Молекулярные основы человеческих эмоций

 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 разделены  щелью, которая называется синапсом (рис. 4). Синаптическая щель – это своего рода выключатель, тогда как нейротансмиттер, образуя мостик через щель и делая тем самым возможной передачу сигнала в клетку, действует как включатель. Нейротрансмиттеры хранятся в синаптических везикулах (пузырьках) нервных окончаний пресинаптичексих клеток (рис. 5). Когда электрический сигнал (например поток ионов Ca2+) достигает клетки, везикула плавится, нейротрансмиттеры освобождаются и через щель попадают к рецепторам следующей, постсинаптической клетки. Рецепторы же представляют собой ионные каналы из нескольких протеинов. Например, NMDA-рецептор состоит из пяти протеинов, тогда как рецепторы нейроаминов, представленных на рис. 2, принадлежат к особому семейству рецепторов – GPCRs, состоящих из семи спиралей. Когда нейротрансмиттер прикрепляется к рецептору, происходит изменение конформации, приводящее к открыванию ионных каналов. Ионы устремляются в открытый канал, в результате чего другой нейротрансмиттер перекрывает следующую синаптическую щель и в игру вступает другая клетка, которая может быть активирована и внутриклеточными биохимическими реакциями.

Рис. 4. Возбуждение  и торможение нервной клетки осуществляют нервные волокна, образующие синапсы  на ее поверхности. 

 Вверху (1) двигательный  нейрон в состоянии покоя. Электрические  импульсы, приходящие по одному  возбуждающему волокну (2), еще  не в состоянии вызвать рязряд двигательного нейрона. Разряд возникает только тогда, когда импульсы приходят и по второму возбуждающему волокну (3) (пороговое состояние нейрона). Если нейрон получает еще и импульсы по тормозному волокну, то он возвращается в подпороговое состояние (4). Внизу (5) – импульсы приходят только по тормозному волокну. Электрические импульсы, распространяющиеся по возбуждающим и тормозным волокнам, не отличаются друг от друга. Их противоположное действие объясняется выделением в синаптических окончаниях разных химических медиаторов. (Взято из [22].)

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 молекулы  со светом, в результате которого  она может существовать в двух  различных состояниях. Наш зрительный  пигмент – это родопсин-рецептор, G-протеино-связанный рецептор с хромофором ретиналем. На рис. 6 представлена молекула ретиналя с цис-конфигурацией двойной связи, благодаря чему молекула слегка скручена. При поглощении света молекула изомеризуется в транс-форму и принимает форму вытянутой цепи. Такое изменение модифицирует структуру мембраны и активирует G-протеин. Эти рецепторы активируют внутри клетки гуанин-нуклеотидо-связанные протеины (G-протеины), которые функционируют как сигнальные молекулы, возбуждающие ионные каналы и синтез вторичных посыльных молекул [11]). Благодаря этому первоначальный сигнал усиливается, переносится как нейрональный сигнал и может быть использован для создания образа. Нейроны зрительной системы реагируют на различные части одного и того же объекта, который фиксируется при синхронном разряде нейронов. Такая синхронность нейрональных разрядов создает предпосылки для предпочтительного восприятия симметричных объектов [12]. И наконец, происходит еще одна нейротрансмиссия, вызывающая эмоциональную реакцию, имеющую ценностный характер: как пишет известный швейцарский психолог, основатель аналитической психологии К. Г. Юнг [16], «чувство есть прежде всего процесс, происходящий между эго и каким-нибудь содержанием, притом процесс, придающий содержанию известную ценность в смысле принятия или отвержения его («удовольствие» или «неудовольствие»)».  

 Наше знание  форм и врожденное чувство  прекрасного является результатом  взаимодействия света с движением  атомов. Это очень напоминает  активирование эмоционально-сенсорной  системы за счет химического  механизма нейротрансмиссии и нейромодуляции. 

Зарождение психохимии? 

 Вновь и вновь  познаем мы азбучную истину, что  человеческие свойства имеют  химическую основу. Мы говорим  о молекулах, слабых межмолекулярных  взаимодействиях и конформационной энергии. Этот алгоритм находим мы всюду, от способа, коим одни вещества распознают другие, основываясь на хиральности или принципе замок-ключ, до генетического кода и синтеза протеинов (оба основаны на слабых водородных связях). Химия располагает необозримым числом путей, которые, будучи основаны на нескольких фундаментальных принципах и множестве комбинаторных возможностей, выявляют огромное количество скрытых свойств. Этот химический механизм, его генетическое происхождение и его эмоционально-сенсорные формы выражения образуют постепенно выявляющуюся «психохимическую связь» (Тело – Химия, Дух – Мышление, чувства, мотивации). Совсем недавно [13] было показано, что прием препарата Ecstasy (3,4-метилендиоксиметамфетамин) вызывает отчетливо выраженную серотониновую нейротрансмиссию. Утрата серотонина ведет к депрессиям, продолжительным головным болям, нарушению аксонов нейронов и предрасположенности к синдрому Паркинсона.  

 Проницательный  читатель мог бы предположить, что все вышеизложенное подтверждает  приписываемый Молешотту плоский афоризм: «Человек есть то, что он ест». В действительности все обстоит гораздо сложнее! Человек – триединство бренного Тела, бессмертного Духа и смертной Души, непостижимым образом соединяющей несоединимое и придающей тем самым целостность триединой системе. Безусловно, химические агенты могут вызывать определенные психические реакции, но так же верно и то, что такие же реакции могут обусловливаться чисто духовными причинами.  

 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. Легендарный  основатель алхимии Гермес Трисмегист (рис. 3) подарил человечеству «герметическое  знание Божественного искусства». Понятие «герметический» имеет  привкус мистицизма и магии  и по этой причине решительно  отвергается современными химиками. И все же следует признать, что алхимики пытались делать  то же, что и современные химики. Они изучали вещества, чтобы сформулировать  взгляд на мир как философскую  систему. В их системе Дух  и Материя неразрывно связаны. Как показано на рис. 7, каждая материальная сущность имеет соотнесенную с ней духовную форму, и наоборот.