Текст книги "Женский мозг: нейробиология здоровья, гормонов и счастья"

Природа, среда или нейропластичность?

Меня всегда интересовало, как наша жизнь воздействует на мозг и как, в свою очередь, мозг определяет, кто мы такие. Поэтому в докторской диссертации я исследовала самые ранние события жизни, влияющие на формирование нейронных связей. Моя диссертация начинается словами: «Моя работа – переосмысление спора вековой давности “природа или среда”. Какие особенности развития зависят от врожденных механизмов, а какие требуют опыта?»

Нижний этаж, пыльная угловая комната университетской физиологической лаборатории в Оксфорде – три года ночами я проводила здесь эксперименты. Я скрупулезно фиксировала развитие клеток мозга (нейронов) и связей между ними (синапсов) в зрительной коре (той части головного мозга, которая обрабатывает зрительные образы). И надеялась определить, в какой степени нейронные цепочки сформированы врожденными биологическими механизмами (природой), а какие зависят от жизненного опыта (средой).

На последней странице диссертации я делала вывод: «Таким образом, по-видимому, нейронные связи меняются в ходе развития. И в этом процессе участвует как природа, так и среда». Когда друзья-докторанты задавали в пабе неизбежный вопрос: «Как диссер?» – после нескольких лет недосыпания я могла ответить лишь одно: «Я выяснила, что мозг меняется. Дело не в природе или жизненном опыте. Думаю, понемногу влияет и то и другое».

Мои исследования не содержали неожиданных открытий, однако их результаты в точности совпали с данными из многочисленных источников, которые подтверждают: в создании нейронных связей в процессе развития мозга участвует природа и среда.

С тех пор прошло 20 лет. Философские дебаты о том, что важнее, уже не ведутся. Природа и среда взаимодействуют. Они работают сообща. Мозг формируют гены, гормоны, молекулы, врожденные закономерности нейронной активности, составляющие программу «природы», а также детский опыт, социальные связи, образование, культура, окружающий мир – и это уже программа «среды». Вместе природа и среда создают мозг.

Ваш пластичный мозаичный мозг

С представлениями о разнице между мужским и женским мозгом тесно связана идея о том, что любые различия раз и навсегда запрограммированы генами или заложены в материнской утробе под воздействием гормонов. При этом подразумевается, что природа имеет значение, а среда – нет. Вера в принципиально разные функции мозга у мужчин и женщин не учитывает взаимосвязь пола и гендера – такую же, как между природой и средой.

Заблуждение о врожденном характере, а значит, статичности межполовых различий полностью противоречит доказанному факту: мозг пластичен и меняется на протяжении всей жизни. В некотором смысле его развитие не останавливается до самой смерти человека. Любой опыт – от чтения этой книги до вступления в пубертат, взаимодействия с коллегами, участия в спортивных состязаниях и любви к ребенку – вносит свой вклад в формирование мозга. Триллионы нервных связей непрестанно разрастаются или отсекаются, создаются и трансформируются, оптимизируются и совершенствуются в соответствии с нашим окружением.

Розовые и голубые элементы мозаики мозга – это не твердые кусочки смальты, место для которых раз и навсегда определено генами и гормонами, когда ребенок еще находится в утробе матери. Эти элементы перемещаются, меняют форму, заменяются, полируются и шлифуются всю жизнь. Наш мозаичный мозг – пластичное, самобытное произведение искусства, и он всегда находится в процессе создания.

В этой книге я не собираюсь изучать различия или сходство между полами или ломать гендерные стереотипы «Марс против Венеры». Поэтому заинтересованным читателям рекомендую обратиться к двум превосходным изданиям: «Гендерные заблуждения: подлинная наука за межполовыми различиями» психолога и феминистки Корделии Файн[13]13
  Fine C. Delusions of Gender. The Real Science Behind Sex Differences. London: Icon Books, 2010.


