Расстроенная психика. Что рассказывает о нас необычный мозг

Рабочая память развивается с детства до поздней юности, постепенно улучшаясь и улучшаясь. В 7 лет дети, у которых через 10–15 лет диагностируют шизофрению, имеют нормальную рабочую память. А к 13 годам она уже сильно отстает в развитии от нормального показателя для этого возраста. Ключевой компонент рабочей памяти – пирамидные нейроны префронтальной коры, название которых объясняется тем, что их тела по форме напоминают треугольники. Во всех остальных отношениях – как структурно, так и функционально – эти клетки не отличаются от других нейронов.

Как мы знаем, нейроны передают информацию по аксонам, которые формируют синапсы с дендритами принимающей клетки. Синапсы пирамидных нейронов в большинстве своем образуются на дендритных шипиках – небольших наростах на дендритах. Количество дендритных шипиков нейрона служит грубым показателем объема и богатства получаемой им информации.

Дендритные шипики на пирамидных нейронах начинают формироваться в третьем триместре беременности. На протяжении первых лет жизни человека количество дендритных шипиков и количество синапсов на них быстро увеличивается. В мозге трехлетнего ребенка насчитывается вдвое больше синапсов, чем в мозге взрослого. Примерно с наступлением пубертата начинается синаптический прунинг, в ходе которого удаляются дендритные шипики, не используемые мозгом, в том числе не задействованные в рабочей памяти. Особенно активно синаптический прунинг идет в пубертате и ранней зрелости.

Судя по всему, при шизофрении синаптический прунинг в подростковом периоде идет некорректно, в результате чего удаляется слишком много дендритных шипиков (рис. 4.3). Следовательно, у пирамидных нейронов остается слишком мало синаптических связей в префронтальной коре, чтобы формировать крепкие нейронные сети, которые необходимы для правильного функционирования рабочей памяти и протекания других сложных когнитивных процессов. Эту гипотезу избыточного прунинга при шизофрении предложил Ирвин Файнберг, сейчас работающий в Калифорнийском университете в Дэвисе⁴⁰, а изложили Дэвид Льюис и Джилл Гложе из Питтсбургского университета⁴¹. Считается, что у страдающих шизофренией подобный дефект пирамидных нейронов есть и в гиппокампе, что тоже неблагоприятно сказывается на памяти.

Поскольку синаптический прунинг необходим для избавления мозга от неиспользуемых дендритов, Льюис решил, что избыточный прунинг может быть следствием недостаточной рабочей загруженности дендритов – иными словами, что-то может препятствовать пирамидным нейронам получать достаточное количество сенсорных сигналов, чтобы дендритные шипики оставались загруженными, функциональными. Вероятно, проблема здесь в таламусе – отделе мозга, который должен передавать сенсорные сигналы на префронтальную кору. Но если таламус не справляется с работой, возможно, он и сам лишился части клеток. Некоторые исследования действительно показывают, что у людей, страдающих шизофренией, размеры таламуса до нормы не дотягивают.

Рис. 4.3. Прунинг дендритных отростков пирамидного нейрона: дендритные шипики в нормальном мозге и в мозге шизофреника.

Таким образом, шизофрения существенно отличается от депрессии и биполярного расстройства. Как мы узнали из главы 3, расстройства настроения обусловлены функциональным дефектом – когда некорректно работают нейронные сети, сформированные должным образом. Такие дефекты часто обратимы. Развитие шизофрении, как и расстройств аутистического спектра, предполагает участие анатомического дефекта – когда определенные нейронные сети некорректно формируются. Чтобы исправить анатомические дефекты при шизофрении, ученые должны придумать какой-то способ вмешиваться в синаптический прунинг в ходе развития либо разработать средства, которые будут стимулировать рост новых шипиков впоследствии.

Для шизофрении характерны и другие анатомические аномалии. В их числе истончение слоев серого вещества в височной и теменной долях коры и в гиппокампе, а также расширение боковых желудочков мозга – заполненных спинномозговой жидкостью полостей. Увеличение боковых желудочков, вероятно, вторично и связано с потерей серого вещества в коре. Как и избыточный синаптический прунинг, эти мозговые аномалии проявляются на ранних этапах жизни, что позволяет предположить их участие в развитии шизофрении. Обнаружение анатомических аномалий, которые можно соотнести с проявлением когнитивных симптомов, укрепило давнее представление о том, что когнитивная симптоматика шизофрении обусловлена ненормальным функционированием серого вещества коры головного мозга.

Генетика шизофрении