Почему тебе одиноко? Нейронаука начала искать ответы.

Охота нейробиолога за одиночеством может помочь нам лучше понять цену социальной изоляции.

Задолго до того, как мир узнал о COVID-19, Кей Тай решила ответить на вопрос, который приобрел новый резонанс в эпоху социального дистанцирования: когда люди чувствуют себя одинокими, жаждут ли они социальных взаимодействий так же, как голодный человек жаждет пищи? И могли ли она и её коллеги обнаружить и измерить этот «голод» в нейронных сетях мозга?

«Одиночество - вещь универсальная. Если бы я спросил людей на улице: «Вы знаете, что значит быть одиноким?» вероятно, 99 или 100% людей скажут «да», - объясняет Тай, нейробиолог из Института биологических наук Солка. «Кажется разумным утверждать, что это должно быть концепцией нейробиологии, просто никто так и не нашел способа проверить это и соотнести это [переживание одиночества] с конкретными [типами] клеток. Это то, что мы пытаемся сделать».

В последние годы появилось огромное количество научной литературы, связывающей одиночество с депрессией, тревогой, алкоголизмом и злоупотреблением наркотиками. Растёт даже количество эпидемиологических исследований, показывающих, что одиночество увеличивает вероятность заболеть: кажется, оно вызывает хроническое высвобождение гормонов, подавляющих здоровую иммунную функцию. Биохимические изменения из-за одиночества могут ускорить распространение рака, ускорить развитие сердечных заболеваний и болезни Альцгеймера или просто лишить нас воли к дальнейшему развитию. Способность его измерять и обнаруживать может помочь выявить тех, кто находится в группе риска, и подготовить почву для новых видов [медицинских] вмешательств.

Многие предупреждают, что в ближайшие месяцы мы, вероятно, увидим, как воздействие COVID-19 на психическое здоровье проявится в глобальном масштабе. Психиатры уже обеспокоены ростом числа самоубийств и передозировок наркотиков в США, а социальная изоляция, наряду с тревогой и хроническим стрессом, является одной из вероятных причин. «Осознание влияния социальной изоляции на остальное психическое здоровье очень скоро дойдёт до каждого», - говорит Тай. «Я думаю, что воздействие на психическое здоровье будет довольно сильным и незамедлительным».

И всё же количественная оценка или даже определение одиночества - сложная задача. Настолько сложно, что нейробиологи давно избегают этой темы.

По словам Тай, одиночество по своей сути субъективно. Можно провести день в полной изоляции, в спокойном созерцании и почувствовать эмоциональное вдохновение. Или томиться в отчужденном страдании в окружении толпы, в центре большого города или в компании близких друзей и семьи. Или, если взять более современный пример, принять участие в Skype звонке с близкими в другом городе и почувствовать себя глубоко связанным - или даже более одиноким, чем в момент начала звонка.

Эта двусмысленность может объяснить любопытные результаты, полученные, когда Тай, перед публикацией своей первой научной статьи по нейробиологии одиночества в 2016 году, провела поиск других статей по этой теме. Хотя она нашла исследования об одиночестве в психологической литературе, количество статей, которые также содержали слова «клетки», «нейроны» или «мозг», было ровно ноль.

Хотя природа одиночества на протяжении тысячелетий занимала некоторые из величайших умов философии, литературы и искусства, нейробиологи давно предполагали, что вопросы о том, как оно может работать в человеческом мозге, ускользнет от их анализов, основанных на данных. Как вы количественно оцениваете опыт? И где бы вы вообще начали искать в мозгу изменения, вызванные таким субъективным ощущением?

Тай надеется изменить это, создав совершенно новое поле деятельности: оно направлено на анализ и понимание того, как наше сенсорное восприятие, предыдущий опыт, генетические предрасположенности и жизненные ситуации сочетаются с окружающей средой, создавая конкретное, измеримое биологическое состояние, называемое одиночеством. И она хочет определить, как выглядит этот, казалось бы, невыразимый опыт, когда он активируется в мозгу.

Если Тай добьется успеха, это может привести к появлению новых инструментов для выявления и наблюдения за теми, кто подвержен риску заболеваний, усугубляемых одиночеством. Это также может дать более эффективные способы справиться с надвигающимся кризисом в области общественного здравоохранения, спровоцированным COVID-19.

В поисках нейронов одиночества

Тай сосредоточилась на определённых популяциях нейронов в мозгу грызунов, которые, кажется, связаны с измеримой потребностью в социальном взаимодействии - жажда, которой можно управлять, напрямую стимулируя сами нейроны. Чтобы точно определить эти нейроны, Тай использовала методику, которую она разработала, работая постдоком* в лаборатории Стэнфордского университета Карла Дейссерота.

*Временная (1-2 года) ставка научного сотрудника после защиты диссертации. Для получения постоянной ставки или длительного контракта обычно требуется один-два постдока.

