Александр Панчин's Blog, page 4

Взлом мозга. Как нейросети читают ваши мысли

Житейская мудрость гласит: нельзя заглянуть в голову другому человеку. Чужой субъективный опыт нам не доступен. До сих пор некоторые философы бьются над вопросом: что значит быть летучей мышью? Пока не станешь ей, не поймешь. Действительно, о том, что происходит у других в голове, мы догадываемся лишь по внешним проявлениям мышления — по поведению. Мы смотрим на чужие поступки или слова, — и предполагаем, что за ними стоят процессы и ощущения, в целом похожие на то, что испытываем мы, когда делаем то же самое. Однако, чего бы не говорили философы, крышечку этого черного ящика все же можно приоткрыть.

Можно ли «увидеть» в мозге, например, слова? Это попробовали сделать ученые из университета Беркли.





Они засовывали людей в томограф и смотрели на мозг в реальном времени — что в нем происходит, когда ему рассказывают историю. Допустим, «Заходит гомеопат в бар, заказывает воды, а бармен говорит: мне кажется, что вам на сегодня хватит». По идее, если записать реакцию мозга на конкретное слово, например, «бар», много раз, отфильтровать шум и случайные побочные сигналы, то можно составить своеобразный «нейрословарь» — мозговую карту слов.

И действительно, на многие слова у испытуемых была четкая реакция. Причем иногда в нескольких разных областях мозга в зависимости от того, какое значение слова имеется в виду. Например, слово «верх» отзывалось в разных участках, когда говорили о «верхе» как об одежде, как о «верхе» рейтинга или о верхней части зданий и предметов.

Создавая этот нейрословарь, ученые совершили несколько удивительных открытий. Оказалось, что у разных людей индивидуальные «карты слов» отличались — но у них все равно было некоторое сходство, общие принципы организации. Например, слова были физически сгруппированы по тематическим областям.



Смотрите, тут каждая тема окрашена в свой цвет. Например, слова о жизни и семье: мать, жена, муж, дом, семья, ужин, брат, сестра, беременна В другом уголке мозга видны эмоциональные реакции. В третьем — цифры и размеры. Получается, слова не просто записываются на любое свободное место, как на диске компьютера или в тетрадке. Мозг раскладывает все по коробочкам, по смыслу. И понятия, которые ассоциируются друг с другом, например, «муж» и «жена», или «обертка», «броня» и «мускулы» — собираются в кластеры близко друг к другу.

На первый взгляд это кажется очевидным. Но мозг мог бы быть устроен и иначе. Например, как компьютер, — записывать слова в любое свободное место на жестком диске. Или вообще каким-то непостижимым образом: скажем, каждое слово хранилось бы в ста тысячах нейронов на разных концах коры. Поэтому нам очень повезло, что в мозге похожее находится рядом, причем часто в одних и тех же местах у разных людей. Это огромная подсказка, которая может нам помочь разгадать тайны сознания. А в итоге и создать машину для чтения мыслей.

Откуда берутся ассоциации

Но почему так? Почему мозг оказался более понятным, чем мы ожидали? Почему в нем близкие по смыслу понятия физически тоже находятся рядом? Ответ стал более ясным, когда мы поняли, как в мозге формируются ассоциации. Это одно из важнейших открытий в нейробиологии сознания сделал ученый Родриго Киан Кирога.

Он открыл нейроны концепций — клетки, которые избирательно реагируют на конкретные, сложные идеи. А помогли их открыть эпилептики. Дело в том, что людям с тяжелой эпилепсией иногда приходится идти на операцию, при которой удаляют небольшую часть мозга. Задача врачей — найти и обезвредить участок, который служит как бы спусковым крючком для эпилепсии: в нем начинается неконтролируемая нервная активность, которая передается в другие части мозга и вызывает цепную реакцию — приступ. Это очень неприятное состояние, которое порой угрожает жизни. В России с таким диагнозом запрещено работать в авиации, водить машину, лечить больных и даже работать педагогом. Но не чиновником.

В случае, когда эпилепсия не контролируется лекарствами, врачи ищут этот проблемный участок мозга и удаляют. А чтобы найти нужное место и не задеть ничего важного, операцию проводят на пациенте в сознании. То есть человек сидит, с ним разговаривают — и при этом ему вскрывают под местной анестезией черепную коробку. А потом медики бьют током в разные части мозга и спрашивают: «Ну как себя чувствуешь?»

Так выясняют, что именно вызывает припадки, а что лучше не вырезать. И это же дает уникальную возможность ученым — исследовать мозг. Поэтому пациентам предлагают добровольно поучаствовать в научном исследовании — и момент операции проводят разные эксперименты. Причем проводят очень быстро, буквально за полчаса, чтобы не поставить здоровье пациента под угрозу — но при этом испытать максимум гипотез. Ведь такую операцию обычно делают раз в жизни.

Нейрон Люка Скайуокера

Так вот, команда Кироги провела множество таких тестов. Они быстро вводили в мозг десятки маленьких электродов, каждый из которых считывает сигнал очень точечно — чуть ли не из одного нейрона.

А дальше Кирога показывал человеку много разных узнаваемых картинок — например, портреты знаменитостей, пейзажи, слова. Показывает и смотрит: вот нейрон молчит, молчит… и вдруг срабатывает. И срабатывает он, например, на фотографию Дженнифер Энистон, актрисы из сериала “Друзья”.

А ученые к этому готовы! Они продолжают показывать пациенту следующие картинки, но тут же быстренько находят еще фотографии Энистон, максимально непохожие на первую: в другой одежде, позе, в другом освещении, черно-белые и цветные… Делают надпись «Дженнифер Энистон» и даже аудиозапись, где произносят слова «Дженнифер Энистон».

И каждый раз нейрон реагирует, но молчит, если показать фотографию другого человека или, например, автомобиля. Значит, мы нашли «нейрон Дженнифер Энистон»! Это и есть нейрон концепции. Правда, Кирога сразу предупреждает: речь не о том, что этот нейрон реагирует только на Энистон. Он может реагировать и на другие вещи, которые в тесте не показали, или на что-то похожее. Например, в таком же тесте нашли якобы «нейрон Люка Скайуокера». Но оказалось, что он также зажигался, когда пациенту показывали магистра Йоду. Наверное, это был не нейрон Люка, а… нейрон джедая! Или даже нейрон всей вселенной “Звездных войн”. И теперь он принадлежит Диснею.



Но Кирога пошел дальше. Он показал, что нейрон концепции можно обучить и даже перекодировать. Если взять условный нейрон Дженнифер Энистон, а потом долго показывать человеку фотографии Дженнифер Энистон на фоне Белого дома в разных ракурсах, рассказывать, что она там была и так далее… Этот же нейрон теперь начнет реагировать и на фото Белого дома.

То есть мы стоим на пороге понимания того, как работает память. И вот самый интересный вывод Кироги: когда мы сталкиваемся с какой-то концепцией, «загорается» некоторая уникальная комбинация нейронов. А когда две концепции для нас ассоциируются, например, слова «собака» и «Павлов» — это означает вполне физическую вещь. Группа нейронов «собака» и группа нейронов «Павлов» пересекаются, — они имеют общие друг с другом клетки.

Поэтому, когда мы думаем о Люке Скайуокере, у нас уже зажглась часть нейронов, которые отвечают за магистра Йоду и Дарта Вейдера. Поэтому очень легко мысленно перескочить от одной концепции к другой.


Похоже, что так работает ассоциативное мышление, и так же работает блуждание по закоулкам памяти. Вот что вы делаете, когда хотите что-нибудь вспомнить, а сразу не получается? Я в таком случае вспоминаю что-то родственное, а потом перехожу по автоматически возникающим в голове цепочкам ассоциаций. Допустим, я хочу вспомнить свой недавний лекционный тур. Вспоминаю, о чем была моя лекция, как презентация смотрелась на экране в одном из залов. Представляю зал, как выглядели зрители, кто подходил после лекции с интересными вопросами. Какой компанией мы потом пошли в бар. Какие были напитки и так далее. Да, читать лекции бывает очень весело! И памятно.

Как минимум мы уже увидели, что можно узнать — думаете ли вы о бобре курве или нет. Знаю, что теперь, конечно же, думаете. Получается, нам даже необязательно читать сами мысли. Можно просто определить, думаете ли вы о понятии «революция» или «взрывчатка». Или «коррупция» и «диктатор». Можно посадить вас в сканер и задать пару наводящих вопросов. Правда, сперва сканер придется обучить именно на вашем уникальном мозге…. но это дело техники.

Как работает память

А теперь серьезно. Немного базы нейробиологии. Ведь чтобы что-то прочитать, нужно понять, как это записано. Как формируются в нашей голове мысли, образы и слова, как сохраняется память. Для этого мы разберем один из важнейших принципов работы нашей нервной системы — так называемое правило Хебба: «Нейроны, которые вместе зажигаются, вместе связываются». Или, более грамотно — «клетки, которые взаимодействуют, объединяются»

Что это значит? Представьте, что есть нейрон А и нейрон Б. От А тянется к Б отросток-аксон, по нему А может активировать Б (то есть это односторонняя связь).



Но это не значит, что А всегда активирует Б. Ведь у них ещё много связей с другими нейронами. Но если А и Б активировались одновременно, сила связи между ними немного крепнет. Повышается вероятность того, что в следующий раз они тоже загорятся вместе. И вот это — база нейробиологии. Мы буквально видим, как создаются эти связи.

Нейроны чаще всего передают сигналы с помощью нейромедиаторов. Самый популярный из них — глутамат. У 90% нейронов в мозге есть к нему рецепторы. Да, да, это тот самый глутамат, которым нас пугают, что он в колбасе… а оказывается, он у нас уже в голове засел. Глутамат выбрасывается в пространство между двумя нейронами, которое называется синапсом. Один нейрон выделяет, другой принимает. Глутамат действует на особые рецепторы, что повышает вероятность активации второго нейрона. Но есть нюанс, за это отвечают два разных типа рецепторов. И память образуется только тогда, когда активируются оба.



Первый рецептор, на картинке красный, очень простой, он срабатывает всегда. Например, когда вы просто прочитали о новой идее или прослушали песню в первый раз. Сигнал прошел, но он слабый. А есть второй, желтый рецептор, с ним все сложнее. Его воротца заблокированы ионом магния, как затычкой. Воротца открываются, только если сигнал достаточно сильный и регулярный. Например, если вы много раз будете думать о новой идее или переслушивать любимую песню, активирующую этот нейрон. Или просто активируете его электродом. Короче, ваш сигнал должен прийти тогда, когда целевой нейрон уже возбужден.

Тогда эту пробку из магния «выбивает» с обратной стороны мембраны — и канал в желтом рецепторе начинает работать, сигнал усилился. И тут начинается самое главное. Если желтый рецептор как следует активировать, на синапсе начнут вырастать новые красные рецепторы. Теперь сигнал будет передаваться еще легче, да и желтый рецептор будет намного легче опять «раскупорить». А если мы будем эту связь укреплять дальше — например, каждый день повторять учебный материал или читать один и тот же научно-популярный пост — то постепенно между нейронами начнут вырастать новые синапсы.

Так формируются наши воспоминания, ассоциации, умения и привычки, на этом построена пластичность мозга. Причем эти связи живут очень долгою. Процесс так и называют — «долговременная потенциация». Поэтому мы можем вспомнить, как кататься на велосипеде, даже через 50 лет.

Это то, что стоит за правилом Хебба. Это то, что стоит за опытам Павлова, когда образуется условный рефлекс: лампочка начинает ассоциироваться с едой. Это то, что заставляло голубей Скиннера биться головой об угол клетки, когда они случайно получали еду после сомнительного ритуала. Это то, что заставляет гомеопата, постоянно принимающего свои сахарные шарики, думать, что они ему помогают.

Сверхлюди и сверхмыши

У правила Хебба есть еще одно интересное следствие. Когда мы говорим «память у меня плохая», это часто значит «внимания не хватает». Наш мозг — это не видеокамера, которая записывает в память всё увиденное и услышанное. Когда вам на вечеринке говорят «Привет, я Саша», вам нужно сознательно сосредоточиться на этой связи имени и человека. А потом мысленно закрепить ее еще несколько раз в голове. Тогда глутамат будет выделяться, новые воротца на синапсах образовываться, и Саша запишется в виде нейронных связей. А иначе будет как всегда — через пять минут вы уже будете неловко говорить «Э-э-э… будешь торт?»

За вчерашний день вы, скорее всего, провели в сознании примерно 60 тыс. секунд — это 16 часов. И большую часть из них вы отвлекались, погружались в свои мысли или в работу. А еще, вполне возможно, не выспались, злились или переживали. И запомнили только то, на что направляли сознательный луч внимания. Потому что это было для вас интересно, важно, неожиданно, страшно или смешно.

Но вот вопрос. А можно ли манипулировать этим процессом, как-то усилить эту запоминательную функцию? Ученым удалось это сделать! Правда, пока на грызунах. Об этом вышла статья в Nature — ее авторы с помощью генной модификации создали суперумных мышей, у которых активнее работал тот самый «желтый рецептор» (он еще называется рецептор НМДА). В результате у мышей новые воротца между нейронами создавались очень легко, и мыши быстрее учились ориентироваться в пространстве и решать задачи. А в другом таком эксперименте у ГМО-мышей улучшилась память. Им давали задания на узнавание объектов. Обычные мыши помнили решение максимум три дня, а эти — целую неделю.

На людях такую генную модификацию пока не пробовали. Не исключено, что у упомянутой суперспособности есть какая-то цена, и она может быть очень страшной — все-таки мы меняем самый базовый механизм всего нашего мышления и памяти. Но возможности очень вдохновляют. Есть телешоу «Удивительные люди», и в нем некоторые участники демонстрируют невероятную пространственную память. Возможно, что у них этот механизм может быть естественным образом усилен. Но это, конечно, не точно.

Проклятие памяти

Был еще более странный эксперимент, в котором мыши разучились забывать. Подопытным грызунам деактивировали определенный ген, а потом стали бросать их в воду. Ученые оставляли в воде единственный островок, куда надо плыть, чтобы не утонуть. Мышь запоминала, где он, и в последующих опытах сразу плыла к спасению. Если островок перемещали в другое место, то нормальная мышь быстро забывала неправильный вариант. Она узнавала новое положение островка и плыла теперь туда.



А вот мыши со сломанным геном забывания впадали в панику. Они плыли то к старой локации островка, то к новой. То есть старая, нестертая память конфликтовала с новой. Представляете себе такое мучение? Вы помните одновременно два варианта прошлого, две правды, и обе кажутся вам реальными. Вы помните, что оставили телефон в ванной, но одновременно помните, что положили его на кровать. Надеюсь теперь понятно, что способность забывать на менее важна, чем способность запоминать.

Естественно, ученые разобрались и в том, как работает этот «ген забывания». Он кодирует белок, который умеет убирать рецепторы на нейронах, если они уже неактуальны. То есть происходит обратный процесс: при запоминании количество «красных» рецепторов в синапсе увеличивалось, а тут этот белок их как бы «съедает», «заколачивает двери», через которые знакомые друг с другом нейроны постоянно общались. Проводимость синапса падает обратно на базовый уровень. И все — ассоциация пропадает.

Навигатор в голове

Удивительно, как велико разнообразие клеток мозга, которые отвечают за распознавание разных сигналов. Например, у нас в мозге есть нейроны, которые назвали «нейроны места». Посмотрите на картинку.



Вот мышка пробегает по лабиринту. И в разных частях этого лабиринта — группы точек разных цветов. Эти точки соответствуют активации разных нейронов. Нейрон, отмеченный фиолетовым, активируется где-то на старте лабиринта. Жёлтый нейрон — на подходе к первому повороту. Бирюзовый — внутри поворота. И так далее.

То есть маршрут мыши в физическом пространстве записывается как серия активных клеточек в мозге. И мы, даже не видя мышь, можем узнать, где она сейчас находится. По ее собственным сигналам ориентирования на местности.

За открытие этих нейронов места в 2014 году дали Нобелевскую премию нейробиологу Джону О’Кифу. Но вместе с ним эту премию получили еще два человека: супруги Мэй-Бритт и Эдвард Мозер. Их наградили за еще более удивительное открытие, «нейроны решетки» — это вообще такой биологический сюрреализм. Многие из вас, наверное, играли в третьих «Героев». Карта боя там разбита на шестиугольники — гексагоны.



Так вот, оказалось, что в нашем мозге есть нейроны, которые тоже как бы разбивают пространство на правильную решётку из воображаемых точек.



Представьте мышку с электродами в голове. Она бегает по загончику, а мы видим моменты, когда загорается один-единственный нейрон решетки. Этот нейрон активируется строго в определенных частях загончика. И эти места друг от друга равноудалены и образуют решетку. И это не какой-то радар, который ощущает перемещение тела в пространстве. Решетка отражает именно то, как мозг воспринимает пространство. Мы знаем это потому, что на людях такой эксперимент тоже ставили. Только они ходили не по реальной комнате, а передвигались по виртуальной площадке в компьютерной игре на ноутбуке — даже без шлема виртуальной реальности. И тоже получилась решетка. Кстати, этот эксперимент проводили на все тех же пациентах с эпилепсией. Им вставляли электроды в мозг, запускали игру и просили «походить» по уровню и запомнить, где находятся предметы — например, стол. А потом просили вернуться к одному из предметов по памяти.

Мини-карта и компас

Итак, что в итоге получается? Нейроны места привязываются к конкретным местам, которые вам запомнились — «тот угол у “Пятёрочки”». А нейроны решетки отслеживают ваше перемещение в пространстве и формируют единую воображаемую сетку координат. Каждый раз, когда вы проходите через точку, зажигается ее нейрон. Это как бы ваша «геолокация».

То есть у нас буквально есть мини-карта в мозге. Да ещё и с иконками важных объектов — нейронами места. Сами нейроны решетки находятся в височной доле мозга, в так называемой энторинальной коре. И в этой же коре есть еще очень интересный вид клеток — это нейроны направления головы. Да-да, они так и называются — нейроны направления головы. Эти ребята активируются, когда голова повернута в определенную сторону — буквально как мышка в контр-страйке. Причем сходство с видеоиграми на этом не кончается. Во-первых, эти нейроны показывают не то, куда смотрит голова относительно тела, а именно в абсолютной системе координат. То есть не важно, как вы стоите. Повернулись к двери — и чувствуете, что голова смотрит именно «туда».

Во-вторых, часть клеток направления головы предсказывает будущее направление головы. Они загораются на долю секунды раньше, чем голова начала крутиться в реальности. Вот мышка решила повернуться направо — и нейроны сработали, а уже потом голова пришла в движение. Возможно, это помогает мозгу отличить, когда он намеренно повернул голову, а когда голова повернулась непроизвольно — или ее кто-то насильно повернул.

Защита от взлома

Наш мозг по какой-то причине эволюционировал так, что старается привязать себя к объективной системе координат, создать и запомнить «карту местности». Может быть, отсюда и феномен «выхода из собственного тела», о котором рассказывают люди, пережившие клиническую смерть. Некоторые из них сообщают, что их «Я», их точка зрения, находилась чуть выше или сбоку от их тела. Это ощущение ученые смогли воспроизвести без всякой клинической смерти, просто подавая электричество на верхнюю височную извилину очередных пациентов с эпилепсией. А эта извилина напрямую связана с энторинальной корой, в которой находятся клетки решетки — наша мини-карта окружения. Возможно, при этом как раз и «ломается» наш внутренний GPS.

Правда, прочитать мысли человека, чтобы точно определить, где он был, может оказаться непросто. Ученые обнаружили, что одни и те же клетки места могут создавать разные «карты» и указывать на разные локации — смотря какое воспоминание мозг достал из памяти. Конфигурация клеток места менялась даже от поставленной задачи: то есть вот ты просто бродишь по квартире, а вот тебе нужно найти в ней ключи. «Карта места» будет отличаться. Это похоже на разные режимы в навигаторе — можно вывести закладки любимых ресторанов, а можно показать локации магазинов для животных или шкалу пробок.

Что такое «мысли»

Итак, мы разобрали несколько очень перспективных направлений для чтения мыслей. Те механизмы, которые я описал, теоретически можно «взломать» — как бы «перехватить информацию с наших датчиков». Заметить, когда человек думает на определенную тему. Проверить, насколько человеку знакомо слово или чье-то лицо, с чем они ассоциируются. Даже восстановить перемещения человека в пространстве. Получается что-то вроде набора следователя из полиции мыслей.

Но можно ли читать чужие мысли? Сейчас ученые считают, что одна из самых важных функций мозга — обобщение, интеграция сигналов. Мозг берет огромный массив поступающих данных и складывает их в единую картину. Посмотрели на фотографию, обработали изображение, загорелся нейрон Дженнифер Энистон. Такой нейрон — пример сложного детектора, который обобщил большое количество информации. Но бывают детекторы гораздо более простые. Например, берем лягушку и показываем ей нечто маленькое, черное и летающее. Это может быть даже просто подвижная точка на экране. И у лягушки сработают нейроны — детекторы мухи. То есть выполнили три условия — что-то маленькое, черное и летает — и нейрон сработал.