[Закрыть] и «Розовый мозг, голубой мозг: как из мелких различий вырастают проблематичные расхождения – и что можно с этим поделать» нейробиолога Лиз Элиот[14]14
  Eliot L. Pink brain, blue brain: How small differences grow into troublesome gaps – and what we can do about it. New York: Houghton Mifflin Harcourt, 2010.


[Закрыть].

Важная оговорка

Как нейробиолога меня учили не только физиологии, фармакологии и психологии, но и тому, как оценивать достоверность свидетельств, рассматривать разные гипотезы и формулировать объяснения на основании данных. В научных публикациях принято упоминать о спорных моментах и делать пояснения.

Я тоже сделаю кое-какие оговорки – о них следует помнить, читая эту книгу:

Пол – биологическое и обычно, хоть и не всегда, исчерпывающее понятие. Для некоторых людей гендер и пол – это не просто заявления вроде «благодаря хромосомам XX получается девочка» и «благодаря хромосомам XY появляется мальчик». Теперь мы больше знаем о младенцах, которые рождаются с интерсекс-вариациями, при которых их репродуктивная или половая анатомия не соответствует типично женской или мужской.

Гендер, с другой стороны, понятие гораздо более сложное. Это сочетание культурных, социальных, биологических и психологических элементов. Гендер означает то, как мы выглядим, действуем и чувствуем. Он гораздо чаще соответствует полу, чем не согласуется с ним. В таком случае ребенок, родившийся с женскими гениталиями и, по всей видимости, с двумя Х-хромосомами, вырастает, считаясь девочкой или женщиной. Аналогично ребенка, родившего с пенисом и, очевидно, с мужскими XY-хромосомами, воспринимают как мальчика или мужчину. Людей, у которых гендерная идентичность и биологический пол совпадают, часто называются цисгендерными. Тех, у кого гендер и пол не совпадают, именуют по-разному. Используются, например, такие термины, как «трансгендерный», «гендерквир» (или «небинарный») и «гендерно неконформный» («гендерно вариативный»)[15]15
  Green E. R., Maurer L. The teaching transgender toolkit. A facilitator’s guide to increasing knowledge, decreasing prejudice & building skills. NY: Out for Health & Planned Parenthood of the Southern Finger Lakes, 2015.


[Закрыть].

Сексуальная ориентация – еще одно важное понятие. Оно определяет влечение (эмоциональное, психологическое, физическое и/или сексуальное) к другим людям. Человека могут привлекать представители его пола, противоположного или обоих полов сразу. Влечение может и не иметь связи с полом или гендером[16]16
  Green E. R., Maurer L. The teaching transgender toolkit. A facilitator’s guide to increasing knowledge, decreasing prejudice & building skills. NY: Out for Health & Planned Parenthood of the Southern Finger Lakes, 2015.


[Закрыть].

За исключением особо оговоренных случаев, упоминая «девочек» или «женщин», я имею в виду людей, которые родились с женскими гениталиями, предположительно с двумя Х-хромосомами, были воспитаны как девочки и в настоящий момент отождествляют себя с женщинами. Мне прекрасно известно, что многие люди не вписываются в эту традиционную классификацию. Обсуждение нейробиологии интерсексуалов, трансгендеров или транссексуалов, несомненно, обогатило бы книгу. Но нейробиологических исследований по этим вопросам немного, поэтому я пишу главным образом о цисгендерных девочках и женщинах.

Определение пола и гендера – очень сложная тема. Наука пока только наверстывает упущенное, чтобы исследовать весь возможный спектр. Если хотите больше узнать о научных исследованиях за рамками хрестоматийных определений мужчины и женщины, пола и гендера, рекомендую статью «Пол и гендер. Это не женская проблема» в сентябрьском выпуске журнала Scientific American за 2017 год. В ней представлен на редкость полезный обзор[17]17
  Sex and Gender. It’s Not a Women’s Issue. Scientific American. New York: Springer Nature, 2017.


[Закрыть].