Дейссерот был пионером в оптогенетике, методике, при которой генно-инженерные светочувствительные белки имплантируются в клетки мозга; затем исследователи могут включать и выключать отдельные нейроны, просто освещая их светом через волоконно-оптические кабели. Хотя этот метод слишком инвазивен для использования на людях - помимо инъекции в мозг для доставки белков, он требует проведения оптоволоконного кабеля через череп и непосредственно в мозг - он позволяет исследователям настраивать нейроны в реальном времени, свободно перемещающихся грызунов, а затем наблюдать за их поведением.

Тай начала использовать оптогенетику на грызунах, чтобы проследить нейронные сети, участвующие в эмоциях, мотивации и социальном поведении. Она обнаружила, что, активируя нейрон, а затем идентифицируя другие части мозга, которые реагируют на сигнал, выдаваемый нейроном, возможно отслеживать дискретные сети клеток, которые работают вместе, чтобы выполнять определённые функции. Тай тщательно проследила связи миндалевидного тела, набора нейронов миндалевидной формы, который, как считается, является очагом страха и беспокойства как у грызунов, так и у людей.

Ученые давно знали, что стимуляция миндалевидного тела в целом может заставить животное съёжиться от страха. Но, проследив за лабиринтом связей между различными частями миндалевидного тела, Тай смогла продемонстрировать, что мозговой «контур страха» способен придавать сенсорным стимулам гораздо больше нюансов, чем предполагалось ранее. По-видимому, что он так же влияет на смелость.

К тому времени, когда Тай открыла свою лабораторию в Институте обучения и памяти Пикауэра Массачусетского технологического института в 2012 году, она наблюдала за нейронными связями миндалевидного тела с такими отделами, как префронтальная кора, известная как исполнительный орган мозга, и гиппокампом, местом эпизодической памяти. Цель состояла в том, чтобы построить карты связей в мозгу, на которые мы полагаемся, чтобы понять мир, осмыслить наш текущий опыт и реагировать на различные ситуации.

Она начала изучать одиночество в основном на основе интуиции. Во время поиска новых постдоков, Тай наткнулась на работы Джиллиан Мэтьюз. Будучи аспирантом Имперского колледжа Лондона, Мэтьюз сделала неожиданное открытие, когда в своих экспериментах она отделила мышей друг от друга. Социальная изоляция - сам факт одиночества - по-видимому, изменила клетки мозга, называемые нейронами DRN, таким образом, что подразумевает, что они могут играть роль в [переживании] одиночества.

Тай сразу увидела варианты. «О, чёрт возьми, это невероятно!» - подумала тогда. То, что признаки социальной изоляции можно отнести к определённой части мозга, всё объяснило. «Но где это и как бы вы его нашли? Если бы это был отдел [в мозге], подумала я, это было бы очень интересно». Во всех своих исследованиях нейронов, говорит Тай, «я никогда раньше не видела ничего о социальной изоляции. Никогда."

Тай поняла, что, если они с Мэтьюзом смогут построить карту нейронных связей [отвечающих за] одиночество, они смогут ответить именно на те вопросы, которые она надеялась изучить: как мозг наполняет социальную изоляцию смыслом? Как и когда объективный опыт отсутствия среди людей, становится субъективным переживанием одиночества? Первым шагом было более глубокое понимание роли нейронов DRN в этом психическом состоянии.

Одно из первых, то, что заметили Тай и Мэтьюз, заключалось в том, что, когда они стимулировали эти нейроны, животные с большей вероятностью стремились к социальному взаимодействию с другими мышами. В более позднем эксперименте они показали, что животные, когда им предоставлялся выбор, активно избегали областей своих клеток, попадание в которые запускало активацию нейронов. Это наводило на мысль, что их поиски социального взаимодействия были больше движимы желанием избежать боли, чем доставить удовольствие - опыт, имитирующий «аверсивное» переживание одиночества.

В последующем эксперименте исследователи поместили некоторых мышей в одиночные камеры на 24 часа, а затем вновь поместили их в социальные группы. Как и следовало ожидать, животные искали и проводили необычно много времени, взаимодействуя с другими животными, как если бы они были "одинокими". Затем Тай и Мэтьюз снова отделили тех же мышей, на этот раз используя оптогенетику, чтобы заставить замолчать нейроны DRN после периода одиночного пребывания. На этот раз животные потеряли стремление к общению. Как будто социальная изоляция не была отмечена в их мозге.

Учёным давно известно, что в мозгу находится биологический эквивалент автомобильного указателя уровня топлива - сложная гомеостатическая система, которая позволяет нашему серому веществу отслеживать состояние наших основных биологических потребностей, таких как пища, вода и сон. Цель системы - побудить нас к поведению, направленному на поддержание или восстановление нашего естественного состояния равновесия.

Тай и Мэтьюз, похоже, нашли эквивалент гомеостатического регулятора для основных социальных контактов грызунов. Следующий вопрос: что эти открытия значат для людей?

Жаждущий улыбки

Чтобы ответить на этот вопрос, Тай работает с исследователями из лаборатории Ребекки Сакс, профессора когнитивной нейробиологии Массачусетского технологического института, которая специализируется на изучении человеческого социального познания и эмоций.