У той же лягушки находили нейроны-детекторы хищника. Они реагируют на все большое, что движется. Детекторы водной глади реагируют на большое, неподвижное и плоское… и так далее. Такие детекторы играют огромную роль в жизни животных и людей. Это базовые кирпичики нашего мышления. А есть нейроны более высокого порядка. Например, детектор Люка Скайуокера или родной мамы. В этом случае детектор интегрирует сотни и тысячи разных сигналов. И мы узнаем Люка или нашу маму — несмотря на разницу в освещении, ракурсе и их одежде. И это не какие-то механизмы, которые «упрощают» или «ускоряют» процесс мышления. Это и есть само мышление.

Вероятно, все образы и мысли в нашей голове представляют собой тот же процесс интеграции детекторами — просто в иерархии от простого к сложному. Это такая пирамида из обобщений. Внизу — детекторы, которые обобщают сырую информацию в ощущение типа «вижу какой-то вертикальный объект». Выше стоят детекторы, которые берут обобщения первого уровня и интегрируют дальше. Они говорят — «это человек, а не куст или тень». А на самом верху — очень абстрактные, высокоуровневые обобщения. «Это известный актер, на фотографии, в костюме выдуманного персонажа, много лет назад». И за все это тоже отвечают как бы свои детекторы.

Такого взгляда на устройство мышления сейчас придерживаются многие ученые. И что интересно — это похоже на устройство нейросетей. У них тоже много слоев. Сначала информация поступает в примитивные слои, а потом все выше и выше уходит в абстракцию и обобщение смыслов.

Люди и нейросети

Надо сказать, что это сходство очень активно изучают. Что делает какая-нибудь условная языковая модель типа GPT? Она берет текст и предсказывает следующее слово. И нечто похожее делает и наш мозг, когда мы слушаем истории. Например, в 2023 году в Nature Human Behavior опубликовали такое исследование: 300 человек положили в томограф и рассказывали им истории. Прямо как в примерах, с которых мы начинали. Ученые увидели, что человеческий мозг делает сразу много предсказаний на разном уровне абстракции. Он пытается предугадать и следующее слово, и общий смысл предложения, и даже следующую фразу.



Эта иерархия смыслов была отражена прямо в устройстве мозга. Одни участки коры создавали самые краткосрочные предсказания, на одно-два слова вперед, и самые буквальные, без учета контекста. «Жаркое» — значит, «лето». А другие участки генерировали более дальние предсказания, на 8—10 слов вперед — и более абстрактные, с учетом общего смысла предложения и всего текста. Поэтому на самом деле, скорее всего, дальше «Жаркое видео на YouTube про нейробиологию».

Недавно японские учёные взяли огромный набор сканов из томографа, где нескольким людям показывали тысячи разных картинок — и восстановили из них изображения с помощью нейросети Stable Diffusion.



Получилось очень хорошо! При этом авторы считают, что получилось очень хорошо именно потому, что есть сходство между тем, как мозг кодирует информацию, и тем, как работает их модель.

А есть одна недавняя работа, опубликованная в Nature Neuroscience, авторы которой утверждают, что научились «читать внутренний голос человека». Тоже с помощью сканера фМРТ. Сначала модель обучали. Подопытные 16 часов слушали истории, а компьютер записывал сканы их мозга. Потом испытуемых просили представить, что они сами рассказывают несколько коротких историй.

Тут тоже использовали нейросеть, чтобы превращать туманные сигналы из мозга в связный английский текст. И получилось… правда, неидеально. По возбуждению нейронов нельзя было определить, какие конкретные слова использовались. Но расшифрованные фразы по смыслу были похожи на оригинал.

Но самое крутое не это. Оказалось, что можно обойтись и без просьбы создавать внутренний монолог. Достаточно показать человеку короткие фрагменты фильмов без звука. Декодируем активность мозга во время просмотра и получаем тексты, которые, опять-таки, приблизительно, но описывают увиденное. Например, вот одна из расшифровок «вижу девушку, похожую на меня, ее бьют, она упала на спину, ее столкнули». В фильме и правда была девушка, которая упала.



Опасная близость

Все эти исследования пока сделаны на достаточно грубом уровне, можно сказать, кустарном — отдельные ученые в своих университетах на скромные деньги делают первые попытки. Но скоро все станет гораздо масштабнее. Нейроинтерфейсами уже вовсю занимается Илон Маск, еще есть большие исследования оптогенетики, которая может «метить» воспоминания в мозге или точечно воздействовать на него по заказу (про это отдельное видео было на моем канале). Вполне возможно, что когда-нибудь в будущем мы научимся с высокой точностью читать мысли, а может, даже смотреть чужими глазами, записывать и продавать «braindance’ы» — то есть записи чужого опыта, как в киберпанке.

Сразу рисуются пугающие сцены. Вот представьте: сходили вы сделать томографию по направлению врача. А там вам заодно прочитали мысли. Ну вот вышел такой закон… якобы для профилактики преступности. А вы скучали в сканере и какие-то нехорошие слова подумали про уважаемых людей. Или оскорбили чувства верующих. Оказалось, что у вас слова “религия” и “глупость” ассоциативно связаны. И к вам пришли спецслужбы, чтобы привлечь за мыслепреступление. В том же эксперименте по чтению внутреннего голоса ученые могли определять, куда направлено внимание человека — например, какой из двух голосов он слушает. То есть потенциально машина может следить, внимательно ли вы слушаете речь великого вождя или рекламу на YouTube.

Эту опасность обсуждают авторы работы про внутренний голос человека, дескать, это может быть угрозой для приватности людей. Поэтому они провели отдельный тест — получится ли расшифровывать мысли тайком, против воли человека? К счастью, для чтения мыслей нужно, чтобы человек сперва долго добровольно сотрудничал в ходе тренировки. Ведь машину нужно обучить расшифровке мыслей на мозге именно того человека, с которым вы собрались экспериментировать. А когда экспериментаторы пытались прочесть мысли одного человека с помощью «декодера», обученного на другом человеке, получалась…. полная белиберда.

Вместо заключения

Я часто слышу от людей такое мнение: мол, мозг — это загадка мироздания, вам его не понять. Даже и лезть не стоит, оставьте в покое таинство природы. Но в реальности мы уже начали потихоньку разгадывать эту загадку. Именно поэтому эта тема для меня оказалась такой интересной. Мы видим, что читать мысли возможно. Уже научились связывать объективные замеры со словами и картинками в сознании человека. Мы понимаем базовые принципы работы мозга, его логику — примерно видим, как строятся ассоциации, как работает узнавание, запоминание, забывание. И даже можем считывать из мозга смыслы.

Мы даже строим компьютерные модели, которые грубо воспроизводят принципы работы мозга. Конечно, они не являются нашими копиями — но на уровне базовых механик ученые вполне сравнивают их с живым мозгом и видят похожие результаты. И там нет места паранормальному. Как бы ни работало человеческое сознание и память, там нет души, эктоплазмы или эссенции. Мозг — это огромная, сложная сеть из нейронов. Мы можем измерять активность этих нейронов и даже примерно предсказывать, как мозг себя поведет в той или иной ситуации, что увидит и что ощутит.

Поэтому не стоит относиться к мозгу как к загадочной, непостижимой серой материи. Да, загадка сознания еще не разгадана, еще много всего предстоит изучить и понять, но достичь этого вполне реально усилиями нейробиологов и специалистов по машинному обучению. Как говорил Артур Кларк, «всякая достаточно развитая технология неотличима от магии».

Почему я не курю

Я никогда не курил. В детстве я посмотрел мультик «Остров сокровищ», и там была песня со словами «Минздрав предупреждает: куренье – это яд!» Кажется, тогда я догадался, что сигареты могут быть опасны. Чуть позже я понял: многие курильщики пытаются бросить, но не могут. И вряд ли они думали, что станут жертвами зависимости, когда делали первую затяжку. И каждый раз, когда я думал попробовать сделать затяжку, я понимал, что могу остаться курильщиком на всю жизнь. А к таким серьёзным и токсичным отношениям я не готов.

Высокие ставки

По статистике американского CDC, 9 из 10 зависимых от никотина начали курить до 18 лет. А недавно в медицинском журнале Jama был опубликован опрос 13,5 тыс. детей в возрасте от 12 до 17 лет, которые пробовали курить. Выяснилось, что в 80% случаев их первый “никотиновый” опыт был с чем-то “сладеньким”, с добавлением ароматизатора – чаще всего они пробовали кальяны и электронки, чуть реже — сигареты и сигары. Большинство респондентов заявили, что начали курить в том числе из-за приятного вкуса. Такие ароматизаторы нынче разрабатывают образованные и высококвалифицированные химики-технологи, работающие на крупные табачные компании. И это тот исключительный случай, когда я не рад научному прогрессу.





Иногда говорят, что достаточно одной сигареты, чтобы обрести зависимость. Так ли это? Учёные провели исследование – в нём приняли участие более 100 тыс. человек, которые хотя бы раз пробовали курить. 70% респондентов в итоге стали заядлыми курильщиками. То есть, если вы прямо сейчас собираетесь сделать первую затяжку, вы бросаете десятигранный кубик. Выпало число от 1 до 7? Теперь будете курить годами.



Что такое никотин

Нам часто говорят, что сигареты опасны для здоровья прежде всего из-за продуктов горения, но не из-за самого никотина, отвечающего за зависимость. В них смолы, угарный газ и десятки разных ядов — хотя и в микроскопических количествах. Из знакомых нам это мышьяк, синильная кислота, даже радиоактивный полоний-210, тот самый, которым насмерть отравили Александра Литвиненко.

Значит, если убрать все эти суперопасные ингредиенты и оставить в дыме только никотин — то будет более-менее безопасно. Так многие и воспринимают электронные сигареты: никотин и пара других нейтральных веществ, все безопасно. Не так уж и вредно! Но так ли это?

Никотин — натуральное растительное вещество, алкалоид, он содержится в растениях семейства пасленовых – в картошке, болгарском перце и даже в баклажане. Ну и в табаке, конечно. Впрочем, картошка едва ли вызовет у вас привыкание. Из одной картофелины наше тело получает чуть больше 2 микрограмм никотина. А из одной сигареты — в среднем 1 миллиграмм. Значит, чтобы получить ежедневную дозу, как из пачки сигарет, вам понадобится съедать по 10 тыс. картофелин в день — то есть полторы тонны.

Растения вырабатывают никотин, чтобы защищаться от насекомых, для многих букашек это смертельный яд. А вот на людей он оказывает наркотическое действие. И все благодаря неудачному совпадению. Дело в том, что у нас в мозге используются разные нейромедиаторы — вещества, которые передают сигналы между нейронами. И разные нейроны реагируют на разные вещества. И так уж случилось, что один из подвидов нейронов, который обычно реагирует на нейромедиатор ацетилхолин, можно обмануть — подсунуть ему никотин, и он среагирует, как будто так и надо. Таких нейронов в мозге не так уж много, но они важные — в том числе те, что отвечают за механизмы награды, за выброс дофамина и не только.

И вот в этом хитрая ловушка никотина. Когда он попадает в кровь, то легко проходит через барьер в мозг и активирует те нейроны, которые может обмануть. Происходит выброс дофамина, серотонина, эндорфинов и других нейромедиаторов и гормонов. Человек чувствует себя замечательно. Но если постоянно так возбуждать никотиновые рецепторы, они теряют чувствительность. Теперь, чтобы достичь того же эффекта, нужно вливать в мозг больше никотина. Мало того, мозг пытается исправить ситуацию… и делает еще хуже. Чтобы восполнить потерю чувствительности, он выращивает на тех же нейронах дополнительные рецепторы никотина.

В результате того количества естественного активатора, которое производит сам организм, начинает не хватать. Нейрон плохо активируется. Без сигарет уже трудно сосредоточиться. Поэтому приходится принимать никотин просто для того, чтобы вернуться к тому, что когда-то считалось нормой. А если не курить много часов, начинается синдром отмены — тревожность, раздражительность, неспособность порадоваться. В голове одно желание — срочно покурить.

Интересно, что по мозгу мертвого человека можно даже узнать, много ли он курил. Нужно лишь посмотреть на количество дополнительных никотиновых рецепторов, которые отрастили себе нейроны. Ну или если вы персонаж из викторианской Англии, достаточно посмотреть на ваши зубы. От мундштука дешевых глиняных трубок у заядлых курильщиков тогда образовывались интересные следы на зубах.

Параллельно развивается психологическая зависимость. Она похожа на опыты с собакой Павлова. Скажем, вы запомнили, что отсутствие сигарет вызывает раздражительность и тревогу. И теперь каждый раз, когда вам тревожно или вы злитесь, — закуриваете. А ведь мозг еще устроен так, что знакомые действия сами по себе включают механизм награды. В итоге сигарета становится соломинкой спасения в океане стресса.

Получается, никотин — как бандит-рэкетир. Он приходит в город и захватывает власть. Теперь жить полной жизнью можно, только когда платишь ему дань. Откажетесь — вас побьют и поломают мебель. Если же вы попытаетесь сбежать из города, он догонит вас и посадит в яму — и будет мучать, пока вы не согласитесь вернуться. Это синдром отмены. Но уж тогда-то он дает вам послабление — одевает, угощает и милостиво позволяет вернуться в ваш старый дом… конечно, сперва надо будет заплатить.

Так, если сильно упрощать, работает механизм никотиновой зависимости.

Вред никотина

Давно доказано, что никотин может наносить вред организму сам по себе. Это отчасти связано с тем, что он сужает кровеносные сосуды, повышает сердечный ритм и кровяное давление. Даже пар с чистым никотином наносит вред – это проверялось экспериментально на животных. Например, мышей два месяца окуривали паром с никотином и вызвали у них нарушения сердечного клапана. А у крыс, которые вдыхали никотин, наблюдали повреждения в легких. Интересно, что физические упражнения частично компенсировали вред. Курящим на заметку.

Было даже исследование, где сравнили крыс, которые дышали парами от вейпа или сигаретным дымом. Повреждения легких вызывало и то, и другое. Из-за того, что никотин повышает давление и сужает капилляры, хуже заживают раны, страдают почки, может усугубляться ишемия. Однако большинство метаанализов по теме заключают, что курение электронных сигарет, по-видимому, не так вредно, как курение обычных, просто и от них желательно отказаться.

Но есть одна область, в которой именно никотин — максимальный «красный флаг». Это воздействие на плод у беременных женщин. Дело в том, что никотин может нарушать развитие мозга эмбриона. Развивающаяся биологическая нейросеть очень чувствительна к тому, какие именно нейроны и когда активируются, а из-за никотина все идет не по плану. Из-за этого у детей наблюдают сниженные когнитивные способности, ухудшение речи и моторных навыков, эмоциональные и поведенческие расстройства. А еще у них повышается риск «синдрома внезапной детской смерти» – когда младенец умирает без видимых причин. И даже если ребенок чудом избежит всех этих нарушений, как ни странно, у него повысится риск зависимости от никотина.

Этот вред не зависит от того, курите вы сигареты, вейп, кальян или используете заместительную терапию — например, никотиновые пластыри. Именно сам никотин проходит сквозь плацентарный барьер и воздействует на мозг плода. Так, беременных мышей окуривали дымом из обычного вейпа. И потомство от этой группы хуже копало, ело больше сахара и имело проблемы с памятью.

Кстати, нервная система продолжает активно развиваться в детстве. Поэтому дети тоже особенно чувствительны к никотину, и чем младше, тем сильнее. В первые месяцы жизни его воздействие почти так же разрушительно, как в утробе.

Есть врождённая предрасположенность к табаку — причем ее вклад в вероятность стать курильщиком доходит до 50%. Но тут есть одна забавная история. Вот как обычно люди объясняют зависимость? Да просто у человека сила воли слабая! Распущенный, несдержанный, думает о своих гедонизмах… Поэтому кажется, что, если человек не может удержаться, то так будет во всем — и в алкоголе, и в сексе, и в еде, и в азартных играх. А тут получилось наоборот. Учёные нашли редкую мутацию, которая в разы повышает риск зависимости от никотина— и она же снижает вероятность того, что человек подсядет на кокаин. Для исследования даже собрали группу из 300 человек, зависимых от крэка, чтобы это проверить. Так что зависимость – это сложнее, чем просто нехватка воли.

Пассивное курение

Пассивное курение — это когда курите не вы сами, а кто-то рядом с вами. Раньше я считал, что при пассивном курении получаемая доза дыма и никотина ничтожная, не гомеопатическая, конечно, но все равно. Поэтому эту опасность просто специально преувеличивают, чтобы запугать людей и сделать курильщиков изгоями, выгнать их из общественных мест. Создать табакофобию. Однако в последнее время накопилось много исследований о том, что курение близких людей, например, супруга, родителей, коллег, прилично повышает риск рака, болезней легких, инсульта, инфаркта у некурящих. Причем почему-то это особенно заметно для женщин.

Курене и секс

Обычно, когда говорят о вреде курения, показывают всякие ужасы и смерть. Классические страшилки весьма надоедают. Тем более, что большинство болезней, которыми пугают, настигают довольно поздно в жизни. Загадывать так далеко многим не хочется. Поэтому я собрал несколько неочевидных примеров того, как курение влияет на людей в краткосрочной перспективе. Например, как оно связано с сексом!

Секс и курение, как правило, связывают в положительном смысле. В кино непременно закуривают после секса… Не спорю, порой это очень сексуально. Но в реальности для мужчин курение — это своего рода противоположность виагры. Как это устроено? У нас есть половой орган. Чтобы он сделал стенд-ап, нужно доставить в него побольше крови. Для этого в теле есть специальный фермент — синтаза оксида азота.

Благодаря этой синтазе образуется растворенный газ, монооксид азота, NO. Кстати, редкий случай, когда газ играет в нашем теле роль сигнальной молекулы. По этому сигналу расслабляется гладкая мускулатура сосудов в нужном месте, начинается прилив крови в пещеристое тело, и… ТА-ДАМ, эрекция. Виагра усиливает этот механизм. Кровь приливает полной рекой. А вот курение работает почти как анти-виагра, оно снижает эффективность этого механизма.

Причем этот эффект проявляется довольно быстро. Был даже такой эксперимент: несчастных крыс заставляли курить. Потом кое-как вызывали у них эрекцию и замеряли активность NO-синтазы в пенисе. Она была пониженной. Проверяли и влияние хронического пассивного курения. После нескольких месяцев регулярных сеансов в дыму у крыс активность синтазы падала в 3–4 раза.

Но это животные. На людях, конечно, такие эксперименты не поставишь. Зато можно сравнить частоту заболеваний и курящих и некурящих. По самым сдержанным оценкам, риск развития эректильной дисфункции у курильщиков повышен в полтора раза, а то и больше. Кстати, тут снова разница между сигаретами и разными электронками оказалась не особенно большой. Вейпы примерно в два раза повышают риск эректильной дисфункции у мужчин. Именно никотин тут играет первостепенную роль.

Влияет никотин и на сперму. Он вызывает сенесценцию в клетках, являющихся предшественниками сперматозоидов. Это типа ускоренного старения, клетки перестают делиться. Из-за этого снижается фертильность, сложнее завести детей. И член не стоит, и сперма плохая. Вообще, я считаю, не то рисуют на пачках сигарет. Там должны быть самые грустные дикпики в мире.

Предсказываю, что в комментариях кто-то напишет: “Я курю, и в постели я бог!” Вполне возможно, что это так. Но только представьте, что было бы, если бы вы еще и не курили.

Но если вы женщина и облегченно вздохнули — рано радуетесь. Возможно, вам повезло еще меньше, потому что курение связали с повышенным риском досрочного наступления менопаузы. Менопауза — это когда женский организм перестает производить готовые для оплодотворения яйцеклетки, из которых могут появиться дети. В организме при этом начинается мощная гормональная перестройка. Обычно она наступает в 45–55 лет, но бывает и ранней, даже досрочной, до 40 лет. И вот у курящих женщин риск войти в менопаузу раньше обычного в 2 раза выше.

А ведь менопауза — это не только про возможность родить. Она очень заметно влияет на внешность и фигуру. Учёные нашли десятки пар близнецов, один из которых курил, а другой нет, либо один курил гораздо дольше другого. Сможете догадаться, кто из этих людей больше курил?



Курение и кожа

У влияния курения на внешность есть понятный механизм. Дело в том, что курение влияет на синтез коллагена. Вы, наверное, видели кремы с коллагеном — но туда его засовывают зря. Втирать в кожу чужой коллаген без толку, это как втирать в кожу мясо, чтобы накачать себе мускулы. А вот наш организм этот коллаген вырабатывает. И тот отвечает за упругость кожи и тонус сосудов. Увы, курение нарушает биосинтез коллагена, мешает телу его обновлять. Как пишут пластические хирурги, в основном это проявляется вокруг глаз, а еще в виде складок вокруг рта и брылей.



Но это еще не все. По-видимому, курение влияет не только на старение кожи, но и на старение вообще. Есть такой белок, сиртуин-шестой. Грубо говоря, он запускает разные механизмы починки в клетке в ответ на факторы стресса – и так помогает клеткам чуть медленней стареть. Есть даже целый стартап, который пытается с помощью генной терапии заставить этот белок работать в три смены, как у некоторых сверхдолгожителей. Пожелаем им удачи.

К сожалению, никотин (опять же, из любого источника, сигарет или вейпа) снижает активность SIRT6. То есть это не только анти-виагра, но и анти-лекарство от старости.

Польза от курения?