Как вы увидите, в этой книге я делюсь некоторыми историями из собственной жизни. Я – цисгендерная гетеросексуальная женщина, но ни в коем случае не высказываюсь от лица всех остальных.

1
Внутриутробный период

Большая гонка сперматозоидов

Бумага-миллиметровка, термометр, почерпнутые из учебника сведения о гормональном регулировании овуляции – к зачатию я приступила со всем пылом аспирантки первого года обучения. К счастью, мой организм и муж действовали сообща, так что уже почти 10 лет я мама двух замечательных мальчиков. Пока я работала над этой главой, муж возил нашего старшего сына на обязательное школьное мероприятие «Откуда я взялся?». Я ждала их с нетерпением дома. Едва сын вошел в дом, я, несмотря на все старания вести себя спокойно и невозмутимо, прямо-таки кинулась к нему с вопросом: «Ну так откуда же ВСЕ-ТАКИ берутся дети?»

«Ну, это как-то странно и стыдно, но интересно, – ответил он. – Сперматозоиды плывут по такому каналу. Половина направляется не в ту сторону и погибает. Другая половина плывет куда надо и находит яйцеклетку, которая выделяет особое химическое вещество. Один сперматозоид захватывает ее и становится победителем».

С момента, когда сперматозоид-победитель «захватывает» яйцеклетку и передает ей или Х-, или Y-хромосому, начинается новая жизнь, и это тоже странно и тоже интересно. В большинстве случаев, если речь идет о женщине в биологическом смысле слова, она наследует первую Х-хромосому от матери, а вторую – от отца. Мужчина (в биологическом смысле этого слова) получает Х-хромосому от матери, а от отца – Y-хромосому.

Две половые хромосомы называются так, потому что под микроскопом выглядят как буквы Х и Y. Вместе с еще 22 парами они составляют две туго скрученные двойные спирали ДНК. ДНК содержит инструкции для генов, а те – инструкции для образования белков. В полной «инструкции по эксплуатации» нашей ДНК на удивление мало генов – около 20 тысяч, – из которых одна треть описывает устройство мозга[18]18
  Ezkurdia I. et al. Multiple evidence strands suggest that there may be as few as 19.000 human protein-coding genes. Hum. Mol. Genet. 2014; 23 (22): 5866–5878.


[Закрыть].

Среднестатистический нейрон образует с другими нейронами десятки тысяч связей, называемых синапсами. Даже по самым скромным подсчетам 86 миллиардов нейронов мозга могут содержать до сотни триллионов синапсов. Вы наверняка уже сообразили, что цифры не сходятся: для небольшого количества генов у нас чересчур много синапсов.

Оказывается, взаимосвязь между генами, мозгом и поведением чрезвычайно сложна. От ДНК, унаследованной от матери и отца, зависит, кто мы такие, но не прямым и примитивным образом. В этой книге мы разберемся, каким образом триллионы синапсов в женском мозге делают нас теми, кто мы есть. Вы убедитесь, что, хотя гены обеспечивают основные биологические инструкции для жизни, на экспрессию генов влияют, усиливают и меняют ее многие другие биологические, социальные и психологические факторы.

Закрепление яйцеклетки

Строго говоря, оплодотворенная яйцеклетка называется зиготой. В первые шесть-семь дней своей жизни она продвигается по фаллопиевой трубе, продолжая многократно делиться, пока не образует полый шар из клеток – бластоцисту. Достигнув матки, бластоциста прикрепляется к ее стенке, где клетки продолжают делиться, формируя два слоя: один становится эмбрионом, другой – плацентой[19]19
  Darlington C. L. The Female Brain. 2nd ed. Conceptual advances in brain research. Boca Raton, FL.: Taylor & Francis Group, 2009.


[Закрыть].