Планировать эксперименты на людях гораздо сложнее, потому что операция на головном мозге, необходимая для оптогенетики, не подходит. Но можно показать одиноким людям фотографии дружелюбных людей, проявляющие социальные сигналы, например улыбку, а затем отслеживать и записывать изменения кровотока в различных частях мозга с помощью фМРТ. И благодаря предыдущим экспериментам учёные получили хорошее представление о том, в какую часть мозга смотреть - область, аналогичную той, которую Мэтьюз и Тай изучали на мышах.

В прошлом году Ливия Томова, постдоктор, руководившая исследованиями в лаборатории Сакси, набрала 40 добровольцев, которые идентифицировали себя как имеющие большие социальные связи и очень низкий уровень одиночества. Томова заточила своих подопытных в комнату и запретила любые контакты с людьми в течение 10 часов. Для сравнения Томова попросила тех же участников вернуться на вторую 10-часовую сессию, в которой было много социального взаимодействия, без принятия пищи.

В конце каждого сеанса испытуемых просили залезть в сканер фМРТ, и им были представлены разные изображения: на некоторых были показаны люди, предлагающие невербальные социальные сигналы, а другие содержали изображения еды.

В отличие от Тая и Мэтьюза, Томова не могла сосредоточиться на отдельных нейронах. Но она могла отслеживать изменения кровотока в более крупных областях сканирования, известных как воксели; каждый воксель отображал изменяющуюся активность дискретных популяций из нескольких тысяч нейронов. Томова сосредоточилась на областях среднего мозга, которые, как известно, богаты нейронами, связанными с производством и обработкой нейромедиатора дофамина.

Эти области уже были связаны в других экспериментах с ощущением «желания» или «тяги» к чему-то. Это области, которые активизируются в ответ на изображения еды, когда человек голоден, или изображения, связанные с наркотиками, у людей с зависимостью. Будет ли происходить с ними то же самое у одиноких людей, которым показывают картинки с улыбкой?

Реакция была не двусмысленна: после социальной изоляции сканирование мозга испытуемых показало гораздо большую активность в среднем мозге, когда им показывали изображения социальных сигналов. Когда испытуемые были голодны, но не были социально изолированы, они демонстрировали столь же устойчивую реакцию на пищевые сигналы, но не на социальные.

«Будь то стремление к социальным контактам или стремление к другим вещам, например к еде, кажется, что это представлено [в мозге] очень похожим образом», - говорит Томова.

Пандемический эксперимент

Понимание того, как в мозгу возникает потребность в социальных контактах, может позволить глубже понять роль социальной изоляции при некоторых заболеваниях.

Объективное измерение одиночества в мозгу, в отличие от того, чтобы спрашивать людей, как они себя чувствуют, могло бы прояснить, например, связь между депрессией и одиночеством. Что приходит первым: вызывает ли депрессия одиночество или одиночество вызывает депрессию? И может ли своевременное социальное вмешательство помочь в борьбе с депрессией?

Понимание структуры одиночества в мозгу может также пролить свет на зависимость, к которой, согласно некоторым исследованиям, более склонны изолированные животные. Доказательства особенно убедительны в отношении животных-подростков, которые, по-видимому, даже более чувствительны к последствиям социальной изоляции, чем животные старшего или младшего возраста.

Люди в возрасте от 16 до 24 лет чаще всего сообщают о том, что чувствуют себя одинокими, и это также возраст, когда впервые начинают проявляться многие расстройства психического здоровья. Существует ли связь?

Понимание схемы одиночества в мозгу может пролить свет на зависимость

Но наиболее очевидная текущая потребность может быть связана с социальной изоляцией, вызванной covid пандемией. Некоторые интернет-опросы не сообщают об общем росте одиночества с начала пандемии, но как насчёт людей, подверженных наибольшему риску психических расстройств? Когда они изолированы, в какой момент это начинает угрожать их психологическому и физическому благополучию? И какие меры могут защитить их от этой опасности? Как только мы сможем измерить одиночество, мы сможем начать выяснять, что значительно упростит разработку целенаправленных мер.

«Жизненно важный вопрос для будущих исследований - сколько и каких видов позитивного социального взаимодействия достаточно для удовлетворения этой основной потребности и, таким образом, устранения нейронной жажды», - написали Томова и Тай в препринте своей будущей статьи, размещённой в конце марта. Пандемия «подчеркнула необходимость лучшего понимания социальных потребностей человека и нейронного механизма, лежащего в основе социальной мотивации», - писали они. «Настоящее исследование представляет собой первый шаг в этом направлении».

То, что на типично сдержанном языке науки, сигнализирует о рождении целой новой области исследований - не то, чему вы часто становитесь свидетелем.

«Для меня это так захватывающе, потому что все эти концепции мы слышали около миллиона раз в психологии, и впервые в нашем мозгу действительно есть клетки, которые мы можем связать в систему», - говорит Тай .

источник https://www.technologyreview.com/2020/09/04/1008008/neuroscience-loneliness-pandemic-covid-neurons-brain/

редактура и адаптация Дмитрий Бобров