С другой стороны, возникает интересный нюанс: от курения есть польза. В известной книге Аллена Карра «Легкий способ бросить курить» есть глава, где перечислены все преимущества сигарет. Выглядела она вот так.



Хорошая шутка. Но все-таки в список полезных качеств курения есть что вписать исключительно ради объективности. Например, курение, по-видимому, снижает риск возникновения болезни Паркинсона. Сиртуин-шестой иногда чересчур усердный. И в случае болезни Паркинсона он добивает поврежденные нейроны, тем самым ускоряя деградацию мозга. А курение замедляет этот процесс, и клетки погибают не так массово и быстро. Во всяком случае, такова одна из гипотез ученых.

Но даже если это правда, я не рекомендую курить, чтобы защититься от Паркинсона. От одной болезни защититесь, еще десяток приобретете. Например, ту же старческую деменцию, риск которой повышается на на 34%. К счастью, если вовремя бросить, риск деменции возвращается почти к обычному.

И, наконец, очевидная «польза» от курения — его эффект допинга. И это доказали в десятках слепых плацебо-контролируемых экспериментов. Действительно, никотин улучшает внимание, концентрацию, мелкую моторику, краткосрочную и рабочую память — как раз то, что нужно в моменте для интеллектуальной работы.

Такое тоже надо признавать — да, часто у вредных вещей есть положительная сторона. И нам стоит быть объективными.

И все же, несмотря на некоторую пользу, конечно, суммарный эффект от курения крайне отрицательный. Его можно оценить в среднем количестве отнятых лет жизни курящего. Было, например, исследование длиной 40 лет, где наблюдали тысячи мужчин из промышленного городка в Голландии. Делали поправку на диету, потребление алкоголя и род занятий. Вывод авторов — курение сигарет в среднем сокращало жизнь на 7 лет, а время жизни без тяжелых болезней вроде инсульта, рака и диабета — на 6. Курение более полутора пачек в день отбирало примерно 9 лет жизни. Курение сигар или трубки, как у Гэндальфа, делало жизнь короче примерно на 5 лет.

Но вот обнадеживающий факт: если курить сигареты с молодости, но бросить в 40 лет, то обратно вы получаете примерно 4,5 года из утраченных семи. Если что, это больше, чем может дать любой чудо-БАД биохакера-ЗОЖника.

Кто-то в комментариях обязательно возразит — «А вот мой дедушка курил и дожил до 90». Замечательно, что дедушке так повезло. Но это никак не опровергает статистику. Можно всю жизнь гонять с педалью в пол без ремня безопасности и дожить до седин. Просто шанс погибнуть будет гораздо выше. Так и тут — ваша жизнь может сложиться по-всякому, а, кроме курения, есть масса других факторов, влияющих на продолжительность жизни. Может, гены хорошие у вашего дедушки, кто знает.

А если вы хотите статистики, так сказать, в реальном времени — пожалуйста. Авторы статьи в British Medical Journal решили посчитать, сколько отнимает одна сигарета. И получилось — 11 минут жизни. Это половина серии «Южного Парка».

Курение отнимает здоровье и деньги. А что наука говорит про попытки бросить? Наверное, самый странный способ бросить курить я видел у незабвенного профессора Жданова. Он предлагал жевать табачный дым. Этот метод, по понятным причинам, пока никто не изучал, рекомендовать его не могу. И источник, мягко говоря, сомнительный.

Самый известный способ бросить курить описан в уже упомянутой книге Аллена Карра. Книга в свое время произвела на меня неоднозначное впечатление. Меня как-то попросили ее прочитать и оценить научность. И я, если честно, испытал немного КРИНЖа. Она явно написана не специалистом, а гуру, и содержит довольно странные утверждения. Например, что есть единственный способ бросить курить и, конечно, он описан в книге. Есть там и фактические ошибки: например, автор пишет, что нельзя использовать заместительную терапию. Но она работает, и про это есть исследования. Конечно, она не идеальна, и мы уже установили вред самого никотина, но слезть с более вредных классических сигарет помогает.

Наличие у автора комплекса мессии, конечно, не означает, что книга не может работать. Поэтому, возможно, к ней стоит подойти беспристрастно. Оценивать ее не как научный источник. Посмотрим на нее как на инструмент терапии. Кстати, кроме книжки Карр создал также группы поддержки. И вот были настоящие научные эксперименты, в которых группы поддержки по методике Карра сравнили с другой методикой — госпрограммой ирландского Минздрава. В обеих человеку помогали бросить курить только за счет общения, домашних заданий и социализации.

И, на удивление, оказалось, что метод Карра как минимум не хуже официального. А может, даже лучше. На дистанции в полгода успешно бросили курить 23% участников, до года дотянули 22%. У методики Минздрава результаты были похуже, 15% и 11%.

В другом эксперименте группы Карра сравнили с услугой, где были и сессии с терапевтом, и талоны на никотиновые заместители. И тут Карр показал себя вполне достойно — результаты были близкими. Хотя сам Карр, наверное, расстроился бы. Его же метод единственный верный, помните?

Но как насчет самой книжки? Был и такой эксперимент. Половине испытуемых подарили книжку Карра, а половине лишь порекомендовали. Понятно, что в первой группе гораздо больше людей хотя бы раз книгу открыли. Но, несмотря на это, среди обладателей книги бросили курить 29%, а из тех, кому её посоветовали — 33%. Понимайте это как хотите. К вопросу о важности контрольных групп в научных исследованиях. Кто-то бросил курить, прочитав книгу. Но, может, он и так собирался бросить?

И все же должен сказать, что в книжке много хороших идей. Она очень психотерапевтичная — минимум осуждения, максимум понимания. Успокаивает и убеждает — можете почитать. Также Карр придумывает интересные метафоры. Например, предлагает представить желание курить монстром и подумать — а что этот монстр дает человеку, почему ты должен послушно исполнять его волю? Или вот мой любимый ответ из книги на аргумент, что «курить — это свободный выбор»: «Я выбираю сходить в кино, потому что хочу посмотреть фильм. Но я бы вряд ли выбрал, чтобы меня на всю жизнь заперли в кинотеатре!»

А что делать тем, кому книга не помогла? Есть лекарственная терапия. Это лекарства типа Табекса, они одновременно заменяют никотин и не дают ему действовать. То есть, даже если сорвешься, никакого удовольствия не получишь. Главное – собраться и исправно пить таблетки.

Хитрость в том, что никотина в Табексе нет. Его вещество цитизин, — кстати, тоже растительный алкалоид, — цепляется к рецептору и не дает настоящему никотину с ним связаться. Другой препарат, Варениклин, чуть более эффективен, но зато у него больше побочных эффектов. Важное правило: цитизин нельзя принимать при беременности – потому что он действует на те же мишени в мозге, что и никотин.

Ряд исследований показывают, что для бросания курения цитизин лучше, чем заместительная терапия. В одном эксперименте на цитизине за полгода курить бросили 22% испытуемых, а на никотиновых пластырях и жвачках — всего 15%.

И в этом, пожалуй, моя единственная серьезная претензия к Аллену Карру. Для разных людей могут подойти разные методы, не стоит говорить, что лишь ваша терапия верная. Может, кому-то легче бросить с группой поддержки, кому-то с книгой, кому-то с пластырем, кому-то с цитизином, кому-то просто разовым усилием воли, а кому-то с короткой статьей в интернете или видеороликом.

Сигареты или вейпы?

Есть мнение, что хороший способ отвадить себя от обычных сигарет — это перейти на электронные. Об этом в 2022 году вышел кокрейновский обзор. Его вывод — если вы уже курите сигареты, то ваши шансы бросить через переход на вейпы выше, чем с пластырями или жвачками. Но тут есть две проблемы. Первая — есть шанс начать курить и то, и другое. А вот это уже плохо — риски для здоровья усилятся. Вторая проблема — то, что электронные сигареты вовсе не так безопасны, как хотелось бы думать.

Похоже, электронные сигареты в целом менее вредные, чем бумажные. В обычном дыме можно обнаружить тысячи разных соединений, часть из которых канцерогенны. А вот в новых способах курения разнообразие веществ, казалось бы, гораздо меньше. Например, в дыме вейпа, по идее, есть лишь глицерин, никотин и вкусовая добавка. Очевидно, что потенциальных канцерогенов там просто по количеству меньше, а состав легче анализировать. Например, учёные выяснили, что в сигаретном дыме более 7000 веществ, а в паре вейпа их вроде как в сотни раз меньше. Отсутствуют там и многие вещества, о вреде которых мы знаем достоверно.

Но в 2021 году другие специалисты проанализировали состав жидкостей для вейпов и полученные из них аэрозоли чувствительными методами жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии. И нашли там около 2000 различных веществ. Из них шесть они определили как потенциально опасные. Любопытно, что авторы нашли в некоторых составах кофеин – его, возможно, специально добавляют, чтобы курящих сильнее вставляло. А ещё многие вейпы содержат ароматизаторы. Короче говоря, идея, что прямо совсем ничего в вейпах нет, критики не выдерживает. И о рисках мы знаем гораздо меньше, так как про электронные сигареты гораздо меньше данных.

И, действительно, мы знаем примеры новых угроз. Прежде всего речь про VAPI, «повреждения легких, связанные с вейпингом», другое название — EVALI. Впервые о них заговорили в 2012 году, но настоящая эпидемия случилась в начале 2019 года. К февралю 2020 в США уже насчитали около 3000 пациентов, попавших в больницу с повреждениями легких, которые связывали с употреблением вейпа. Известно о 68 погибших. Эту штуку даже путали с ковидом.

Оказалось, что многие пострадавшие использовали жижу, содержащую каннабиноиды, сделанную в подпольных условиях. В ней нашли высокое содержание ацетата витамина Е, который использовали как загуститель. Его и подозревают в повреждениях легких.

Эту гипотезу косвенно подтверждает то, что в 2020 году эпидемия VAPI стремительно пошла на спад. Возможно, это связано с тем, что люди услышали об опасности и стали осторожнее относиться к вейпам непонятного происхождения, производители убрали из жидкостей ацетат витамина Е, полиция взялась за контрафактные вейпы, а регулятор FDA ввел обязательную регистрацию производителей перед продажей.

Но люди все равно в опасности — ведь во многих странах такой регуляции нет. Даже FDA предупреждает, что его регуляция не всесильна, а экспертизу самих продуктов оно не проводит.

Детские игрушки

Вейпы не такие мерзкие, как обычные сигареты, у них сладкие вкусы. И это может подтолкнуть к курению людей, которые иначе бы не курили. А ещё вейпы похожи на игрушки — или, если вы постарше, на модные аксессуары. А никотин-то в них тот же самый, и зависимость вызывает так же эффективно. И если для курения сигарет люди предпочитают выходить на улицу или на балкон, вейпы курят в компании, за настолками, за просмотром сериалов.

Сейчас большинство людей впервые пробуют никотиновые продукты именно с приятным вкусом. И это не только вейпы, но и сигареты. Примерно в половине «первых» сигарет была вкусовая добавка вроде ментола. Учёные выяснили, что больше всего подростков привлекают вкусы фруктов и конфет. Кстати, похожая ловушка существует с кальянами. Из-за того, что у них холодный, вкусный и фруктовый дым, они многим кажутся менее опасными и не вызывающими зависимость. Но свежее исследование на 40 тыс. людей показало, что у регулярных курильщиков кальяна смертность от рака примерно 2,5 раза выше, чем у некурящих, и даже выше, чем у курящих обычные сигареты.

А что насчет утверждения, что вейпы, как и обычные сигареты, могут вызывать рак? Потенциально такое возможно. Например, есть исследование, в котором на клетках в пробирке показали, что аэрозоль электронных сигарет может вызывать окислительный стресс, повреждение ДНК и гибель клеток. Другие учёные попробовали доказать на мышах, что просто никотин в организме может превращаться в повреждающие ДНК нитрозамины. По словам специалистов, вред электронных сигарет подтвердился на легких, сердце и мочевом пузыре грызунов. После года ежедневного окуривания дозами вейпа у них развились нехарактерные формы рака. Однако учёные подчеркивают, что канцерогенность самого никотина — вопрос спорный, на людей выводы переносить рано, а дым бумажных сигарет в любом случае гораздо вреднее. Так что, электронные сигареты и здесь, вероятно, не так опасны, как обычные, но все равно вредят вашему здоровью.

Можно сказать, что мода на вейпы позволила поставить гигантский научный эксперимент на людях. Что, если убрать из сигарет классические продукты горения и оставить никотин? И выводы пока неоднозначные. Конечно, такого засилья рака, как в золотой век сигарет, не будет. Но вред от никотина, не говоря уже о зависимости, никуда не денется.

Проблема в другом. Вспомните, как табачные концерны защищали сигареты 50 лет назад, убеждая, что они вовсе не вредные. Про это есть тематический фильм “Здесь курят”.

К счастью, ученые отстояли истину и за полвека смогли убедить весь мир: сигареты — вредны. За этим последовали различные социальные меры, направленные на то, чтобы защитить людей от выкуривания первой сигареты. Потом пришли вейпы. И нам сказали — мы убрали все вредное и оставили только безобидное. Люди стали выбирать более безопасный продукт. Он вкусный,, а еще гораздо удобнее сигарет.

Можно было бы подумать, что вейпы убьют табачную индустрию. Но они только дали ей второе дыхание. Не удивительно, что сейчас электронные сигареты внедряют и разрабатывают все те же гигантские табачные компании, которые производят и обычные сигареты.

Вот, например, на сайте… скажем… совершенно рандомной компании British American Tobacco, крупнейшего производителя сигарет, есть раздел, посвященный вейпам, а в нем даже есть подраздел «Наука». И там, конечно же, отмечено, что вейпы безопасней обычных сигарет. Но что-то я не нашел там ни одного грустного дикпика или иного упоминания вреда самого никотина кроме упоминания зависимости. Зато есть сноска, что 75% продаж обеспечивают именно ментольные версии. Снова напомню о замечательных химиках-флейвористах.

Кстати, а вот и позиция компании о вреде никотина: «Общеизвестно, что именно продукты горения табака, а не сам никотин… бла-бла-бла… Конечно, риск есть… Вот если слишком много никотина, то, возможно, будет острая реакция, вот и детям с животными вредно. Но в типичных дозах он обычно безопасен для здоровых взрослых!» Где мой дикпик?!

Табачные компании собаку съели на манипуляции и удержании клиентов. Поэтому, например, они предпочитают продавать не перезаряжаемые устройства, а одноразовые неразборные вейпы с тонким цилиндрическим корпусом. В руках ощущается точно как сигареты. И это работает! Исследования показывают, что пользователи таких псевдосигарет чаще параллельно курят и бумажные. C изобретением электронных сигарет у табачных гигантов появилась замечательная лазейка. В результате, как пишут в еще одном обзоре, мы стоим перед угрозой «”ренормализации” и “регламуризации” курения» под предлогом безопасности вейпов, зачеркивая десятки лет работы медиков и популяризаторов науки, заклятых врагов флейвористов-подсластителей из табачной индустрии.

Поэтому к моему «я боюсь сигарет», наверное, можно добавить и «я боюсь вейпов». И кальянов. И никотиновой жвачки. И десяти тысяч картофелин. Причем примерно в равной мере. Ведь зависимость и там, и там одинаковая.

Список литературы

Новые выступления

Друзья! Я тут запланировал новые выступления! Вся информация по ссылке. Если вдруг вашего города там нет, то там есть анкета. Ее можно заполнить и чем больше людей предлагают город, тем быстрее я там окажусь. Такова система! И вообще пишите если хотите пересечься :)

Ген бога. Как наука объясняет религию

Вы когда-нибудь задумывались, почему люди религиозны? Что мешает всем быть атеистами? Есть множество направлений науки, которые пытаются ответить на этот вопрос. Это психология, которая изучает наше поведение и эмоции. Это нейробиология — у нее есть даже особый подраздел, «нейротеология». Никакого отношения к обычной теологии она не имеет – это просто попытка понять, что происходит в голове во время молитвы, и можно ли вызвать духовный опыт, воздействуя на определенные участки мозга. Спойлер: можно. Есть антропология и религиоведение, которые изучают религии как явления культуры и пытаются понять, чем сакральные идеи отличаются от обычных – и почему они порой становятся такими успешными. Иногда в эту сторону поглядывает и эволюционная биология — она изучает, есть ли у религиозности генетическая компонента, существует ли «ген бога», дает ли склонность к вере эволюционное преимущество и может ли наследоваться.



Как объясняют религию

Одна из лучших книг о том, почему люди религиозны — «Объясняя религию. Природа религиозного мышления» антрополога Паскаля Буайе. Эту тему Буайе изучает много лет и публиковал по ней статьи в самых топовых научных изданиях вроде Nature.



В своей книге Буайе смотрит на религию беспристрастным взглядом антрополога, который не выделяет одну конкретную религию, не ставит свою культуру выше других и не отмахивается от них со словами «это другое» — потому что это какие-то там непонятные аборигены.

А еще учёный пытается объединить все научные подходы, о которых я писал — и эволюционную биологию, и нейронауку, и психологию, и лингвистику. Книга вышла в 2001 году, но многие идеи Буайе с тех пор нашли лишь больше подтверждений.

В самом начале книги учёный вдребезги разносит все классические ответы на вопрос «почему люди религиозны» — те, что мы слышим в школе, в науч-попе, от друзей. Вот представьте себе — вас остановили на улице и спросили: «Откуда берется религиозная вера?» Попробуйте сейчас честно ответить в комментариях с пометкой «первое впечатление».

Итак, давайте сверим ваши варианты и варианты, которые обсуждает Буайе.

○ Религия помогала человеку объяснить непонятные внешние явления. Например, откуда берется молния, огонь, наводнения, болезни. Нет ответов? Придумаем высшие силы.
○ Религия помогала человеку объяснить непонятные внутренние переживания. Например, сбылся сон.
○ Религия дала донаучное объяснение тому, откуда все произошло. Откуда взялись люди и звери, земля и небо, что их ждет в следующем сезоне. Чем все закончится? Разумеется, концом света!
○ Религия обосновала факт существования зла и страданий.

Все это — «объясняющие» функции религии. Но ей приписывают и другие.

○ Утешающая — примиряет нас с тем, что мы смертны, и снижает тревожность.
○ Управляющая — якобы религия укрепляет общественный порядок, нравственность, заставляет людей следить за своим и чужим поведением.

И, наконец, есть снисходительные объяснения — мол, люди по природе своей суеверны, они поверят вообще во все что угодно (не то что я!)

Все версии звучат очень знакомо. Однако научные объяснения должны быть потенциально опровержимыми. Из них должна вытекать конкретная наблюдаемая реальность, а не вообще любой исход наблюдений. В этом как раз проблема самой гипотезы бога — «волей божьей» можно объяснить что угодно. Умирают дети от рака — на то воля божья, детей вылечили от рака — спасибо, воля божья помогла. Так же и со многими объяснениями религии — ими можно описать что угодно. Если люди просто не мыслят критически — почему тогда они не верят во все подряд? В драконов вот не верят. И порой в теорию эволюции тоже.

В общем, эти объяснения слишком поверхностные. И Буайе предлагает к ним «проверочные вопросы», которые это показывают.

Разбор ошибок

Религии бывают разными. Одни задаются вопросом о том, откуда берутся страдания, или объясняют происхождение жизни. Другие нет. В одних боги и духи бессмертны и всемогущи. В других они очень глупые, вполне приземленные и даже могут умереть. Например, на Гаити в могилу кладут нитку и иголку без ушка — если духи попытаются украсть мертвеца, то отвлекутся на вдевание нитки в иголку и сотни лет будут биться над этим. Это напоминает игру Black Book. Там, отыгрывая ведьму, надо отправлять бесов на всякие бесполезные дела, типа носить воду решетом, чтобы они не мучили людей и тебя. Основано на фольклоре!



Отсюда же целая система «защитных» слов, которые были в том числе у славян. Например, «медведь» – это прозвище, чтобы не называть истинное имя зверя, когда и оно стало основным, медведей стали называть «потапыч» или «мишка». Детям тоже давали второе имя, чтобы защитить от чертей.

В некоторых религиях отсутствует понятие души и загробной жизни. А если она и есть, то твоя судьба после смерти никак не зависит от твоих дел. Зачастую в религиях нет даже самого понятия «веры». Это у нас религия – сфера идей, отдельная от мирского, повседневного. А вот для африканского народа фанг бесы – такая же обычная деталь жизни, как для нас тараканы. Будешь плохо убираться в квартире – заведутся.

Теперь возьмем объяснение о том, что религия поддерживает нравственность. Вот статистика тюрем в Великобритании: по ней не видно, что религиозные люди более нравственны.



Среди заключенных в Великобритании верующих стабильно в 2 раза больше, чем атеистов. А вот на свободе в том же 2015 году на вопрос о том, какую религию исповедуют, ответили «никакую» 52% людей. То есть атеисты пропорционально совершают меньше преступлений. Похожая ситуация, только еще более радикальная – в США. Там верующих очень много, атеистов мало, но в тюрьмах их в процентном соотношении еще в несколько раз меньше — доли процента.