Плацента – не просто пограничный слой между ребенком и его матерью. Она действует как гигантская железа, выделяя ряд гормонов и химических веществ, необходимых для сохранения беременности и подготовки будущей мамы к родам. Первая задача плаценты – вырабатывать гормон беременности, хорионический гонадотропин человека (ХГ или ХГЧ). Если вам приходилось с тревогой ждать появления тонкой голубой линии на полоске теста, должна была произойти именно химическая реакция с ХГЧ. Вслед за этим гормоном начинают вырабатываться другие, прекращающие менструальный цикл[20]20
  Vaitukaitis J. L. Development of the home pregnancy test. Ann. NY Acad. Sci. 2004; 1038: 220–222.


[Закрыть].

Поскольку плацента образуется из тех же клеток, что и будущий ребенок, с хромосомами XX или XY, у нее тоже есть биологический пол. Пол плаценты определяет то, как она действует и как ограждает ребенка от последствий материнского стресса, инфекций и изменения рациона. Она играет центральную роль в межполовых различиях во время внутриутробного роста и выживания. По-видимому, «женская» плацента выполняет защитные функции несколько активнее, чем «мужская»[21]21
  Bale T. L. The placenta and neurodevelopment: sex differences in prenatal vulnerability. Dialogues Clin. Neurosci. 2016; 18 (4): 459–464.


[Закрыть].

Вопрос с нервной трубкой еще не закрыт

К тому времени как ваш тест на беременность даст положительный результат или вы пропустите одну менструацию (примерно через две недели после зачатия или через четыре недели после последних месячных), мозг ребенка уже начнет формироваться. Нервная система закладывается одной из первых и развивается многие годы: в наши 20, 30 лет и дальше мозг продолжает «взрослеть».

Головной и спинной мозг человека берут начало из нервной пластинки – плоского слоя клеток прикрепленной бластоцисты. После слаженных действий этот слой сворачивается, его края сгибаются, сходятся и «срастаются», как будто застегнули молнию. Образуется нервная трубка. Кажется, что это лишние подробности в изучении мозга, но ранний этап очень важен, ведь потом из нервной трубки возникает вся нервная система.

Возможно, вы уже слышали о нервной трубке: как правило, это название произносят очень серьезным тоном вместе с упоминанием «препаратов фолиевой кислоты» и «врожденного порока развития». И эта серьезность оправданна. Сложный и деликатный процесс сращения нервной трубки может дать серьезный сбой, а фолат, по-видимому, помогает ее защитить. Фолат – встречающаяся в природе форма витамина B₉, который выпускается под названием фолиевой кислоты.

Если за 28 дней после зачатия нервная трубка не зарастет правильно, возникнут опасные врожденные нарушения, в том числе расщепление позвоночника и анэнцефалия (буквально – «отсутствие мозга»). Фолат, безусловно, предотвращает возникновение дефектов, но точный механизм его действия неизвестен. Как иронизируют некоторые ученые, вопрос фолата и нервной трубки еще совсем не закрыт[22]22
  Blom H. J. et al. Neural tube defects and folate: case far from closed. Nat. Rev. Neurosci. 2006; 7 (9): 724–731.


[Закрыть].

Ваша участь – стать женщиной

Возможно, вы уже ждете, когда я наконец перейду к женскому мозгу. До этого я использовала термины мужского рода главным образом потому, что примерно месяц после зачатия половых различий между эмбрионами нет. Наберитесь терпения: чтобы понять, как формируется мозг женщины, нам предстоит сначала обсудить развитие эмбриона мужского пола.

В возрасте шести-восьми недель у эмбрионов с XY-хромосомами включается ген Y-хромосомы – определяющий пол участок Y-хромосомы, как его называют, или сокращенно – ген SRY. Он содержит инструкции по построению белкового фактора развития семенников, регулирующего развитие мужских половых желез. SRY приводит в действие цепочку из десятков генов, которые включены у эмбрионов мужского пола и отключены у эмбрионов женского пола[23]23
  Wilhelm D., Palmer S., Koopman P. Sex determination and gonadal development in mammals. Physiol. Rev. 2007; 87 (1): 1–28.


[Закрыть].

