенеза
- Молекулярные механизмы старения
- Молекулярные механизмы старения
- Молекулярные нано-технологии