А что насчет объяснения природных явлений? На самом деле мы можем спокойно жить, признавая, что некоторые вещи нам непонятны, и не придумывать объяснений. Наверняка вы пользуетесь мобильным телефоном и не страдаете от того, что не знаете, как именно он работает и кто его изобрел. Мало того, когда религия что-то объясняет, это нередко только усложняет дело. За обычным громом стоит целая фэнтези-вселенная, а за душевной болезнью — длинная остросюжетная история, где шаман борется за душу больного. Эти «объяснения» лишь увеличивают количество загадок. Они вовсе не экономят нам усилия или время. При этом мир вокруг они зачастую делают более страшным. Те же призраки и демоны бывают очень жуткими. Про вечность в аду и кары господни я вообще молчу.

А это, кстати, огород в камень идеи «религии как утешения». Буайе отмечает, что в культурах, где жизнь трудна и опасна, религиозные верования часто весьма страшные. Они рисуют духовный мир, полный врагов и опасностей. Это не значит, что никому утешения религия не дает. Просто вряд ли это основная причина религиозности.

Получается, ни одно из обычных объяснений религии не выдерживает критики.

Эволюционный мем

А можно ли объяснить религию мемами? Еще в 1976 году вышла книга «Эгоистичный ген» Ричарда Докинза.

Мемом мы сейчас называем смешную картинку. Но для Докинза это что-то вроде гена, только в культуре. Узнаваемая единица информации, которая передается как анекдот.

Тут можно провести аналогию с вирусами. Вирусы используют чужие клетки, чтобы размножаться. Так и «заразные» идеи-мемы размножаются, паразитируя на человеческих мозгах. В понимании Докинза, религиозные идеи — это успешные мыслевирусы, не всегда несущие пользу своим носителям. Представьте, что кто-то хорошо пошутил, а другие стали шутку пересказывать. Теперь мем в виде шутки живет своей жизнью. Причем в процессе передачи от человека к человеку шутка может измениться, она может стать еще смешней. Что это, если не чудо, то есть полезная мутация.

Кто-то придумал доброго бога, а кто-то уточнил, что все, кто в него не верят, попадут в ад. Теперь ходить по домам и рассказывать о боге – чуть ли не моральный императив для любого добропорядочного гражданина. Понятно, о какой версии бога мы будем слышать чаще. Это как с письмами счастья: перешлите этот пост десяти друзьям – или призрак маленькой девочки-атеистки придет за вами и съест вашу печенку.

Короче, Докинз даже пытался создать науку меметику. Увы, в таком виде она не взлетела. Зато концепция мемов прижилась в рамках академической дисциплины под названием «культурная эволюция». Там антропологи даже ставят эксперименты — проверяют, какие мемы лучше передаются и от чего это зависит. Вот они, настоящие мемологи.

И всё же нельзя сказать, что мемы все объясняют. Идея Докинза не показывает, почему именно религиозная вера так крепко и надолго вплетается в человеческую историю. А ведь если мы посмотрим на списки самых популярных книг в истории, то на первых строках с большим отрывом будут Библия, цитаты Мао Цзедуна и Коран. А следом уже идут «Дон-Кихот», «Хоббит» и «Гарри Поттер». То есть религия — самый успешный мем в истории. Видимо, есть какие-то особенности человеческого мышления, из-за которых религиозные идеи кажутся нам такими убедительными и привлекательными. Кстати, это изучает специальная дисциплина «когнитивное религиоведение». В частности, об этом пишет Дэн Спербер, он даже придумал концепцию «культурной эпидемиологии».

Побочный продукт эволюции

По мнению многих ученых, склонность создавать религии появилась как побочный продукт человеческой эволюции.

Как это работает? Возьмем, например, наши легкие. В процессе эволюции они нам понадобились, чтобы дышать кислородом. Но еще легкие прекрасно собирают инфекции, частички асбеста и дым. Это и есть побочный продукт их эволюции. По-видимому, так произошло и с нашим мозгом.

В процессе эволюции люди приобрели важнейшую способность — моделировать ментальные процессы других людей. То есть смотреть на сородичей и предсказывать, что они сделают. Вот вы встретили нового человека. Можно ли ему доверять? Побьет он вас палкой или накормит? Мы постоянно формируем подобные догадки про людей, которых встречаем. Строим модель чужой психики. По словам, поступкам, мимике. Если на вас идет человек и размахивает кулаками, важно понять, угрожает он вам или просто шутит.

Но порой не менее важно построить модель психики человека, которого вы прямо сейчас не видите. Скажем, вы ночуете в спальне у васиной жены. Пока Вася, еще не разгневанный, охотится на мамонта. И вы воображаете ход его мыслей, его планы, подозрения и количество ударов, которое вы получите, если он вас застукает. И заранее находите взглядом окно… в пещере.

От виртуального моделирования людей, которых нет рядом, один шаг до виртуального моделирования людей, которых нет нигде. Для мозга разницы вообще нет. Когда ты моделируешь Васю, ты не знаешь, жив он или нет. Может, мамонт его уже втоптал в вечную мерзлоту, а ты еще волнуешься, что он скажет про твой роман с его женой. То есть мертвые и живые люди в нашей голове в каком-то смысле одинаково реальны. Представление о духах предков возникает автоматически. Это и есть побочный продукт. Но и с вымышленными персонажами вроде Бэтмена или бога происходит то же самое.

В Дании этот механизм показали экспериментально – попросили людей помолиться, лежа в томографе. А контрольную группу попросили пересказать детскую песенку или мысленно попросить любой подарок у Санта-Клауса. Перед этим исследователи убедились, что все участники эксперимента, включая контрольную группу, глубоко и искренне верят в бога, но при этом не верят в Санта-Клауса. Когда люди обращались к богу, причем в форме разговора, а не заученной молитвы — активировались области мозга, которые используются для моделирования психики других людей.



То есть личное общение с богом для верующего человека особо не отличается от социального общения с другим человеком — например, с мамой. В пользу этой версии есть сильный аргумент. Вы никогда не задумывались, почему боги и духи настолько антропоморфны? Ну вот представьте. Вы всемогущее существо, способное зажигать звезды, вы за мгновение можете прочитать все труды Шекспира и пересмотреть все сериалы на Netflix. Даже еще не снятые! Ведь и само время вам подчиняется. И внезапно вас волнует, не ест ли кто-то свинину, не смотрит ли непристойное кино или не занимается ли добрачным сексом. А еще вам почему-то важно, чтобы люди вставали на колени, молились и строили домики в вашу честь.

В детстве меня поразила одна библейская история. Бог поспорил с Сатаной, что праведник Иов продолжит верить, даже если все у него отнять… и ради спора они с Сатаной ставят самый негуманный эксперимент в духе японского «отряда 741», заражая Иова проказой, отбирая у него семью, в том числе детей, и заставляя сидеть в пепле и навозе.

Это примерно тот уровень, когда мы отпускаем персонажей игры Sims поплавать в бассейн, а потом убираем лестницу. Не находите ли вы удивительным, что всемогущие боги так похожи на людей? Боги гневаются, обижаются, ревнуют, хотят внимания.

Мне запомнился еще такой пример у Буайе. Когда людей просят представить бога, реагирующего на два одновременных события, например, кто-то тонет, а на кого-то еще падает дерево, то словесное описание спасения обычно выглядит так, будто бог сначала обратил внимание на одну проблему, а потом на вторую. Хотя бог способен делать хоть миллиард дел одновременно. По крайней мере, на бумаге.

А вот гипотеза виртуального моделирования прекрасно всё объясняет. Дело в том, что божественные сущности — вышедшие из-под контроля виртуальные модели. Как служебные программы в Матрице, которые зажили своей жизнью. Мы генерируем подавляющее большинство богов и духов по своему образу и подобию. Поэтому их желания и интересы так похожи на наши.

Но и в этом объяснении есть изъян. Ведь способность моделировать разумы свойственна всем людям, религиозным и атеистам. Почему же не все люди верят в богов?

Вспомните пример с легкими. Они есть у всех. Все умеют собирать вирусы, но конкретным вирусом болеют не все. Кому-то повезло с избеганием вирусов, например, они работают из дома. А кто-то каждый день ездит в метро с чихающими людьми. Другие вакцинируются. У третьих лучше работает врожденный иммунитет.

Так и здесь. Есть дополнительные факторы, влияющие на шанс «заразиться». Есть много исследований про отрицательную связь между религиозностью и «аналитическим когнитивным стилем». Чем больше человек склонен перепроверять свои выводы и чем реже удовлетворяется интуитивным ответом, тем менее вероятно, что он верит в бога или паранормальное. Вот метаанализ множества исследований, где использовали тест на аналитическое мышление.



Согласно метаанализу, чем больше человек склонен перепроверять свои и чужие установки, тем реже он верует. Эффект воспроизводится.

А этот график – результаты исследования, которое провели сами авторы обзора. Тут слева направо четыре выборки: религиозные, «без ответа», сомневающиеся агностики и атеисты. И чем дальше вправо, тем лучше люди сдавали тест на аналитичность.



Вот вам задачка: пять машин за пять минут делают пять деталей. За сколько минут 100 машин сделают 100 деталей? Это пример теста на аналитическое мышление. На него интуитивно хочется ответить за «100 минут». Но это неправильный ответ. Сто машин сделают 100 деталей за те же 5 минут.

Это пример простенького теста на аналитическое мышление. Оно помогает от острого приступа религиозности. Но важно не путать его с интеллектом. Сама мощность нашего интеллектуального процессора влияет на религиозность гораздо слабее, хотя эффект направлен в ту же сторону.

В одном из метаанализов учёные предположили несколько гипотетических объяснений такой связи. Во-первых, интеллектуалы — чаще нонконформисты, любят спорить и не идут на поводу у общества. Во-вторых, люди с высоким IQ чаще имеют тот самый аналитический когнитивный стиль. В-третьих, такие люди меньше нуждаются в психологических плюшках вроде самоконтроля, которые может давать религия.

Есть еще один фактор, который всегда служит защитой от мистических верований — это научное знание. В одном исследовании ученые задавали людям вопросы про общеизвестные научные факты, популярные заблуждения об эволюции и физике, а еще про известные ошибки из истории науки. А потом смотрели, кто верит в бога или паранормальное. И выводы довольно предсказуемы: чем меньше вы знаете о физическом мире и о том, как он устроен, и чем чаще вы выбираете первую пришедшую в голову мысль — тем вероятнее, что вы религиозны или верите в мистику.

Сорта атеизма

Мы постепенно разбираемся, как устроена вера. А что насчет ее отсутствия? Тут тоже все не так просто. Авторы статьи 2013 года «Источники религиозного неверия» — два очень известных исследователя психологии религиозности — нашли целых четыре сорта атеизма. Первый — аналитический атеизм, который мы уже описали. Культура предлагает вам религиозный уклад, а вы разбираете предложенные аргументы, ищете доказательства – и не находите.

Но прийти к атеизму можно и другими путями. Например, есть «пассивные атеисты». Они не верят в бога просто потому, что им религию не предлагали. Там верующий скорее выбивается из толпы и может даже вызвать насмешки.

Третий сорт атеизма назвали «апатеизм». Это отсутствие мотивации искать богов, если жизнь не заставляет. Есть гипотеза, что некоторые и правда обращаются к вере за утешением и смыслом, когда вокруг неопределенность, смерть и невзгоды. В исследованиях люди, которые думали на тему смерти и одиночества, с большей готовностью принимали любящего бога. Так, в Новой Зеландии после сильного землетрясения резко выросла религиозность… но только среди людей, которые оказались в зоне бедствия.

В том же опросе «Гэллап» беднейшие страны имели запредельный уровень религиозности, а богатые — средний и низкий. Обществу, где жизнь стабильна и безопасна, утешение религии не нужно. Было одно исключение, США. Но и тут можно проследить логику. Если страна богатая, но в ней плохое соцобеспечение, высок риск оказаться в долгах, без работы и страховки, почва для религии благоприятная. А вот в Скандинавии соцобеспечение очень надежное — и там же супернизкая религиозность. И, к слову, преступность.

И наконец, есть «атеизм, слепой к ментальным моделям». Вернемся к нашей истории о врожденной склонности моделировать чужую психику. Бывает, что этот механизм нарушен, например, у людей с расстройствами аутистического спектра. Им трудно создать и виртуального бога. Действительно, среди людей с расстройствами аутистического спектра больше атеистов. Но и верующие среди них тоже встречаются. И, наоборот, большинство атеистов никаких проблем с воображением не испытывают и спокойно представляют себе… не знаю… Супермена.

Более позднее исследование показало, что все-таки культура в целом гораздо важнее навыков психологического моделирования. Если в вашей среде вера одобряется, а религиозные ритуалы — обыденность, то и воображать ничего не надо. За вас это сделают другие. К слову, о чем-то похожем говорил и Ричард Докинз. Если вы родились в христианской стране, скорее всего вы будете христианином, если в мусульманской – мусульманином. Ничто так не влияет на ваши взгляды, как окружающая культура.

И тут пролегает любопытное различие между религией и наукой. Научные идеи интернациональны и не особо зависят от культуры. Законы термодинамики одни на всех. А вот религию человек впитывает вместе с национальной или этнической культурой.

Мем-завоеватель и генетика

Одни мемы более успешны, другие менее — а мировые религии настоящие блокбастеры. Но мы не могли наблюдать, как эти мемы рождались и распространялись. А вот сайентология — это очень новая и при этом очень успешная религия. Несмотря на критику и разоблачения, отсутствие господдержки и даже запреты в ряде стран, она процветает. Во многом — потому, что построена по принципу финансовой пирамиды, здорово вытягивает деньги из людей. Да, религии — мощные организации. У них есть финансы, персонал, институты, они могут запускать промокампании. Поэтому саентологические церкви, если посмотреть на картах, очень часто строятся рядом с больницами, кладбищами, финансовыми кварталами.

Создать вокруг себя организованную религию с большими финансовыми потоками — это колоссальное эволюционное преимущество для любого мема. Такая прибыльная мем-организация постоянно расширяется и разносит мем дальше. А еще вытесняет другие мемы с рынка, иногда насильственным путем.

А можно ли найти религиозность в наших генах? Один ученый, Дэн Хаммер, объявил, что нашел «ген бога». Даже написал про это книгу-бестселлер.

По его словам, ген бога — это VMAT2. Этот ген кодирует некий мембранный белок, который занимается транспортом нейромедиаторов, таких как серотонин и дофамин. По предположению Хамера, некоторые из вариантов этого гена позволяют предсказать, религиозен ли человек.

В реальности, хотя ген существует, нет никаких доказательств, что он как-то связан с религиозностью. Забавно, что первая статья, которую можно найти про эту связь — методичка «Эксперименты с духовностью — анализируем “ген бога” на курсе генетики для студентов-негенетиков». То есть это что-то вроде плана урока, как провести учебное исследование. Берем ДНК у людей и сравниваем с опросами на религиозность.

Сама автор методички поясняет, что специально выбрала такую спорную гипотезу, чтобы студентам было интереснее:

«…работу Хамера не рецензировали другие ученые, связь гена с духовностью никто не воспроизвел, да и сам Хамер признал, что VMAT2 влияет на духовность очень слабо, если вообще влияет».

Курс рекомендую — как минимум поработаете с крутым оборудованием и познакомитесь с генетикой. А самому Хамеру, видимо, вполне хватило успеха популярной книги — ни в одной работе свой «ген бога» он развивать не стал.

Интеллектуальная связь

Ну хорошо, хамеровский «ген бога» не работает. Но это вовсе не значит, что вклада наследственности в религиозность нет. И тут мы делаем что? Правильно, близнецовые исследования. Это когда берут множество пар однояйцевых близнецов, по сути, клонов, и пары разнояйцевых близнецов. Причем некоторые пары росли в одной семье, а другие — нет.

Таких исследований мало, и данные несколько противоречивы. Например, в одной работе нашли, что генетика объясняет примерно половину вариаций в различных шкалах, оценивающих интерес к религии. А вот более новое исследование на подростках, которые воспитывались в приемных семьях, показало, что на религиозную самоидентификацию больше всего влияет общая для всех культурная среда. Где родился, в таких богов и веришь.

Авторы отмечают, что чем старше становится человек, тем сильнее могут проявляться генетические факторы. Это прямо как с интеллектом — однояйцевые близнецы по IQ тоже сближаются по мере взросления. Кто знает, может, эти явления просто связаны? Ведь интеллект и стиль мышления влияют на религиозность.

Возможно, никаких особых «генов бога» нет, а на веру в основном влияют наследственные особенности развития интеллекта. Ну а дети просто вынуждены соглашаться с родителями, ведь за отказ от семейной религии много где может прилететь. Тоже, кстати, эволюционная адаптация мемов: мочи безбожников. По законам ислама, например, смена религии или отказ от нее формально считается преступлением, заслуживающим смертной казни. К счастью, далеко не всегда этот закон выполняется.

Одушевление невпопад

Есть еще несколько психологических факторов, которые влияют на религиозность.

Первый называется «базовая онтологическая путаница». Это когнитивное искажение, когда у нас размываются границы между самыми фундаментальными категориями объектов. Например, еноты живые и размножаются, а камни неодушевленные и просто лежат в лесу. Мысли находятся только у нас в голове и для других людей они неосязаемы. А реальные физические объекты видят все, их можно потрогать. Нельзя подумать суп в тарелку или кинуть в кого-то мысль. А давайте сотрем это различие! Теперь взглядом можно двигать предметы, а молитвой исцелять болезни, не прикасаясь физически к больному.

Теперь мы можем представить, что наше сознание — не продукт деятельности мозга, а что-то вроде летающего утконоса. Реальное существо с независимым существованием. Вот вам и бессмертная душа, которая может жить без тела и думать без мозга, а с ней и загробная жизнь. Мысли способны летать по миру, смотреть на предметы.

Второе когнитивное искажение, которое может толкать нас к религии, — беспорядочная телеология. Это когда нам кажется, что все кем-то задумано. Например, ребенок говорит, что деревья растут, чтобы птички на них сидели. А взрослый может сказать, что земляные черви якобы созданы для рыхления земли. С таким мышлением человеку сложно представить, что нечто может существовать без разумной цели.

Откровение в припадке

А что нам говорит нейронаука? Самая интересная нейробиологическая теория религиозности — эпилептическая. В истории христианства есть важное событие, обращение апостола Павла в христианскую веру. До этого он был гонителем христиан. А потом на него по дороге в Дамаск внезапно снисходит откровение, которое очень похоже по описанию на эпилептический припадок, — и он внезапно становится христианином.

А видим ли мы такое в современности? Да, довольно часто. Например, один мужчина в 60 лет внезапно пришел к богу после эпилептического приступа. Изначально он был воспитан в иудейской вере и практиковал её в семье. Но тут резко обратился в католицизм и стал рассказывать, что рядом с ним всегда присутствует ангел-хранитель и дает ему подсказки — у него развилась одержимость.

Но еще более удивительная история произошла с 40-летним мужчиной. Его привезли в больницу, потому что он обезумел — внезапно стал яростным проповедником. Любое слово врачей он воспринимал как атаку на веру и попытку погубить его душу. В капельницах видел зомбирующую антиисламскую отраву. И непрерывно пытался обратить всех врачей и медсестер в ислам. Родные пациента рассказали, что все началось после обширного эпилептического припадка. И что раньше у него бывал религиозный бред, когда он не принимал лекарства от эпилепсии. В итоге врачи убедили его принимать таблетки – и мужчина быстро пришел в норму. Одержимость продлилась всего несколько дней. Он выписался и как ни в чем не бывало вернулся домой. И таких историй — море. По данным медиков, от 1 до 3% людей с эпилепсией переживают мистический опыт во время припадков. Почему-то вот бог предпочитает общаться именно с ними.

Нейробиологи, кстати, нашли целый ассортимент таких «святых одержимостей», которые возникают при повреждении разных областей мозга. Учёные в обзоре 2022 года опубликовали удобную картинку, где изменения в характере веры расписали по участкам мозга — своего рода «меню».



Повредили вентромедиальную префронтальную кору, которая отвечает за самоконтроль, оценку рисков и мораль? У вас улучшатся отношения с Богом! Повредили дорсолатеральную префронтальную кору, которая отвечает за абстрактное мышление и планирование? Зато теперь у вас будут сильные мистические переживания! Опухоль в этой же коре легла немного по-другому? Отлично. Правда, вы потеряете ментальную гибкость, зато станете непреклонным проповедником, фанатичным борцом с ересью. +1 к фундаментализму!

На этом примере хорошо видно, что виды религиозности тоже бывают очень разные. Логично, что и причина возникновения у них может быть не одна.

Итак, подведем итог. Что влияет на то, станете ли вы религиозным человеком?

○ Меньшая склонность к аналитическому типу мышления. И совсем чуть-чуть — уровень IQ.
○ Довольно сильно — культурные установки и воспитание.
○ В средней степени — склонность к конкретным ошибкам мышления. Например, онтологическая путаница, то есть «мои мысли влияют на мир», и беспорядочная телеология, то есть «все имеет цель».
○ Да, и еще эту вероятность повышает туманное представление об устройстве физического мира вокруг.

А еще почему-то среди ученых верующих значительно меньше, чем в обществе в среднем. Даже в США, где называют себя верующими две трети населения, среди членов Академии наук религиозны всего 7%. Все эти корреляции — не оценочные суждения, это сухие данные, которые достаточно хорошо подтверждаются на огромных выборках.

Мне-то как атеисту очевидно, как это интерпретировать. Просто «мы, атеисты, правы». И по мере того, как человек избавляется от когнитивных ошибок, перестает поддаваться общественному давлению и узнает больше о том, как устроен окружающий мир, — тем меньше становится вероятность, что он или она будет сторонником религии. Все это легко вписывается в мою картину мира.