Генетик Дженни Грейвс, профессор австралийского Университета Ла Троба, объясняет: несмотря на то что SRY – всего лишь один ген, его влияние гораздо значительнее, чем возникновение семенников. «Такие мужские гормоны, как тестостерон, вырабатываются семенниками эмбриона и воздействуют на весь организм. Андрогены приводят в действие сотни, а то и тысячи генов, которыми определяются мужские гениталии, мужское развитие, волосы, голос и особенности поведения», – говорит она[24]24
  Graves J. Differences between men and women are more than the sum of their genes. The Conversation, 2015.


[Закрыть].

Если Y-хромосомы нет, для плода выбирается вариант развития «по умолчанию» и его пол становится женским. Выражение «по умолчанию» кое-кому кажется несколько пренебрежительным.

Чтобы разобраться в тонкостях внутриутробного развития мужского мозга по сравнению с женским, я обратилась к нейробиологу Маргарет Маккарти, профессору школы медицины при Мэрилендском университете. Она изучает влияние гормонов на развитие мозга. В этой сфере Маккарти – среди первопроходцев. Она одной из первых исследовала, как половые гормоны формируют развивающийся мозг. «“По умолчанию” не означает пассивность, – чуть ли не сразу высказалась она таким тоном, что стало ясно: это заявление она делает далеко не в первый раз. – Попробуйте использовать другое выражение: “развивающийся мозг млекопитающего предназначен для женского фенотипа”».

Так что теперь мы знаем, что предназначение всех эмбрионов – женское, если только не сработает ген SRY в Y-хромосоме.

У плода с XX-хромосомами нет Y-хромосомы, а значит, нет и гена SRY. Вместо него включаются и отключаются другие гены, которые активируют программу развития яичников и подавляют программу формирования семенников.

Яичники – лишь одна из трех структур, которые во многом регулируют нашу репродуктивную жизнь. Это трио известно под названием гипоталамо-гипофизарно-яичниковая ось (или ось ГГЯ). Гипоталамус и гипофиз – это структуры мозга.

Кратко обсудим все три элемента, начиная с гипоталамуса. Он находится в основании мозга под таламусом (отсюда и название – «гипо-таламус», «под таламусом»), рядом со своим напарником – гипофизом. Из всех участков мозга гипоталамус самый занятой. Он отслеживает и поддерживает такие жизненно важные показатели, как температура, метаболизм, голод, жажда, агрессия, сексуальное возбуждение, циркадные ритмы и стресс. С другими участками мозга он связан нейронными цепочками, а со всем организмом – сетью кровеносных сосудов, передающей реакцию мозга.

Близость гипоталамуса и гипофиза очень важна, поскольку гормоны и другие нейрохимические вещества из гипоталамуса поступают в кровеносные сосуды, соединенные непосредственно с передней долей гипофиза. Этот портал обеспечивает быструю и прямую связь.

Переднюю долю гипофиза часто называют ведущей, так как ее гормоны стимулируют и регулируют деятельность желез, тканей и органов повсюду, в том числе и в яичниках. Однако считать гипофиз «ведущим» ошибочно, поскольку он подчиняется гипоталамусу, жестко контролирующему все его действия.

И наконец, яичники. Они находятся в нижней части живота, очень далеко от головного мозга. Эти железы вырабатывают и выделяют гормоны и яйцеклетки (ооциты). Примерно к середине пребывания в материнской утробе в яичниках девочки содержится около 5 миллионов ооцитов. По сценарию развития, о которым речь пойдет далее, две трети этих клеток погибает, так что к моменту рождения у девочки остается примерно полмиллиона-миллион ооцитов. К пубертату их число снизится до нескольких сотен тысяч. С поправкой на несколько беременностей в среднем за ее жизнь выделится 450 яйцеклеток.

Яичники реагируют на поступающие через кровь гормональные сигналы гипофиза, выделяя собственные гормоны: в первой половине менструального цикла это в основном эстроген, а после стабильной овуляции – прогестерон. По мере достижения зрелости яичники лучше реагируют на сигналы мозга, и отчасти эта зрелость проявляется в «установлении» менструального цикла в раннем подростковом возрасте. Для стабилизации зрелого цикла овуляции может понадобиться несколько лет.