Но что, если бы я сам был верующим? Мне интересно, как с точки зрения вдумчивого религиозного человека я бы интерпретировал эти данные? Люди лучше разобрались в устройстве мира… и отдалились от истины? Люди профессионально занялись познанием и наукой — и скрыли от себя правду? Люди приобрели когнитивные ошибки, стали менее самокритичны и склонны верить в первое попавшееся объяснение — и таким образом к истине приблизились?

Странно же получается. Бескорыстное стремление к истине… отдаляет от нее. Это открытый вопрос, и я задаю его вам. Пишите в комментариях, что вы об этом думаете.

Киберпанк уже здесь? Оптогенетический нейроинтерфейс

Если YouTube медленно загружает — смотрите здесь.

Представьте технологию, которая помогает слепым обрести зрение, глухим – слух, пожилым — перезапустить сердце при аритмии. С её помощью можно отредактировать память — например, превратить дурное воспоминание в приятное. Можно по щелчку пальцев активировать мутацию в нужной части тела, выключить боль и включить ее обратно. А ещё — создать прибор, который будет мгновенно вызывать мочеиспускание и эрекцию.

Это всё звучит как выступление какого-то шарлатана. Ведь один из самых надёжных признаков псевдонауки — обещание всего, везде и сразу. Но всё, что я сейчас описал, крутится вокруг вполне научной технологии. Причём существует она уже больше 20 лет и почти каждый год порождает безумные истории, которые иначе как киберпанком не назовёшь. Этот подход ещё в далеком 2010 году журнал Nature назвал «методом года», и это — оптогенетика.



Представьте мышь с лампочкой в голове. Когда лампочку включают, мышь начинает бегать кругами. Она ничего не может с этим поделать — свет напрямую активирует нейроны в её мозге, мышь бежит! Как тебе такое, Илон Маск?

А теперь представьте будущее, которое даже Маску не снилось: нейроны вашего мозга генетически изменены так, что они светятся, когда активируются. Также под крышкой черепа установлены фотосенсоры, которые видят это свечение. А еще в голову встроены мини-лазеры, которые могут «светить» тонкими лучами в разные участки мозга, чтобы избирательно активировать нейроны.



Получается система ввода-вывода, световой интерфейс. Мозг вспышками света передаёт информацию в компьютер. А тот посылает сигналы обратно в мозг и создаёт в сознании образы, картинки и слова — или даже вызывает воспоминания. Сложно представить более эффективный способ связать мозг с компьютером.

Как работает оптогенетика

Почему «опто»? В этой области используются специальные белки, реагирующие на свет. Это могут быть ионные каналы в стенке клетки, молекулярные насосы, ферменты… В общем, разные части клеточной машинерии.



А «генетика» — потому что мы вставляем гены, которые кодируют эти белки, туда, где их раньше не было. То есть мы добавляем в клетку новый «выключатель», который реагирует на свет и по команде запускает нужный нам процесс.

Вообще в живых организмах много подобных выключателей самого разного толка. Например, есть белки, которые управляются температурой. Термогенетика. Еще чаще встречаются белки, которые реагируют на химические сигналы. Хемогенетика. Ученые даже пытаются создать клетки, чувствительные к магнитному полю, вводя в них специальные наночастицы — хотя результаты пока неоднозначные. Магнитогенетика.

Но у оптогенетики на их фоне есть очень веские преимущества. Она почти мгновенная, а ещё универсальная — позволяет активировать любые нейроны и мышечные клетки. Оптогенетика может избирательно активировать сразу огромное количество нейронов, без необходимости втыкать в них электроды. А еще, как это часто бывает, мы подсмотрели эту технологию у одноклеточных организмов. Вот так всегда, воруем у природы идеи, а потом не платим ни копейки авторских отчислений.

История открытия

Жила-была зеленая водоросль-хламидомонада.



Ученые заметили, что она интересным образом реагирует на свет. Оказалось, что у водоросли в клеточной мембране есть светочувствительный белок-выключатель. Благодаря нему водоросль получила способность ориентироваться на свет и двигаться к нему или от него — фототаксис. Новый тип белка назвали «каналородопсин».

Канал — потому что этот белок служит воротами. Он может пропускать или не пропускать внутрь клетки заряженные ионы. Когда на хламидомонаду падает свет, этот белок запускает внутрь нее ионы натрия. На мембране клетки меняется электрический потенциал, что запускает в итоге нужное поведение. И водоросль как бы плывет брассом.

Ученые оживились: ведь точно так же работают и нейроны в нашей нервной системе. Открой канал, впусти заряженные ионы натрия – и нейрон активируется. По идее, можно взять из водоросли ген этого белка, а потом вставить его в ДНК обычного человеческого нейрона. На его стенке тоже вырастут такие каналы. И нейрон станет реагировать на голубой свет, посылать нервный сигнал.

Учёные начали экспериментировать с этими каналродопсинами. В 2003 году ген водоросли засунули в яйцеклетки лягушек, в клетку хомяка и даже в клетку человеческой почки в пробирке. И показали, что это работает — посветил на клетку, ионы пошли.

А в 2005 году светочувствительным сделали уже нейрон человека. Об этом вышла статья с красноречивым названием «С точностью до миллисекунды». Авторы положили ген водоросли в оболочку от лентивируса. Это такое семейство вирусов, куда входит ВИЧ — они умеют встраивать свои гены в ДНК клеток, которые заражают. Этим вирусом заразили нейроны – и так вставили в них ген водоросли.

И все получилось! Впервые был создан управляемый светом нейрон человека. Причем управляемый мгновенно, за миллисекунды. Есть люди, которые требуют от науки немедленных прикладных результатов — мол, не витайте в облаках. А тут биологи 20 лет изучали, как водоросли плавают брассом, если на них посветить синей лампочкой. Бесполезные забавы какие-то. А оказывается, от того, как плавают водоросли в воде, может зависеть судьба человечества — например, возможность редактировать людям память, возвращать им зрение или подключать сознание к компьютеру.

Цветомузыка

Включать нейроны — это круто. Но хотелось бы еще и выключать. Чтобы делать и то, и то, нужны два белка. Один — чтобы активировать клетку, а другой — чтобы её подавлять. К счастью, существует много разных светочувствительных белков-каналов. Некоторые из них пропускают внутрь ионы с отрицательным зарядом. Так они «деактивируют» нейрон. А бывает, что нужно пропускать ионы не натрия, а калия или кальция — такие белки тоже нашли.



Ещё нам нужно, чтобы белок «ВКЛ» и белок «ВЫКЛ» активировались разными световыми сигналами. Иначе будут срабатывать сразу оба. И тут тоже удача — каналородопсины реагируют не просто на любой свет, а на свет с конкретной длиной волны — то есть определённого цвета. Кстати, если заменить активацию на торможение, это может быть полезно для людей — например, для расслабления задеревеневших мышц. Посветил зелёным светом на мышцу — и всё прошло (правда, сперва мышцу придется модифицировать). А, может, световое расслабление даже станет альтернативой ботоксу.

Или вот в тюрьме строгого режима можно вколоть всем особо опасным генетическую терапию. Если начался бунт, охранники врубают мощные зелёные прожекторы — и зеки едва ворочаются, не могут руку поднять.

Выключатель боли

Ещё с помощью зелёного света можно выключить боль. Учёные провели эксперимент — взяли группу специальных мышей, страдающих циститом. У них явно возникла боль при наполнении мочевого пузыря (это видели и по поведению, и по датчикам). Грызунам вставили соответствующий светочувствительный ген — и смогли деактивировать болевые рецепторы. Причем боль выключили именно локально — мышам вживили в мочевой пузырь миниатюрное беспроводное устройство со световодом. И когда зеленый свет включали, симптомы боли у мышей практически пропадали — каналродопсин глушил нейроны.



Вообще совсем избавляться от боли не стоит — она помогает беречь тело. Но с помощью оптогенетики можно эту проблему обойти. Можно встроить в себя «экстренный выключатель» боли — когда она уже только мешает. С помощью генной терапии можно сделать так, чтобы именно болевые нервные клетки по всему телу реагировали на «останавливающий» зелёный свет, как у мыши. Представьте, что вы ударились мизинцем ноги о шкаф. Взяли мощную зелёную лампу, нажали на кнопку, просветили ногу — и боль ушла.



Мы уже нафантазировали несколько интересных применений для активации и торможения нейронов светом. Но есть три проблемы, которые, казалось бы, мешают реализовать эти идеи на практике.

Первая проблема

Как пометить для активации только нужные нейроны? Ведь если мы «заразим» все нейроны в мозге белками-выключателями и потом все их активируем — получится эпилептический приступ.

Но, к счастью, в мозге как минимум сотни разных типов нейронов. Различить их помогла одна крутая технология — single-cell RNA-seq, полный анализ РНК в отдельно взятой клетке. Напомню, что с ДНК у нас считывается РНК. ДНК во всех клетках одинаковая, а вот состав РНК зависит от типа клетки. Чем активней ген, тем больше его РНК. И вот наука дошла до того, что можно взять одну-единственную клетку, проанализировать её и получить список всех генов, которые именно в этой клетке активны. По этим отличиям мы и можем рассортировать клетки на типы.



И вот оказалось, что у мышей аж 250 разновидностей нервных клеток во всей нервной системе. А у обезьян — больше 260 типов в одной лишь коре головного мозга. То есть внешне нейроны похожи, а биохимически нет, и мы научились это определять. Мы сможем прицелить нашу модификацию так, чтобы каналродопсин вырабатывался только в одном типе нейронов. Например, только в дофаминовых нейронах определённого типа. Или только в серотониновых. Вплоть до того, что на один тип клеток свет подействует, а на остальные 259 — нет. Теперь, даже если мы просветим насквозь целое полушарие, возбудятся только нужные нам нейроны. И у вас тут же поднимется настроение – или вы перестанете пьянеть (возможно).

Вторая проблема

Но тут возникает вторая проблема — казалось бы, генно-модифицированные нейроны будут чувствительны к свету всегда. А мне вовсе не хочется, чтобы зелёный или синий свет каждый раз вызывал у меня расслабление мышц, отключение боли или сексуальное возбуждение. Вот пойду я на дискотеку в клуб со светомузыкой, и случится полное фиаско.

А если серьёзно, постоянная чувствительность нервных клеток к свету — не очень удобно. Тем более, что известных типов светочувствительных белков не так уж много. А мне хочется разных эффектов для десятков разных ситуаций. И тут нам поможет хемогенетика (в ней используются химически сконструированные молекулы и лиганды вместо света и светочувствительных каналов). С ней можно, как в программировании, добавлять новые логические функции, создавать условия типа «если, то». Например, у меня есть светочувствительные белки-выключатели в болевых рецепторах, но они работают только тогда, когда я принял специальный препарат. А в остальное время спят. Получаются своего рода «выключатели выключателей». Индивидуальные настройки на каждый случай. Принял специальный препарат — и свет начал влиять на настроение. Или, наоборот, сутки не принимал лекарство — значит, какая-то беда, включился аварийный режим организма. Включаем полицейские мигалки.

Третья проблема

Есть и третья проблема — как доставить свет к нейрону? Ведь светить нужно прямо на саму клетку. Нужно просунуть внутрь тела либо оптоволокно, либо лампочку-светодиод. Поэтому оптогенетика — это не только про генетику, но и про оптику. Для нее разрабатывают новые устройства, чтобы светить, питать, подавать команды и вживлять всё это в организм. И один из вариантов — буквально сделать в теле окошки для света. Так, американские специалисты создали керамический протез черепа из нового материала — он очень прочный, но пропускает свет. Называется «стабилизированный наноиттрием диоксид циркония». Американцы вставили кусочек этого прозрачного материала мышкам в череп. Делали они это для своих целей. Но теоретически через это окошко свет сможет проходить внутрь черепа и действовать на кору мозга — настоящий оптический порт в голове. Опять мыши впереди нас по киберпанку.

Как применять оптогенетику

Ну хорошо, звучит красиво, но что мы реально можем сделать с этим прямо сейчас? Оказывается, очень много — больше, чем я ожидал, когда начал изучать эту тему. Например, существует редкая форма слепоты, при которой гибнут клетки-фоторецепторы в сетчатке — те самые палочки и колбочки. Это заболевание называется пигментный ретинит. И ученые с помощью оптогенетики смогли в некоторой степени обратить это заболевание вспять. Они взяли слепых крыс — и частично вернули им зрение.

Вот как устроена наша сетчатка в разрезе?



Есть колбочки и палочки, они чувствуют свет. А перед ними ганглиозные клетки — как бы провода, которые собирают от них информацию. Да-да, перед ними так вот странно и немного криво устроен наш зрительный аппарат. «Провода» от сенсоров на нашей матрице проложены не сзади, а спереди. Поэтому на сетчатке есть большая дырка — слепое пятно. Там эти провода собираются в пучок и уходят на другую сторону. Кстати, вы можете прямо сейчас увидеть эту дырку. Закройте правый глаз и глядите на правый крестик. Теперь приближайтесь или отдаляйтесь, пока левый крестик не исчезнет. Для левого глаза смотрите на левый крестик.



Так вот, еще в 2010 году японские ученые провели эксперимент. Создали ГМО-крыс, у которых отмирали колбочки и палочки в сетчатке, как при болезни. А потом с помощью вируса ввели каналородопсин в их ганглиозные клетки — те самые провода на матрице. И эти клетки, которые обычно почти нечувствительны к свету, начинают на него реагировать. То есть у крыс были сломаны сенсоры, и вместо них сенсорами сделали провода, которые от них идут. При ярком освещении ранее слепые крысы начали реагировать на визуальные стимулы и следить за движущимися предметами.

Прозрение человека

Этот эксперимент с крысами провели 15 лет назад. А в 2021 году то же самое смогли повторить на человеке. Швейцарские учёные взяли слепого пациента с пигментным ретинитом, с тяжелыми повреждениями сетчатки. Он мог только отличить яркий свет от тьмы. Ему ввели в сетчатку гены каналородопсина. А ещё дали специальные очки. Зачем? Вспомните, ведь канальнородопсины реагируют только на определенную длину волны. А видимый свет разный!



Поэтому даже после инъекций наш пациент почти ничего не видел. Вот он говорит: «Только примерно вижу, где кончается стол». А эти электронные очки снимали картинку перед ним на видео и преобразовывали ее в яркое одноцветное изображение с нужной длиной волны. Более того, для пациента подобрали такой каналородопсин, который реагирует на желто-янтарный свет, а не на синий. Потому что это физиологически комфортнее и безопаснее для глаза. В результате полностью ослепший человек начал видеть предметы и точно показывать на них рукой.

Конечно, это пока несовершенная технология. Но оцените иронию. В отличие от сотен религиозных пророков, целителей и колдунов, ученые по-настоящему вернули зрение полностью ослепшему человеку. И как следует это доказали. Например, для чистоты эксперимента мужчине сначала «прозрели» только один глаз, чтобы провести сравнения. А еще проверяли с помощью энцефалограммы, реагирует ли его мозг на визуальные стимулы. Не нужно принимать исцеление на веру, вот вам пруфы.

Пару лет назад американское агентство FDA уже одобрило ускоренные испытания этой технологии для скорейшего внедрения. Скоро слепые будут прозревать безо всяких чудес.

И глухие услышат

Идем дальше по библейским чудесам. Оптогенетика может предложить исцеление и глухим. У нас есть внутреннее ухо, а в нем улитка — именно она воспринимает звук. Для этого в ней есть особые волосковые клетки, тонко реагирующие на колебания разной частоты. Если волосковые клетки не работают, человек глохнет.

Сейчас уже делают кохлеарные импланты — они восстанавливают некое подобие слуха.



Микрофон снаружи воспринимает звук, электроника превращает его в электросигналы и подает их прямо на нервы в улитке. Но звук получается очень грубый. В современных имплантатах есть процессор, который делает разборчивой именно речь. Но музыкой особо не насладишься. И улучшить звук сложно — электросигналы проникают в соседние клетки для других частот, спорят друг с другом и создают помехи. Значит, нужно активировать клетки более прицельно.

На помощь спешит оптогенетика! Ученые из Германии взяли маленьких грызунов, песчанок, и внедрили им в улитку каналородопсин. А потом сделали для них оптический имплант вместо электрического. Они показали, что слуховые нервы этих грызунов действительно активировались при воздействии светом: песчанки субъективно слышали «световые звуки». Причем это сработало и на слышащих песчанках, и на глухих, которым специально испортили слуховые клетки.

И, главное, реакция на сигналы была точной и быстрой. Так что, может быть, в будущем именно оптические слуховые импланты вернут слабослышащим способность наслаждаться музыкой и звуками природы.

Аритмия

Еще одно впечатляющее применение оптогенетики — это встроенный «световой дефибриллятор».



Сейчас во многих странах в общественных местах вешают автоматические дефибрилляторы. Нужно только открыть чемоданчик, а он сам уже голосом скажет, как его подсоединить – и сам даст разряд. А тут крысам добавляли каналродопсин прямо в мышечные клетки сердца – он реагировал на свет и принудительно активировал мышцу. Дальше ученые специально вызывали у крыс сбой сердечного ритма — аритмию. А потом светили в сердце синим светом — и ритм сердцебиения возвращался к норме.

А ведь аритмия может и убить — если вызовет фибрилляцию, состояние, при котором отдельные группы мышечных волокон сердечной мышцы сокращаются разрозненно и нескоординированно. Для этого и нужен дефибриллятор: его разряд синхронно активирует все мышцы сердца и прекращает беспорядок. То же самое делает оптогенетическая «кнопка», только без риска ожогов сердца и других травм. Если человек в группе риска — можно встроить ему в сердце такой дефибриллятор и «перезапускать» сердце одним нажатием кнопки.

Болезнь Паркинсона



Многие медики считают, что её можно облегчить, если постоянно стимулировать внутренние отделы мозга. По какой-то причине эта «встряска» электричеством облегчает симптомы — характерную «трясучку» головы и рук, заторможенность и нарушения координации. Сейчас это делают с помощью метода под названием deep brain stimulation — «глубокая стимуляция мозга». Там в голову имплантируют два длинных электрода и пропускают через них слабый ток. Причем интересно, что сам генератор тока тоже зашивают под кожу, в районе ключицы. И это лечение тоже смогли воспроизвести с помощью оптогенетики. У мышей с аналогом болезни Паркинсона световая терапия полностью устранила тремор, то есть трясучку, и заторможенность. Мыши перестали спотыкаться и начали бегать нормально.

Понятно, что оптический способ тоже требует хирургического вмешательства. Но зачастую лучше светить на ткани, чем вставлять множество электродов. Постоянное присутствие металлических проводов может приводить к повреждению тканей. Поэтому медики очень заинтересованы в оптогенетических вариантах известных терапий.



Но есть и совсем странные и экзотические применения для оптогенетики. Например, с ее помощью создали радиоуправляемых боевых комаров. Ну ладно, пока всё же не комаров, а мух-дрозофил. Статья про это вышла еще в 2005 году. Дело в том, что у мух довольно простая нервная система. Поэтому им буквально светили лазером в разные скопления нейронов — и вызывали нужное поведение. Сюда посветили — она прыгает. Туда — она бьет крыльями.

Другие исследователи научились с помощью света управлять работой мочевого пузыря. У животных бывает проблема с постоянным желанием мочиться — из-за сверхчувствительности мочевого пузыря. И ученые её решили. Они вживили в мочевой пузырь крысы датчик, который измерял его наполненность. Также в чувствительные нервные клетки, иннервирующие пузырь, внедрили светочувствительный белок, который отключает их активность, если посветить зеленым светом. И всем этим управляла электронная машинка, тоже имплантированная в тело.

Теперь, если крыса писала слишком часто, машинка включала светодиоды — и функция мочеиспускания отключалась. Причем отключался в том числе сигнал в мозг, то есть крыса не мучилась от желания сходить в туалет. А когда сенсор наполненности пузыря показывал, что действительно пора — машинка выключала свет, и пузырь срабатывал.

Часто бывает, что наше тело работает себе во вред. Иногда тело слишком сильно воспаляется или нагревается, чересчур активно пытается вымыть из кишечника яды, перебарщивает с иммунной реакцией. Сильная аллергия — анафилактический шок — это тоже чрезмерная реакция на не особо опасное вещество. Возможно, в будущем у нас в теле будет «умный контроллер». Если организм начал паниковать и совершать саморазрушительные действия, компьютер временно возьмет управление на себя и вернёт тело к норме.

Задачи со звёздочкой

Ну хорошо, раз у нас тут уже полный киберпанк, вспомним квест из игры Cyberpunk 2077. Там был персонаж с интимным имплантом, который закоротило — его нужно было срочно отвезти в госпиталь. А проблема-то была в чём — что имплант был не оптогенетический! Не хотите, чтобы это случилось с вами? Представляем EROS — эректильный оптогенетический стимулятор! В «Эросе» тоже используется белок, чувствительный к свету, но это не ионные воротца, а фермент. При активации он создает химический сигнал, который расслабляет гладкую мускулатуру. Ну а так как клетка с этим ферментом располагается в пещеристом теле мужского пениса, результат такого расслабления — эрекция. В итоге у ученых получились грызуны, которым светишь синим светом на пенис — и у них возникает эрекция. А иногда даже эякуляция. Подарите девушке на 8 марта синий фонарик — и она сможет возбудить вас в любую секунду!



Ок, казалось бы, что еще может впечатлить после этого? А хотите совсем диво дивное? С помощью оптогенетики ученые заставили клетки кожи ходить по команде: светим в нужное место клетки, и она растет, как бы шагает в ту сторону.

Некоторые клетки в нашем теле подвижные — могут выращивать нечто вроде лапок, перебирают ими и ползают. Например, у нас так делают клетки эпидермиса, которые мигрируют в сторону ранки, чтобы ее закрыть. А тут ученые создали человеческую клетку, которая шагает по команде — когда на неё светят.



А можно вообще создать генетического спящего агента. Это генная модификация, которая происходит по команде — мутация по щелчку пальцев. Доставляем в нужные клетки организма генетические ножницы CRISPR-CaS9. Они уже готовы вырезать и заменить нужный кусок генома. Но пока что не работают, а дремлют. А если посветить на клетку специальным светом, эти ножницы выходят из тени и редактируют ДНК. Вы спросите, зачем это нужно? Почему бы не модифицировать ДНК сразу? Обычно генные терапии основаны на доставке генов с помощью обезвреженных вирусных оболочек. Вирус заражает нужный тип клеток и передает им нужный нам ген. Но бывает, что этого мало — вам нужна суперизбирательность. Скажем, у вас проблема только с мышцами попы, и вам нужно генномодифицировать только их. Тогда и пригодится оптогенетика. Мы можем заранее ввести генные ножницы в весь организм. А «включить» нужную мутацию — только в нужном месте и в нужное время.

Также этот метод полезен, чтобы проводить контролируемые испытания терапий. Допустим, вы изобрели генную терапию от старения кожи. Вкалываете ее подопытному внутривенно, она заражает разные клетки. Но потом специальным светом светите только на левую сторону лица, и только там запускаете новые антивозрастные мутации. А на правой — не запускаете. Через какое-то время можно сравнить — меньше ли стало морщин слева?

Короче, оптогенетика — это настоящий подарок для ученых. С ней можно очень точно и избирательно активировать нужные клетки, чтобы проверять разные догадки.

Редактирование памяти

А вот теперь — самое пугающее применение оптогенетики. Это редактирование воспоминаний и эмоций, как в фильме «Вечное сияние чистого разума».

И главный мастер этой запретной практики — японский учёный Судзуми Тонегава. Он вообще сыграл огромную роль в науке — ему еще в 1987 году дали Нобелевскую премию за то, что он раскрыл секрет адаптивного иммунитета. А потом Тонегава увлекся оптогенетикой и тем, как с её помощью управлять памятью. В частности, он много занимался «энграммами памяти». Красивый термин? Так называется группа нейронов, которые хранят конкретное воспоминание, если сильно упрощать. А в 2012 году вышла его знаменитая статья, которая произвела огромный фурор в научном мире — про «энграммы, активирующие память о страхе».

И у нас, и у мышей в мозге есть участок под названием зубчатая извилина — в ней помимо прочего формируются воспоминания о новых местах и ситуациях. И вот представьте, у вас есть генно-модицифированные мыши, у которых от рождения нейроны в зубчатой извилине умеют вырабатывать каналродопсин, но только когда нейрон активируется. Когда это происходит, нейрон становится светочувствительным. А чтобы такими не стали вообще все нейроны в извилине, вы постоянно даёте мышам специальное тормозящее лекарство, которое отключает весь этот механизм.

Получается нечто вроде кнопки «запись». Снимаем мышь с лекарства, помещаем в новую ситуацию, память о ней записывается. И нейроны именно этого воспоминания теперь чувствительны к свету. Потом снова сажаем мышь на лекарство — и запись выключается!

Далее проводим эксперимент: сажаем мышку в незнакомую ей комнатку, условно — красного цвета. «Записываем» это воспоминание. Теперь нейроны памяти о красной комнате стали чувствительными к свету. Мы прямо видим эти нейроны — вот они, энграммы памяти. Далее возвращаем мышку в знакомую клетку (допустим, зелёную). И там бьем её током. При этом светим ей в мозг через оптоволокно, активируя память про красную комнату. То есть в момент боли у нее активируются сразу оба воспоминания, об обеих комнатах. В итоге мы создали у мыши ложную память — что ей якобы делали больно в красной комнате.



Если мышку теперь посадить в красную комнату, она сжимается от страха — хотя в реальности её там не мучали. В зелёной комнате — тоже вспоминает о боли и боится. А вот когда мы помещаем мышку в новую, белую комнату — она спокойна. Команда Тонегавы буквально увидела память и смогла ей манипулировать! Память — это вам не свойство вечной души, а физическая штуковина, на которую можно повлиять светом.

Нейробиологи начали экспериментировать с этим механизмом. Они обнаружили, что воспоминания можно не только записывать, но и стирать. А потом восстанавливать обратно. Возможно, в будущем мы могли бы это использовать. Допустим, вы боитесь лечить зубы из-за неприятного воспоминания из детства — но не желаете стирать себе память. Тогда можно просто на время отключать эту фобию перед походом к дантисту. А если вы арахнофоб — сможете выключать свой страх, чтобы поиграть в фэнтези-игрушку или посмотреть «Властелина колец».

Записанное счастье

Сам Тонегава смог вылечить у мыши депрессию за счёт воспроизведения записанного счастья. У мышки «включали запись», когда она находилась в комфорте, в компании самки. Потом долго вызывали у неё хронический стресс, пока она не впала в депрессию. А потом активировали позитивные эмоции — и ей стало лучше. Вот она, сила секса.

По словам Тонегавы, это может помочь и людям. Только представьте: в вашем мозге «включали запись» в самые лучшие моменты вашей жизни — первая ночь с любимой женщиной, путешествие мечты, завершение проекта. Но так случилось, что позже вы оказались на улице, живёте на пособие, болеете, погрузились в депрессию. А вам светят в мозг и активируют нейроны, где записано состояние счастья — и вы чувствуете себя лучше.

Но Тонегава на этом не остановился. Он показал более зловещую возможность — менять эмоциональное содержание воспоминаний. У мышки записывали очень неприятное воспоминание. Потом её помещали в очень приятную ситуацию с мышкой противоположного пола. Но при этом светили в те же нейроны, где записана память, вызывающая страх. И у неприятного воспоминания знак менялся с минуса на плюс — негативные эмоции перезаписались удовольствием. Смогли сделать и наоборот — приятное воспоминание превратили в пугающее. То есть воспоминание осталось — но поменяло весь свой смысл. Тут могут быть забавные последствия. Например, хотели вылечить арахнофобию, но заменили ее страстным влечением к паукам.

Но что, если этот механизм начнут использовать во зло? Представьте, что вас арестовала тайная полиция, вас били, пытали… Но при этом вели «запись» ваших страданий. А потом включили лампочку и дали поесть мороженого. И вот уже пытка вспоминается вкусной и сладкой. А может быть наоборот — вас как диссидента решили наказать и вселили в вас ненависть и страх к тому, что вы любили больше всего на свете.

Понятно, что любую технологию можно использовать и в хороших, и в дурных целях. Но в случае с оптогенетикой мы прежде всего видим огромное количество потенциальной пользы. Можно лечить болезни, решать психологические проблемы, возвращать зрение и слух, даже контролировать функции тела. И самая интригующая перспектива — это нейроинтерфейс для связи с компьютером.

Мы сегодня говорили только о вводе — как точечно и мгновенно посылать сигналы в мозг и активировать нейроны. Но кроме ввода нужен и вывод — нужно считывать сигналы из мозга с помощью света. И такие белки тоже есть — они могут светиться при активации нейронов. Нужен только прибор, который способен в реальном времени фиксировать свечение каждой отдельной клеточки. И у нас есть приборы, которые засекают свечение даже не отдельных клеток — отдельных молекул.



Илон Маск убеждает, что будущее за его интерфейсом Neuralink. Но есть ощущение, что оптогенетика — очень сильный конкурент на создание идеального нейроинтерфейса, который сможет считывать сигнал с миллиардов клеток одновременно — только без травмирующих электродов. Да, в нашем мозге нейронов почти в миллион раз больше. Поэтому до человеческого сканера, а тем более мозгового штекера для входа в интернет, ещё далеко. Но всё, что мы сейчас знаем про оптогенетику, как будто сходится в единую точку — в эдакую сингулярность.

А если вы хотите приблизить момент такой сингулярности, можете прямо сейчас начать учиться на генетика, оптика или оптогенетика. Или поделиться этим постом с вашими знакомыми.

Источники

Можно ли управлять мозгом с помощью света? Оптогенетика

Если YouTube медленно загружает — смотрите здесь.

Представьте технологию, которая помогает слепым обрести зрение, глухим – слух, пожилым — перезапустить сердце при аритмии. С её помощью можно отредактировать память — например, превратить дурное воспоминание в приятное. Можно по щелчку пальцев активировать мутацию в нужной части тела, выключить боль и включить ее обратно. А ещё — создать прибор, который будет мгновенно вызывать мочеиспускание и эрекцию.

Это всё звучит как выступление какого-то шарлатана. Ведь один из самых надёжных признаков псевдонауки — обещание всего, везде и сразу. Но всё, что я сейчас описал, крутится вокруг вполне научной технологии. Причём существует она уже больше 20 лет и почти каждый год порождает безумные истории, которые иначе как киберпанком не назовёшь. Этот подход ещё в далеком 2010 году журнал Nature назвал «методом года», и это — оптогенетика.



Представьте мышь с лампочкой в голове. Когда лампочку включают, мышь начинает бегать кругами. Она ничего не может с этим поделать — свет напрямую активирует нейроны в её мозге, мышь бежит! Как тебе такое, Илон Маск?

А теперь представьте будущее, которое даже Маску не снилось: нейроны вашего мозга генетически изменены так, что они светятся, когда активируются. Также под крышкой черепа установлены фотосенсоры, которые видят это свечение. А еще в голову встроены мини-лазеры, которые могут «светить» тонкими лучами в разные участки мозга, чтобы избирательно активировать нейроны.



Получается система ввода-вывода, световой интерфейс. Мозг вспышками света передаёт информацию в компьютер. А тот посылает сигналы обратно в мозг и создаёт в сознании образы, картинки и слова — или даже вызывает воспоминания. Сложно представить более эффективный способ связать мозг с компьютером.

Как работает оптогенетика

Почему «опто»? В этой области используются специальные белки, реагирующие на свет. Это могут быть ионные каналы в стенке клетки, молекулярные насосы, ферменты… В общем, разные части клеточной машинерии.



А «генетика» — потому что мы вставляем гены, которые кодируют эти белки, туда, где их раньше не было. То есть мы добавляем в клетку новый «выключатель», который реагирует на свет и по команде запускает нужный нам процесс.

Вообще в живых организмах много подобных выключателей самого разного толка. Например, есть белки, которые управляются температурой. Термогенетика. Еще чаще встречаются белки, которые реагируют на химические сигналы. Хемогенетика. Ученые даже пытаются создать клетки, чувствительные к магнитному полю, вводя в них специальные наночастицы — хотя результаты пока неоднозначные. Магнитогенетика.

Но у оптогенетики на их фоне есть очень веские преимущества. Она почти мгновенная, а ещё универсальная — позволяет активировать любые нейроны и мышечные клетки. Оптогенетика может избирательно активировать сразу огромное количество нейронов, без необходимости втыкать в них электроды. А еще, как это часто бывает, мы подсмотрели эту технологию у одноклеточных организмов. Вот так всегда, воруем у природы идеи, а потом не платим ни копейки авторских отчислений.

История открытия

Жила-была зеленая водоросль-хламидомонада.



Ученые заметили, что она интересным образом реагирует на свет. Оказалось, что у водоросли в клеточной мембране есть светочувствительный белок-выключатель. Благодаря нему водоросль получила способность ориентироваться на свет и двигаться к нему или от него — фототаксис. Новый тип белка назвали «каналородопсин».

Канал — потому что этот белок служит воротами. Он может пропускать или не пропускать внутрь клетки заряженные ионы. Когда на хламидомонаду падает свет, этот белок запускает внутрь нее ионы натрия. На мембране клетки меняется электрический потенциал, что запускает в итоге нужное поведение. И водоросль как бы плывет брассом.

Ученые оживились: ведь точно так же работают и нейроны в нашей нервной системе. Открой канал, впусти заряженные ионы натрия – и нейрон активируется. По идее, можно взять из водоросли ген этого белка, а потом вставить его в ДНК обычного человеческого нейрона. На его стенке тоже вырастут такие каналы. И нейрон станет реагировать на голубой свет, посылать нервный сигнал.

Учёные начали экспериментировать с этими каналродопсинами. В 2003 году ген водоросли засунули в яйцеклетки лягушек, в клетку хомяка и даже в клетку человеческой почки в пробирке. И показали, что это работает — посветил на клетку, ионы пошли.

А в 2005 году светочувствительным сделали уже нейрон человека. Об этом вышла статья с красноречивым названием «С точностью до миллисекунды». Авторы положили ген водоросли в оболочку от лентивируса. Это такое семейство вирусов, куда входит ВИЧ — они умеют встраивать свои гены в ДНК клеток, которые заражают. Этим вирусом заразили нейроны – и так вставили в них ген водоросли.

И все получилось! Впервые был создан управляемый светом нейрон человека. Причем управляемый мгновенно, за миллисекунды. Есть люди, которые требуют от науки немедленных прикладных результатов — мол, не витайте в облаках. А тут биологи 20 лет изучали, как водоросли плавают брассом, если на них посветить синей лампочкой. Бесполезные забавы какие-то. А оказывается, от того, как плавают водоросли в воде, может зависеть судьба человечества — например, возможность редактировать людям память, возвращать им зрение или подключать сознание к компьютеру.

Цветомузыка

Включать нейроны — это круто. Но хотелось бы еще и выключать. Чтобы делать и то, и то, нужны два белка. Один — чтобы активировать клетку, а другой — чтобы её подавлять. К счастью, существует много разных светочувствительных белков-каналов. Некоторые из них пропускают внутрь ионы с отрицательным зарядом. Так они «деактивируют» нейрон. А бывает, что нужно пропускать ионы не натрия, а калия или кальция — такие белки тоже нашли.



Ещё нам нужно, чтобы белок «ВКЛ» и белок «ВЫКЛ» активировались разными световыми сигналами. Иначе будут срабатывать сразу оба. И тут тоже удача — каналородопсины реагируют не просто на любой свет, а на свет с конкретной длиной волны — то есть определённого цвета. Кстати, если заменить активацию на торможение, это может быть полезно для людей — например, для расслабления задеревеневших мышц. Посветил зелёным светом на мышцу — и всё прошло (правда, сперва мышцу придется модифицировать). А, может, световое расслабление даже станет альтернативой ботоксу.

Или вот в тюрьме строгого режима можно вколоть всем особо опасным генетическую терапию. Если начался бунт, охранники врубают мощные зелёные прожекторы — и зеки едва ворочаются, не могут руку поднять.

Выключатель боли

Ещё с помощью зелёного света можно выключить боль. Учёные провели эксперимент — взяли группу специальных мышей, страдающих циститом. У них явно возникла боль при наполнении мочевого пузыря (это видели и по поведению, и по датчикам). Грызунам вставили соответствующий светочувствительный ген — и смогли деактивировать болевые рецепторы. Причем боль выключили именно локально — мышам вживили в мочевой пузырь миниатюрное беспроводное устройство со световодом. И когда зеленый свет включали, симптомы боли у мышей практически пропадали — каналродопсин глушил нейроны.



Вообще совсем избавляться от боли не стоит — она помогает беречь тело. Но с помощью оптогенетики можно эту проблему обойти. Можно встроить в себя «экстренный выключатель» боли — когда она уже только мешает. С помощью генной терапии можно сделать так, чтобы именно болевые нервные клетки по всему телу реагировали на «останавливающий» зелёный свет, как у мыши. Представьте, что вы ударились мизинцем ноги о шкаф. Взяли мощную зелёную лампу, нажали на кнопку, просветили ногу — и боль ушла.



Мы уже нафантазировали несколько интересных применений для активации и торможения нейронов светом. Но есть три проблемы, которые, казалось бы, мешают реализовать эти идеи на практике.

Первая проблема

Как пометить для активации только нужные нейроны? Ведь если мы «заразим» все нейроны в мозге белками-выключателями и потом все их активируем — получится эпилептический приступ.

Но, к счастью, в мозге как минимум сотни разных типов нейронов. Различить их помогла одна крутая технология — single-cell RNA-seq, полный анализ РНК в отдельно взятой клетке. Напомню, что с ДНК у нас считывается РНК. ДНК во всех клетках одинаковая, а вот состав РНК зависит от типа клетки. Чем активней ген, тем больше его РНК. И вот наука дошла до того, что можно взять одну-единственную клетку, проанализировать её и получить список всех генов, которые именно в этой клетке активны. По этим отличиям мы и можем рассортировать клетки на типы.



И вот оказалось, что у мышей аж 250 разновидностей нервных клеток во всей нервной системе. А у обезьян — больше 260 типов в одной лишь коре головного мозга. То есть внешне нейроны похожи, а биохимически нет, и мы научились это определять. Мы сможем прицелить нашу модификацию так, чтобы каналродопсин вырабатывался только в одном типе нейронов. Например, только в дофаминовых нейронах определённого типа. Или только в серотониновых. Вплоть до того, что на один тип клеток свет подействует, а на остальные 259 — нет. Теперь, даже если мы просветим насквозь целое полушарие, возбудятся только нужные нам нейроны. И у вас тут же поднимется настроение – или вы перестанете пьянеть (возможно).

Вторая проблема

Но тут возникает вторая проблема — казалось бы, генно-модифицированные нейроны будут чувствительны к свету всегда. А мне вовсе не хочется, чтобы зелёный или синий свет каждый раз вызывал у меня расслабление мышц, отключение боли или сексуальное возбуждение. Вот пойду я на дискотеку в клуб со светомузыкой, и случится полное фиаско.

А если серьёзно, постоянная чувствительность нервных клеток к свету — не очень удобно. Тем более, что известных типов светочувствительных белков не так уж много. А мне хочется разных эффектов для десятков разных ситуаций. И тут нам поможет хемогенетика (в ней используются химически сконструированные молекулы и лиганды вместо света и светочувствительных каналов). С ней можно, как в программировании, добавлять новые логические функции, создавать условия типа «если, то». Например, у меня есть светочувствительные белки-выключатели в болевых рецепторах, но они работают только тогда, когда я принял специальный препарат. А в остальное время спят. Получаются своего рода «выключатели выключателей». Индивидуальные настройки на каждый случай. Принял специальный препарат — и свет начал влиять на настроение. Или, наоборот, сутки не принимал лекарство — значит, какая-то беда, включился аварийный режим организма. Включаем полицейские мигалки.

Третья проблема

Есть и третья проблема — как доставить свет к нейрону? Ведь светить нужно прямо на саму клетку. Нужно просунуть внутрь тела либо оптоволокно, либо лампочку-светодиод. Поэтому оптогенетика — это не только про генетику, но и про оптику. Для нее разрабатывают новые устройства, чтобы светить, питать, подавать команды и вживлять всё это в организм. И один из вариантов — буквально сделать в теле окошки для света. Так, американские специалисты создали керамический протез черепа из нового материала — он очень прочный, но пропускает свет. Называется «стабилизированный наноиттрием диоксид циркония». Американцы вставили кусочек этого прозрачного материала мышкам в череп. Делали они это для своих целей. Но теоретически через это окошко свет сможет проходить внутрь черепа и действовать на кору мозга — настоящий оптический порт в голове. Опять мыши впереди нас по киберпанку.

Как применять оптогенетику

Ну хорошо, звучит красиво, но что мы реально можем сделать с этим прямо сейчас? Оказывается, очень много — больше, чем я ожидал, когда начал изучать эту тему. Например, существует редкая форма слепоты, при которой гибнут клетки-фоторецепторы в сетчатке — те самые палочки и колбочки. Это заболевание называется пигментный ретинит. И ученые с помощью оптогенетики смогли в некоторой степени обратить это заболевание вспять. Они взяли слепых крыс — и частично вернули им зрение.

Вот как устроена наша сетчатка в разрезе?



Есть колбочки и палочки, они чувствуют свет. А перед ними ганглиозные клетки — как бы провода, которые собирают от них информацию. Да-да, перед ними так вот странно и немного криво устроен наш зрительный аппарат. «Провода» от сенсоров на нашей матрице проложены не сзади, а спереди. Поэтому на сетчатке есть большая дырка — слепое пятно. Там эти провода собираются в пучок и уходят на другую сторону. Кстати, вы можете прямо сейчас увидеть эту дырку. Закройте правый глаз и глядите на правый крестик. Теперь приближайтесь или отдаляйтесь, пока левый крестик не исчезнет. Для левого глаза смотрите на левый крестик.



Так вот, еще в 2010 году японские ученые провели эксперимент. Создали ГМО-крыс, у которых отмирали колбочки и палочки в сетчатке, как при болезни. А потом с помощью вируса ввели каналородопсин в их ганглиозные клетки — те самые провода на матрице. И эти клетки, которые обычно почти нечувствительны к свету, начинают на него реагировать. То есть у крыс были сломаны сенсоры, и вместо них сенсорами сделали провода, которые от них идут. При ярком освещении ранее слепые крысы начали реагировать на визуальные стимулы и следить за движущимися предметами.