С начала пубертата одной из наиболее важных задач оси ГГЯ становится регулирование выброса гормонов яичников, в том числе эстрогена. Эстроген – это не отдельно взятый гормон. Правильнее говорить об эстрогенах, то есть группе трех гормонов: эстрадиола, эстриола и эстрона.

• Эстрадиол – главный эстроген, вырабатываемый яичниками. Он необходим для развития вторичных половых признаков, например молочных желез, а также для менструального цикла и беременности. Синтетический эстрадиол входит в состав противозачаточных таблеток.

• Эстриол вырабатывает плацента. Его почти невозможно обнаружить в обычное время, зато при беременности его уровень возрастает в тысячу раз.

• Эстрон – еще один менее эффективный эстроген, вырабатываемый яичниками и доминирующий уже после менопаузы.

Ради простоты и в тех случаях, когда незачем делать различие между этими тремя эстрогенами, я буду использовать общее название «эстроген».

Мать-природа эгоистична. Она ставит перед нами единственную цель – заниматься сексом и приносить потомство. Чтобы мы гарантированно встречались и совокуплялись, те участки нашего мозга, которые управляют размножением, в особенности гипоталамус, становятся «маскулинизированными» или «феминизированными» – под стать нашим гонадам (то есть половым железам).

Гормоны влияют на развитие и реакции репродуктивных цепочек нашего мозга. Период внутриутробного развития – первый из двух жизненных этапов, когда наш мозг очень чувствителен к половым гормонам. «Мы называем этот ранний период гормонального воздействия организационным, ведь он упорядочивает или программирует мозг так, чтобы тот реагировал на гормоны во взрослом возрасте», – объясняет Маккарти. Многие межполовые различия, которые действительно существуют, предопределены развитием. Затем они активизируются или выявляются под действием гормонов во время второго этапа – пубертата.

В предродовой период главенствует тестостерон, вырабатываемый семенниками плода. Тестостерон обеспечивает «маскулинизацию» репродуктивных участков мозга у мальчиков. У девочек без тестостерона участки мозга, имеющие отношение к репродуктивному поведению, становятся «феминизированными».

Возможно, вы спросите: если тестостерон «маскулинизирует» еще не родившегося младенца-мальчика, влияет эстроген из яичников плода на «феминизирование» еще не родившейся девочки?

Хотите – верьте, хотите – нет, но фетальный[25]25
  Фетальный – относящийся к периоду внутриутробного развития. – Прим. ред.


[Закрыть] эстроген не играет вообще никакой роли. Эмбрионам женского пола не требуются гормоны яичников, чтобы стать «феминизированными» (не забывайте: они и так предназначены для того, чтобы стать женщинами). Таким образом, на развитие женского мозга косвенно воздействует скорее отсутствие эстрогена, чем его присутствие.

Мозг неродившихся младенцев также защищен от влияния материнских эстрогенов (вырабатываемых матерью младенцев и плацентой) молекулой альфа-фетопротеина, образующейся в печени плода. Он вступает в связь с эстрогеном в крови и не дает материнскому эстрогену попасть в мозг ребенка[26]26
  De Mees C. et al. Alpha-fetoprotein controls female fertility and prenatal development of the gonadotropin-releasing hormone pathway through an antiestrogenic action. Mol. Cell Biol. 2006; 26 (5): 2012–2018.


[Закрыть].

Любопытно, что эстроген участвует в организации архитектуры мужского мозга. Тестостерон легко проникает в мозг плода мужского пола, где его преобразует в эстрадиол фермент ароматаза. Уже доказано, что «женский» гормон эстрадиол отвечает за «маскулинизацию» мужского мозга во внутриутробный период.

Мать-природа эгоистична. И у нее есть чувство юмора.