Прозрение человека

Этот эксперимент с крысами провели 15 лет назад. А в 2021 году то же самое смогли повторить на человеке. Швейцарские учёные взяли слепого пациента с пигментным ретинитом, с тяжелыми повреждениями сетчатки. Он мог только отличить яркий свет от тьмы. Ему ввели в сетчатку гены каналородопсина. А ещё дали специальные очки. Зачем? Вспомните, ведь канальнородопсины реагируют только на определенную длину волны. А видимый свет разный!



Поэтому даже после инъекций наш пациент почти ничего не видел. Вот он говорит: «Только примерно вижу, где кончается стол». А эти электронные очки снимали картинку перед ним на видео и преобразовывали ее в яркое одноцветное изображение с нужной длиной волны. Более того, для пациента подобрали такой каналородопсин, который реагирует на желто-янтарный свет, а не на синий. Потому что это физиологически комфортнее и безопаснее для глаза. В результате полностью ослепший человек начал видеть предметы и точно показывать на них рукой.

Конечно, это пока несовершенная технология. Но оцените иронию. В отличие от сотен религиозных пророков, целителей и колдунов, ученые по-настоящему вернули зрение полностью ослепшему человеку. И как следует это доказали. Например, для чистоты эксперимента мужчине сначала «прозрели» только один глаз, чтобы провести сравнения. А еще проверяли с помощью энцефалограммы, реагирует ли его мозг на визуальные стимулы. Не нужно принимать исцеление на веру, вот вам пруфы.

Пару лет назад американское агентство FDA уже одобрило ускоренные испытания этой технологии для скорейшего внедрения. Скоро слепые будут прозревать безо всяких чудес.

И глухие услышат

Идем дальше по библейским чудесам. Оптогенетика может предложить исцеление и глухим. У нас есть внутреннее ухо, а в нем улитка — именно она воспринимает звук. Для этого в ней есть особые волосковые клетки, тонко реагирующие на колебания разной частоты. Если волосковые клетки не работают, человек глохнет.

Сейчас уже делают кохлеарные импланты — они восстанавливают некое подобие слуха.



Микрофон снаружи воспринимает звук, электроника превращает его в электросигналы и подает их прямо на нервы в улитке. Но звук получается очень грубый. В современных имплантатах есть процессор, который делает разборчивой именно речь. Но музыкой особо не насладишься. И улучшить звук сложно — электросигналы проникают в соседние клетки для других частот, спорят друг с другом и создают помехи. Значит, нужно активировать клетки более прицельно.

На помощь спешит оптогенетика! Ученые из Германии взяли маленьких грызунов, песчанок, и внедрили им в улитку каналородопсин. А потом сделали для них оптический имплант вместо электрического. Они показали, что слуховые нервы этих грызунов действительно активировались при воздействии светом: песчанки субъективно слышали «световые звуки». Причем это сработало и на слышащих песчанках, и на глухих, которым специально испортили слуховые клетки.

И, главное, реакция на сигналы была точной и быстрой. Так что, может быть, в будущем именно оптические слуховые импланты вернут слабослышащим способность наслаждаться музыкой и звуками природы.

Аритмия

Еще одно впечатляющее применение оптогенетики — это встроенный «световой дефибриллятор».



Сейчас во многих странах в общественных местах вешают автоматические дефибрилляторы. Нужно только открыть чемоданчик, а он сам уже голосом скажет, как его подсоединить – и сам даст разряд. А тут крысам добавляли каналродопсин прямо в мышечные клетки сердца – он реагировал на свет и принудительно активировал мышцу. Дальше ученые специально вызывали у крыс сбой сердечного ритма — аритмию. А потом светили в сердце синим светом — и ритм сердцебиения возвращался к норме.

А ведь аритмия может и убить — если вызовет фибрилляцию, состояние, при котором отдельные группы мышечных волокон сердечной мышцы сокращаются разрозненно и нескоординированно. Для этого и нужен дефибриллятор: его разряд синхронно активирует все мышцы сердца и прекращает беспорядок. То же самое делает оптогенетическая «кнопка», только без риска ожогов сердца и других травм. Если человек в группе риска — можно встроить ему в сердце такой дефибриллятор и «перезапускать» сердце одним нажатием кнопки.

Болезнь Паркинсона



Многие медики считают, что её можно облегчить, если постоянно стимулировать внутренние отделы мозга. По какой-то причине эта «встряска» электричеством облегчает симптомы — характерную «трясучку» головы и рук, заторможенность и нарушения координации. Сейчас это делают с помощью метода под названием deep brain stimulation — «глубокая стимуляция мозга». Там в голову имплантируют два длинных электрода и пропускают через них слабый ток. Причем интересно, что сам генератор тока тоже зашивают под кожу, в районе ключицы. И это лечение тоже смогли воспроизвести с помощью оптогенетики. У мышей с аналогом болезни Паркинсона световая терапия полностью устранила тремор, то есть трясучку, и заторможенность. Мыши перестали спотыкаться и начали бегать нормально.

Понятно, что оптический способ тоже требует хирургического вмешательства. Но зачастую лучше светить на ткани, чем вставлять множество электродов. Постоянное присутствие металлических проводов может приводить к повреждению тканей. Поэтому медики очень заинтересованы в оптогенетических вариантах известных терапий.



Но есть и совсем странные и экзотические применения для оптогенетики. Например, с ее помощью создали радиоуправляемых боевых комаров. Ну ладно, пока всё же не комаров, а мух-дрозофил. Статья про это вышла еще в 2005 году. Дело в том, что у мух довольно простая нервная система. Поэтому им буквально светили лазером в разные скопления нейронов — и вызывали нужное поведение. Сюда посветили — она прыгает. Туда — она бьет крыльями.

Другие исследователи научились с помощью света управлять работой мочевого пузыря. У животных бывает проблема с постоянным желанием мочиться — из-за сверхчувствительности мочевого пузыря. И ученые её решили. Они вживили в мочевой пузырь крысы датчик, который измерял его наполненность. Также в чувствительные нервные клетки, иннервирующие пузырь, внедрили светочувствительный белок, который отключает их активность, если посветить зеленым светом. И всем этим управляла электронная машинка, тоже имплантированная в тело.

Теперь, если крыса писала слишком часто, машинка включала светодиоды — и функция мочеиспускания отключалась. Причем отключался в том числе сигнал в мозг, то есть крыса не мучилась от желания сходить в туалет. А когда сенсор наполненности пузыря показывал, что действительно пора — машинка выключала свет, и пузырь срабатывал.

Часто бывает, что наше тело работает себе во вред. Иногда тело слишком сильно воспаляется или нагревается, чересчур активно пытается вымыть из кишечника яды, перебарщивает с иммунной реакцией. Сильная аллергия — анафилактический шок — это тоже чрезмерная реакция на не особо опасное вещество. Возможно, в будущем у нас в теле будет «умный контроллер». Если организм начал паниковать и совершать саморазрушительные действия, компьютер временно возьмет управление на себя и вернёт тело к норме.

Задачи со звёздочкой

Ну хорошо, раз у нас тут уже полный киберпанк, вспомним квест из игры Cyberpunk 2077. Там был персонаж с интимным имплантом, который закоротило — его нужно было срочно отвезти в госпиталь. А проблема-то была в чём — что имплант был не оптогенетический! Не хотите, чтобы это случилось с вами? Представляем EROS — эректильный оптогенетический стимулятор! В «Эросе» тоже используется белок, чувствительный к свету, но это не ионные воротца, а фермент. При активации он создает химический сигнал, который расслабляет гладкую мускулатуру. Ну а так как клетка с этим ферментом располагается в пещеристом теле мужского пениса, результат такого расслабления — эрекция. В итоге у ученых получились грызуны, которым светишь синим светом на пенис — и у них возникает эрекция. А иногда даже эякуляция. Подарите девушке на 8 марта синий фонарик — и она сможет возбудить вас в любую секунду!



Ок, казалось бы, что еще может впечатлить после этого? А хотите совсем диво дивное? С помощью оптогенетики ученые заставили клетки кожи ходить по команде: светим в нужное место клетки, и она растет, как бы шагает в ту сторону.

Некоторые клетки в нашем теле подвижные — могут выращивать нечто вроде лапок, перебирают ими и ползают. Например, у нас так делают клетки эпидермиса, которые мигрируют в сторону ранки, чтобы ее закрыть. А тут ученые создали человеческую клетку, которая шагает по команде — когда на неё светят.



А можно вообще создать генетического спящего агента. Это генная модификация, которая происходит по команде — мутация по щелчку пальцев. Доставляем в нужные клетки организма генетические ножницы CRISPR-CaS9. Они уже готовы вырезать и заменить нужный кусок генома. Но пока что не работают, а дремлют. А если посветить на клетку специальным светом, эти ножницы выходят из тени и редактируют ДНК. Вы спросите, зачем это нужно? Почему бы не модифицировать ДНК сразу? Обычно генные терапии основаны на доставке генов с помощью обезвреженных вирусных оболочек. Вирус заражает нужный тип клеток и передает им нужный нам ген. Но бывает, что этого мало — вам нужна суперизбирательность. Скажем, у вас проблема только с мышцами попы, и вам нужно генномодифицировать только их. Тогда и пригодится оптогенетика. Мы можем заранее ввести генные ножницы в весь организм. А «включить» нужную мутацию — только в нужном месте и в нужное время.

Также этот метод полезен, чтобы проводить контролируемые испытания терапий. Допустим, вы изобрели генную терапию от старения кожи. Вкалываете ее подопытному внутривенно, она заражает разные клетки. Но потом специальным светом светите только на левую сторону лица, и только там запускаете новые антивозрастные мутации. А на правой — не запускаете. Через какое-то время можно сравнить — меньше ли стало морщин слева?

Короче, оптогенетика — это настоящий подарок для ученых. С ней можно очень точно и избирательно активировать нужные клетки, чтобы проверять разные догадки.

Редактирование памяти

А вот теперь — самое пугающее применение оптогенетики. Это редактирование воспоминаний и эмоций, как в фильме «Вечное сияние чистого разума».

И главный мастер этой запретной практики — японский учёный Судзуми Тонегава. Он вообще сыграл огромную роль в науке — ему еще в 1987 году дали Нобелевскую премию за то, что он раскрыл секрет адаптивного иммунитета. А потом Тонегава увлекся оптогенетикой и тем, как с её помощью управлять памятью. В частности, он много занимался «энграммами памяти». Красивый термин? Так называется группа нейронов, которые хранят конкретное воспоминание, если сильно упрощать. А в 2012 году вышла его знаменитая статья, которая произвела огромный фурор в научном мире — про «энграммы, активирующие память о страхе».

И у нас, и у мышей в мозге есть участок под названием зубчатая извилина — в ней помимо прочего формируются воспоминания о новых местах и ситуациях. И вот представьте, у вас есть генно-модицифированные мыши, у которых от рождения нейроны в зубчатой извилине умеют вырабатывать каналродопсин, но только когда нейрон активируется. Когда это происходит, нейрон становится светочувствительным. А чтобы такими не стали вообще все нейроны в извилине, вы постоянно даёте мышам специальное тормозящее лекарство, которое отключает весь этот механизм.

Получается нечто вроде кнопки «запись». Снимаем мышь с лекарства, помещаем в новую ситуацию, память о ней записывается. И нейроны именно этого воспоминания теперь чувствительны к свету. Потом снова сажаем мышь на лекарство — и запись выключается!

Далее проводим эксперимент: сажаем мышку в незнакомую ей комнатку, условно — красного цвета. «Записываем» это воспоминание. Теперь нейроны памяти о красной комнате стали чувствительными к свету. Мы прямо видим эти нейроны — вот они, энграммы памяти. Далее возвращаем мышку в знакомую клетку (допустим, зелёную). И там бьем её током. При этом светим ей в мозг через оптоволокно, активируя память про красную комнату. То есть в момент боли у нее активируются сразу оба воспоминания, об обеих комнатах. В итоге мы создали у мыши ложную память — что ей якобы делали больно в красной комнате.



Если мышку теперь посадить в красную комнату, она сжимается от страха — хотя в реальности её там не мучали. В зелёной комнате — тоже вспоминает о боли и боится. А вот когда мы помещаем мышку в новую, белую комнату — она спокойна. Команда Тонегавы буквально увидела память и смогла ей манипулировать! Память — это вам не свойство вечной души, а физическая штуковина, на которую можно повлиять светом.

Нейробиологи начали экспериментировать с этим механизмом. Они обнаружили, что воспоминания можно не только записывать, но и стирать. А потом восстанавливать обратно. Возможно, в будущем мы могли бы это использовать. Допустим, вы боитесь лечить зубы из-за неприятного воспоминания из детства — но не желаете стирать себе память. Тогда можно просто на время отключать эту фобию перед походом к дантисту. А если вы арахнофоб — сможете выключать свой страх, чтобы поиграть в фэнтези-игрушку или посмотреть «Властелина колец».

Записанное счастье

Сам Тонегава смог вылечить у мыши депрессию за счёт воспроизведения записанного счастья. У мышки «включали запись», когда она находилась в комфорте, в компании самки. Потом долго вызывали у неё хронический стресс, пока она не впала в депрессию. А потом активировали позитивные эмоции — и ей стало лучше. Вот она, сила секса.

По словам Тонегавы, это может помочь и людям. Только представьте: в вашем мозге «включали запись» в самые лучшие моменты вашей жизни — первая ночь с любимой женщиной, путешествие мечты, завершение проекта. Но так случилось, что позже вы оказались на улице, живёте на пособие, болеете, погрузились в депрессию. А вам светят в мозг и активируют нейроны, где записано состояние счастья — и вы чувствуете себя лучше.

Но Тонегава на этом не остановился. Он показал более зловещую возможность — менять эмоциональное содержание воспоминаний. У мышки записывали очень неприятное воспоминание. Потом её помещали в очень приятную ситуацию с мышкой противоположного пола. Но при этом светили в те же нейроны, где записана память, вызывающая страх. И у неприятного воспоминания знак менялся с минуса на плюс — негативные эмоции перезаписались удовольствием. Смогли сделать и наоборот — приятное воспоминание превратили в пугающее. То есть воспоминание осталось — но поменяло весь свой смысл. Тут могут быть забавные последствия. Например, хотели вылечить арахнофобию, но заменили ее страстным влечением к паукам.

Но что, если этот механизм начнут использовать во зло? Представьте, что вас арестовала тайная полиция, вас били, пытали… Но при этом вели «запись» ваших страданий. А потом включили лампочку и дали поесть мороженого. И вот уже пытка вспоминается вкусной и сладкой. А может быть наоборот — вас как диссидента решили наказать и вселили в вас ненависть и страх к тому, что вы любили больше всего на свете.

Понятно, что любую технологию можно использовать и в хороших, и в дурных целях. Но в случае с оптогенетикой мы прежде всего видим огромное количество потенциальной пользы. Можно лечить болезни, решать психологические проблемы, возвращать зрение и слух, даже контролировать функции тела. И самая интригующая перспектива — это нейроинтерфейс для связи с компьютером.

Мы сегодня говорили только о вводе — как точечно и мгновенно посылать сигналы в мозг и активировать нейроны. Но кроме ввода нужен и вывод — нужно считывать сигналы из мозга с помощью света. И такие белки тоже есть — они могут светиться при активации нейронов. Нужен только прибор, который способен в реальном времени фиксировать свечение каждой отдельной клеточки. И у нас есть приборы, которые засекают свечение даже не отдельных клеток — отдельных молекул.



Илон Маск убеждает, что будущее за его интерфейсом Neuralink. Но есть ощущение, что оптогенетика — очень сильный конкурент на создание идеального нейроинтерфейса, который сможет считывать сигнал с миллиардов клеток одновременно — только без травмирующих электродов. Да, в нашем мозге нейронов почти в миллион раз больше. Поэтому до человеческого сканера, а тем более мозгового штекера для входа в интернет, ещё далеко. Но всё, что мы сейчас знаем про оптогенетику, как будто сходится в единую точку — в эдакую сингулярность.

А если вы хотите приблизить момент такой сингулярности, можете прямо сейчас начать учиться на генетика, оптика или оптогенетика. Или поделиться этим постом с вашими знакомыми.

Источники

Биология на пальцах, Или почему человек — не венец творения⁠⁠

Вы когда-нибудь хотели видео, где за один урок доступно рассказали бы всю биологию? Ок, не всю, конечно, но самую базу, причём без чрезмерного занудства? Тогда посмотрите моё новое видео. В нём я расскажу и о многообразии жизни, и о том, как работают клетки, что такое ДНК, РНК и белки, дам базовые представления об эмбриологии и нейробиологии. Надеюсь, что это видео поможет вам лучше понимать другие видео, связанные с этой замечательной наукой. В том числе и на моём канале. А ещё я расскажу о том, насколько необычной бывает работа биолога и что он может делать ночью на яхте с аквалангом, пачкой презервативов и детектором поддельных банкнот.



Если YouTube медленно загружает — смотрите здесь.

В этот раз сюда отдельно текст не выкладываю, но тоже есть по ссылке. Просто считаю, что это нужно смотреть именно в формате видео. Чтобы были все иллюстрации.

Мужчины вымрут. Естественный отбор остановился. Наука о будущем человечества

Есть мнение, что научно-технический прогресс - враг нашего биологического вида. Коварная ловушка, которая погубит человечество. И если мы перенесёмся на 10 тыс. лет вперёд, отловим нашего потомка и забросим его на необитаемый остров с дикими зверями — он попросту отбросит коньки. А некоторые считают, что скоро совсем не останется мужчин, потому что в ходе эволюции Y-хромосома деградирует. Другие заявляют, что раньше люди жили по 700 лет. Даже знаменитый натуралист-телеведущий Дэвид Аттенборо — этакий британский Дроздов — однажды пожаловался: мол, мы «полностью остановили естественный отбор, потому что 95% детей выживают».

Y-хромосома: вымирание мужчин

Итак, поставим вопрос ребром (из которого, согласно одной монографии, хоть и не прошедшей процедуру научного рецензирования, якобы сделали Еву): грозит ли нам в скором будущем вымирание мужчин? В СМИ довольно часто появляются подобные заголовки: Y-хромосома укорачивается, скоро мужчины перестанут рождаться.



В этом есть доля правды: Y-хромосома на протяжении длительного времени действительно уменьшалась в размерах. Но значит ли это, что мужчин ждет исчезновение? Давайте разбираться.

Для начала напомню, что такое X и Y-хромосомы. У каждого человека 23 пары хромосом. Это куски, на которые поделен наш геном, 46 таких «плетёных бантиков» из ДНК. 22 пары хромосом обычные — они кодируют разную важную информацию о том, как построить наш организм. Но вот двадцать третья пара — половая. Если у вас две Х-хромосомы — вы женщина. А если X и Y — то мужчина. Мы сейчас не будем обсуждать всякие экзотические случаи и исключения.

Кстати, любопытный факт: хромосома X называется так вовсе не потому, что визуально похожа на букву X. Такая форма свойственна вообще всем хромосомам, кроме Y.



Учёные назвали ее так, когда ещё не могли понять, зачем она нужна: это была хромосома Икс, как мистер Икс — таинственная хромосома. И то, что Y-хромосома под микроскопом отдалённо похожа на игрек — тоже случайное совпадение. Учёные просто взяли следующую букву после X.

Так вот, у наших половых хромосом очень интересная история. Вопреки утверждениям, что женщину сделали из ребра мужчины, и, наоборот, что мужчины произошли от амазонок-гермафродитов (да-да, такую теорию высказывала одна доктор биологических наук для объяснения… сосков), разделение на два пола возникло задолго до появления человека. Мы унаследовали его от наших далеких предков.

Как вы, наверное, знаете, два пола есть не только у животных, но и, например, у растений. Наш последний общий предок с этими фотосизирующими родственниками жил примерно 1,6 миллиарда лет назад. А сам секс еще древнее, он существует даже у одноклеточных бактерий. Обмен генетическим материалом между особями одного вида возник как ответ на необходимость адаптироваться к меняющимся условиям окружающей среды.

Но конкретный механизм определения пола в ходе эволюции менялся. Пара XY работает у всех плацентарных и сумчатых млекопитающих — то есть тех, кто вынашивает детей в утробе либо в сумке. А вот, например, у утконосов, которые чуть более далекие наши родственники – кстати, все еще откладывающие яйца – уже все немного хитрее. Только представьте: у утконоса 52 хромосомы, и из них целых 10 – половые (пять X и пять Y).

Утконоса иногда называют “Шуткой Бога”. Но этот зверёк – не чемпион по хромосомам: недавно учёные нашли лягушку, у которой половых хромосом вообще 12 из 22. Самое половое животное в мире!



Но давайте посмотрим на птиц и рептилий, которые на древе жизни стоят недалеко от млекопитающих, то есть ближе к нам, чем амфибии. У многих из них другая система половых хромосом — ZW. И у них всё наоборот: у самцов две одинаковых половых хромосомы «ZZт», а у самок «ZW». И по размеру так же: общая для двух полов Z – большая, как наша Х, а W, то есть переключатель пола — маленькая.

Так вот! Наша нынешняя Y-хромосома была маленькой не всегда. Примерно 180 миллионов лет назад жили-были две хромосомы, которые в будущем станут иксом и игреком. И были они как все остальные хромосомы — копиями друг друга. Примерно одинаковые и не очень приметные. А потом одна из них стала переключателем нашего пола. И стала уменьшаться.

Сегодня наши Х и Y-хромосомы разительно отличаются. X-хромосома содержит более 800 белок-кодирующих генов, что вполне прилично. На ней есть много генов, важных и для мужчин, и для женщин.

Например, гены, кодирующие факторы свертывания крови, белки-рецепторы, работающие в сетчатке глаза, гены, участвующие в работе мышц. Поэтому мужчины чаще болеют гемофилией, дальтонизмом и мышечной дистрофией Дюшенна. Ведь у нас только одна Х, нет запасной копии. Без хотя бы одной Х-хромосомы ребенок и вовсе не сформируется и не выживет. А вот без Y-хромосомы вполне можно прожить – и половина человечества с этим прекрасно справляется.

Мужская хромосома действительно маленькая относительно Х — в ней всего порядка сотни генов, кодирующих белки. Наверное, поэтому мужчины так и комплексуют из-за размеров. Но именно эта мини-хромосома содержит ключевой ген SRY, который отвечает за развитие пола по мужскому типу. Именно он запускает развитие тестикул, те производят мужские половые гормоны типа тестостерона – и плод развивается в мальчика. Тут же и разгадка тайны мужских сосков: в начале эмбрионального развития все мы девочки. Женский пол - пол по умолчанию, а превращение в мужчину происходит позже.

Пропавшие гены

Это всё весело, но при чем тут вымирание мужчин? Итак, проблема. С тех пор, как человек и утконос разошлись — а это было более 160 миллионов лет назад — Y-хромосома потеряла подавляющее большинство своих генов. Деградация налицо. Такими темпами пройдёт всего каких-нибудь 11 миллионов лет – и всё! Ничего не останется — не будет никаких мужчин. Будет у нас только родитель 1 и родитель 2. Всё как обычно, учёные пошутили — и их сразу изнасиловали журналисты.

Действительно, некоторые люди восприняли это именно так: Y-хромосома катится в пропасть, скоро мужскому роду конец (скоро, напомню, это через 11 миллионов лет). Новость превратилась в мем. Мем превратился в легенду, а легенда – в репортаж на РЕН-ТВ. Все это на каком-то этапе стало звучать так: мужчины исчезнут через несколько ТЫСЯЧ лет. Паника!

Вот, например, диалог на форуме «Леди.Мейл.ру»:

«Дамы! Какой-то очередной профессор из Оксфорда просчитал, что мужчины полностью исчезнут с лица земли через 125 тысяч лет».
Ответ: «Жалко, что не доживу»
А ещё комментарий: «а как же секс?»
И ответ: «Сами, барышни, всё сами)»!



Что не так с этим прогнозом? Во-первых, кто сказал, что Y-хромосома продолжит уменьшаться? Совершенно не факт, что всё это время она деградировала с одинаковой скоростью. Вполне вероятно, что она сравнительно быстро «сбросила» гены, универсальные для мужчин и для женщин (они остались на X-хромосоме) – и оставила только те, которые нужны исключительно мужчинам. Ну а дальше терять нечего.

Во-вторых, кто сказал, что, если исчезнет Y-хромосома, обязательно исчезнет и мужской пол? В Центральной Азии, в Украине и России живёт группа видов грызунов под забавным названием слепушонки, у которых Y-хромосома… действительно пропала. Но они живут и прекрасно себя чувствуют. И таки да, у них два пола. X-хромосома у них, конечно, есть. От неё фиг избавишься, она жизненно важна для развития организма. А вот игрека нет.



Значит, даже полная утрата Y-хромосомы не значит, что мужчин не будет. Скорее наоборот: в рамках эволюции Y-хромосома может отмереть только тогда, когда станет ненужной — то есть когда вид найдет новый способ дифференциации полов. Это подтвердили ученые. Они взяли других таких же грызунов без «игрека», японских колючих мышей, и изучили их геном. Оказалось, что большинство важных генов, которые обычно живут на Y-хромосоме, у них «перепрыгнули» на другие, основные хромосомы — сбежали с Y-хромосомы, как крысы с корабля.

Но было одно загадочное исключение: учёные никак не могли найти тот самый главный мужской ген SRY, который у всех млекопитающих запускает развитие самца. Долго его искали, сравнивали геном самцов и самок – и наконец нашли объяснение пропажи. Оказалось, что на третьей хромосоме у этих грызунов есть мутация в гене, который обычно активируется, если есть ген SRY. То есть они избавились от посредника: сам ген SRY больше не нужен, развитие самца запускается уже со следующего шага в этом процессе. Соответственно, третья хромосома у колючих мышей теперь имеет два варианта: три и три-штрих (мужской вариант).

Не исключено, что эту три-штрих хромосому ждёт то же, что наш Y: вариант с «мужским» ключиком станет съеживаться – и в итоге станет крошечным, важным только для того, чтобы “заделать” мышку-мальчика. Мы видим, что у таких непарных хромосом происходит специализация. Раз одна из них нужна только одному полу, то на ней развиваются гены специального назначения, которые нужны самцам, но не нужны самкам. И дело вовсе не в том, что «мужчина не нужен». Специализируется всегда именно «одинокая» хромосома: у нас она «мужская», Y, а вот у ящерицы-варана или у курицы — наоборот, женская W.

Почему так происходит? Дело в том, что хромосомы не зря дублируются: это своего рода резервные копии. Все важные гены хранятся в двух экземплярах, в двух версиях хромосомы. Если в результате мутации или повреждения ДНК поломались гены в одной хромосоме из пары — организм может использовать запаску, даже исправить дефект, подсмотрев, как устроена другая копия. А вот у одинокой половой хромосомы нет пары, для которой она могла бы служить резервной копией. Поэтому она мутирует гораздо быстрее. И на ней лучше хранить минимальное количество информации. Так она превращается в специализированный «ключик» — как USB-брелок для активации секретной программы.

В общем, вывод такой: от мужчин не так-то просто избавиться! Скорее всего, Y-хромосоме ничто не угрожает. И даже если через миллионы лет она исчезнет, к тому времени уже появится новый механизм для запуска развития самцов. Но подождите: может, и хорошо, если бы она исчезла. Ведь тогда бы с ней исчезли не только менсплейнинг и менспрединг — а ещё и токсичная маскулинность.

Это не шутка. В 2023 году вышел препринт статьи про «Токсичную Y-хромосому» и её влияние на продолжительность жизни человека. Но почему мужская хромосома токсична? Феминистки здесь совершенно ни при чем. Дело в том, что у нас в ДНК есть мобильные элементы: это куски генома, которые умеют скакать с места на место, копируя себя. При этом они повреждают ДНК, что не очень хорошо. В организме есть механизмы, которые тормозят скакание этих элементов: их успокаивают специальные метки в ДНК.

Но с возрастом эти метки стираются, и движение мобильных элементов усиливается — мутаций становится всё больше, что может приводить к старческим болезням и раку. Так вот, авторы исследования утверждают, что таких мобильных генов особенно много на Y-хромосоме.

Поэтому, говорят они, женщины и живут дольше мужчин — буквально из-за токсичности их хромосомы, которая вызывает ранние болезни! На самом деле, хотя это звучит как шутка, токсичность Y-хромосомы — это настоящая сфера исследований, о ней есть работы в авторитетных журналах. И действительно, есть данные, что животные с гетерохромосомой (то есть «одинокой» хромосомой, будь это самцы или самки) живут в среднем на 17% меньше. Но пока что именно токсичность Y-хромосомы с этим связать не смогли. Возможно, разгадка в чём-то другом.

Отбор не остановился

Ну хорошо, а как вид мы деградируем или нет? Остановился ли естественный отбор? Нет – и вот почему. Вот как устроена эволюция: пока существует генетическое разнообразие — пока мы вообще отличаемся друг от друга, и пока эти различия влияют на шансы оставить детей — отбор никуда не денется. Например, вакцины в некоторой степени уравнивают нас в защите от инфекции. Раньше бы выжили люди с мощной устойчивостью к патогену, а со слабой — умерли бы. Теперь выживают и те, и другие. Зато теперь, если ты стал антиваксером, то оставишь меньше потомства. Значит, отбор оставит тех, кто разумнее подходит к жизни. Как видите, отбор не исчез, он просто изменил свое направление. Кто-то приспособился к новым условиям, а кто-то нет.

В природе нет «приспособленности вообще». Есть приспособленность к конкретным условиям среды. Вот вы, уважаемые мои читатели, венцы эволюции, готовы выживать в горячих источниках, на дне марианской впадины или в верхних слоях атмосферы? А некоторые организмы готовы! Есть даже такое понятие: «ландшафт приспособленности», fitness landscape. Холмы этого ландшафта определяются всеми факторами, которые давят на отбор, включая условия среды, влияющие на способность передать свои гены следующим поколениям.



Так вот, эволюция двигает нас в гору, в сторону приспособленности из точки, где мы находимся в данный момент.

Представьте, что мы 100 тыс. лет лезли на некую гору адаптации. А потом случилось землетрясение, условия поменялись, старой горы не стало, а на её месте появилась новая. Теперь будем лезть на нее. И да, вероятно, нужны будут новые способности, ведь старые уже не годятся. И ландшафт меняется не только для нас.

Возьмем те же патогенные бактерии: раньше им не стоило так уж переживать из-за антибиотиков. А теперь они стремительно эволюционируют в сторону устойчивости к ним. И ничего, старые бактерии не издеваются над новыми, дескать, вы без этой вашей устойчивости теперь уже и нормально убить никого не можете! Что забавно, во многих других смыслах эти победившие, устойчивые бактерии будут слабее, чем их предки, которые не знали мыла и таблеток. Организовать себе устойчивость к антибиотикам, как минимум, дорого. Приходится чем-то жертвовать. И в отсутствии лекарств устойчивые бактерии часто проигрывают неустойчивым.

Бетонные джунгли

Эволюция человека никуда не делась. Изменилось ее направление. Нам больше не нужно душить тигров голыми руками и ходить зимой голышом. Зато теперь нам надо отличать нормальных врачей от гомеопатов и любителей лечить рак содой, избегать соблазнов дешевой калорийной пищи и сигарет, умело пользоваться современными средствами коммуникации и пристегивать ремни безопасности. А еще, чтобы передать максимальное количество своих генов потомству просто полюбите банк спермы! Как это сделал Павел Дуров.

Вот еще несколько примеров гипотетических направлений нашей эволюции. Снова возьмем антибиотики. Мы знаем, что они могут вызывать побочные эффекты. Значит, лучше будут выживать люди с мутациями, которые позволяют им хорошо переносить прием антибиотиков. Около миллиона людей ежегодно умирает в автомобильных авариях. Риск смерти повышается, если ездить пьяным или непристегнутым. А еще машины сбивают пешеходов. Значит, мы будем адаптироваться к миру машин. Сейчас мы боимся крупных кошек, потому что наших предков могли сожрать, теперь вместо него должен развиться страх перед несущимся на бешеной скорости автомобилем. Была такая известная и смешная пиар-кампания за безопасность на дорогах, где эволюционных биологов попросили смоделировать человека, адаптированного к автокатастрофам. У него была сверхмощная грудная клетка, негнущаяся шея, мягкое лицо и выворачивающиеся лодыжки.



Конечно, так отбор не работает: куда выгодней вообще не попадать в аварии. Но давайте представим, что в будущем все люди будут летать на космолётах, им придётся годами переживать невесомость или перегрузки. В таком случае у нас действительно может выработаться другая анатомия. Только есть нюанс: уйдут на это миллионы лет. Вместе с этим изменятся и стандарты красоты. Быть может, через два миллиона лет мы будем смотреть на такое существо с огромными глазами и крошечным тельцем и говорить: «Вот это красавчик пошёл, какие глаза, какой череп, какие красивые импланты!»

Итак, естественный отбор не остановился — он просто повернулся в сторону выживания людей, адаптированных к антропогенной среде. То, что она искусственная, а не натуральная (из деревьев, зверей, и пещер), никак не отменяет естественности самого отбора. И вполне вероятно, что люди с “мощной” генетикой первобытного воина как раз окажутся вымирающим видом. Например, со временем могут исчезнуть люди, которые более склонные к агрессии и решению проблем путём насилия. А могут и не вымереть, ведь направление нашей биологической эволюции отныне зависит от эволюции нашей культуры, а там у нас, увы, не все гладко.

И всё-таки тут очень важно сделать оговорку. Чтобы мы генетически изменились как вид, нужно очень много времени. Если бы мы привезли в наше время фотогеничного человека, скажем, из третьего тысячелетия до нашей эры, постригли и одели его, обучили, мы бы никак не могли распознать его древность. Тысяча лет - практически мгновение в масштабах эволюции. Разве что мы можем чуть ускорить процесс, используя искусственный отбор – и то рассчитывать стоит разве что на искоренение генетических заболеваний.

А еще не стоит забывать, что ландшафт приспособленности всё время меняется, и чем дальше, тем быстрее. Учёные придумали новую технологию — ландшафт изменился. Мы изменили облик планеты — он ещё раз изменился. Сейчас очень классно быть талантливым айтишником, можно много зарабатывать и работать удаленно. Но уже завтра тренд может измениться и окажется, что программирует за всех искусственный интеллект, а на пике популярности профессия сантехника. Теперь у сантехников и вилла на Мальдивах, а все женщины хотят от них детей.



Как проследить естественный отбор

А куда реально была направлена наша недавняя эволюция – и к чему ведет современная? Можно ли это отследить научными методами? Можно. Для этого надо найти гены, которые закрепил положительный отбор за последние несколько тысяч лет.

Есть такое явление, selective sweep, «выборочный подхват». Его ещё называют «генетический автостоп». Как он устроен? У некоторых генов могут быть различные варианты: например, у меня глаза карие, у кого-то голубые. Предположим, что на выживание и передачу генов это сильно не влияет. А теперь представьте, что рядом с геном, отвечающим за цвет глаз, на той же хромосоме возникнет очень полезная мутация. Человек с этой мутацией станет суперменом: теперь он летает, стреляет лазером из глаз, неотразим для противоположного пола, а еще не толстеет от чипсов и создает качественные мессенджеры. Конечно, эта полезная мутация расходится по многочисленным потомкам. При этом она «утягивает» за собой гены, стоящие рядом — своих соседей по ДНК. Происходит «выборочный подхват». И вот через тысячи лет мы видим, что почему-то все кругом голубоглазые. Хотя, казалось бы, в чем выгода? Да ни в чем. Ген голубоглазости просто «ехал» за компанию с геном суперменства. Это и есть «генетический автостоп». Но как из этого получить информацию об эволюции?

Дело в том, что «выборочный подхват» ослабевает с расстоянием. Самые ближние соседи полезного гена утягиваются за ним практически наверняка. А далекие соседи – не всегда. Это связано с тем, что наши хромосомы умеют обмениваться кусочками ДНК друг с другом. Это происходит перед образованием половых клеток – сперматозоидов и яйцеклеток. Вот посмотрите на картинку:


Чем ближе друг к другу два гена, тем больше вероятность, что они будут наследоваться вместе – и никакой обмен генетическим материалом их не разлучит. А чем дальше… тем вероятней разлука. Когда возникает сильное давление положительного естественного отбора, например, как в случае гена супермена, возникает интересная картина. По гену суперменства мы видим очень низкое генетическое разнообразие, наш вариант внезапно стал доминировать в популяции. Рядом с геном суперменства, допустим, был ген голубоглазости, этот признак тоже стал очень частым, но не таким частым, как суперменство. Тут генетическое разнообразие побольше. Допустим, чуть дальше находился ген рыжих волос. Его частота тоже поднялась, но в еще меньшей степени. Генетическое разнообразие по этому признаку больше – и так далее.

Тут мы для наглядности сильно упростили себе задачу, описывая явные признаки, но и с мутациями неизвестного назначения этот принцип работает аналогично. Допустим, я смотрю на геномы людей из некой популяции и вижу: в каком-то участке ДНК очень низкое генетическое разнообразие. Шаг влево или вправо от него, генетическое разнообразие чуть больше. Еще один шаг - еще больше и так далее. Получается пик низкого разнообразия генетических вариантов. Я вижу этот пик и понимаю: центральная мутация на вершине пика самая популярный — скорее всего самая полезная. А мутации рядом — это попутчики, которых она за собой утащила. Далее я могу прикинуть, как давно закрепилась эта полезная мутация. Если мутация есть у всех людей, значит, она распространилась еще на заре человечества, когда мы все жили в Африке.



А если она закрепилась в какой-то отдельной популяции, то это может быть свежим изобретением этой небольшой группы людей.

Вот так мы можем искать доказательства положительного отбора, хотя есть и другие методы. Просто этот самый наглядный – и его проще всего объяснить.

Быстрая эволюция

Так в каких реальных генах мы видимо признаки такого положительного отбора и за что они отвечают? Приведу несколько занятных кейсов. Например, ученые посмотрели на геном людей из Танзании, Кении и Судана — обитателей Восточной Африки. Они увидели признаки положительного отбора в гене, который помогает усваивать молоко во взрослом возрасте. Причём начался этот отбор примерно 7 000 лет назад. Почему — понятно: до этого молоко было разве что материнским. А 7 000 лет назад наши предки начали активно разводить коров — и стало выгодно усваивать коровье молоко, не бегая постоянно в туалет. И эволюция в рекордные сроки научила людей этой невероятной суперспособности. Этот «ген Супермена» стремительно разошёлся в популяции.

А откуда вообще изначально была нетолерантность к лактозе? На этот счет есть забавная гипотеза: когда-то непереносимость лактозы во взрослом возрасте была эволюционно полезна, чтобы взрослые не конкурировали за материнское молоко с собственными детьми. А ведь человеческое молоко очень высоколактозное, лактозы в нём в 1,5 раза больше, чем в коровьем. Поэтому взрослые, которые воровали у деток молочко, получали по заслугам — мощнейший понос. Эволюционное наказание свыше! Опять же, вспоминаем идею ландшафта приспособленности. Когда-то непереносимость лактозы могла быть полезной. А теперь (и уже последние 5000 лет) от неё, наоборот, одни неудобства.



И вот снова времена меняются. Так, я очень люблю хлопья с молоком и долго страдал, что не мог их себе позволить. А потом доступным стало молоко безлактозное, а еще овсяное – и теперь я почти не страдаю. Не успел я эволюционировать, а прогресс уже подоспел и все переиграл.

Но давайте вернемся к отбору. Вот ещё один пример, его описали в журнале Science в 2010 году. Учёные сравнили геном жителей тибетского высокогорного плато и обычных китайцев хань — есть ли у одних «пики однообразия», которых нет у других. И нашли один из самых быстро эволюционирующих генов, EPAS1. Частота этого гена радикально изменилась от ханьцев к тибетцам. Также он известен как «индуцированный гипоксией фактор два альфа». Наверное, вы уже догадались: тибетцы стремительно адаптировались к низкому содержанию кислорода в тибетском высокогорье. Кто не мог дышать — умер… или пошел жить в долину. А у оставшихся гораздо лучше вырабатываются эритроциты (клетки, которые переносят кислород) — и они спокойно живут в разреженном воздухе.

Третий пример возьмем из статьи 2016 года. Её авторы придумали способ смотреть на изменения, которые, по меркам эволюции, произошли буквально только что… ну то есть в последние два-три тысячелетия. Так вот, у жителей Великобритании нашли множество признаков положительного отбора. Например, там тоже проходил отбор в пользу усвоения лактозы. Адаптировался к местным инфекциям комплекс гистосовместимости, очень важный для иммунитета. Также ученые увидели, что в Великобритании очень быстро увеличилась частота мутаций, связанных со светлыми волосами, голубыми глазами, веснушками, а также высоким ростом. Но почему отбор шёл именно по цвету глаз или волос? В чём было преимущество? Возможно, как в моем теоретическом примере, эти признаки всего лишь попутчики — просто рядом с этими генами было что-то очень полезное, что мы пока не разгадали. Но интересней версия, что это мог быть культурный феномен. По каким-то социальным причинам — например, из-за ксенофобии или популярности в песнях — эти цвета волос и глаз стали больше привлекать сексуальных партнёров.



Тут мы вплотную подобрались к эволюции, которой движет человеческая культура. И вот вам пример на ближайшее будущее. Учёные проанализировали геном китайцев народности хань — это большинство современного населения КНР.

Оказалось, что у них идёт мощнейший положительный отбор в пользу гена, который мешает пить этиловый спирт. Речь про вариант гена, вызывающего известный «Азиатский синдром красного лица». С ним человек мгновенно чувствует похмелье, даже после одной рюмки. Такие люди реже становятся алкоголиками. К похожему выводу пришли авторы исследования, опубликованного в Европейском журнале генетики человека. Варианты генов, которые связаны с непереносимостью алкоголя и со сниженным потреблением этанола, стали более частыми среди японского населения в ходе недавней эволюции. А еще оказалось, что их носители имеют сниженную смертность. Но самое интересное, положительные эффекты этих генетических вариантов остались неизменными даже после того, как была учтена собственно сама привычка употребления алкоголя – то есть мутация полезна сама по себе.



Вот так эволюция благосклонна к прирожденным трезвенникам. Еще в исследовании на Ханьцах нашли признаки отбора в генах комплекса гистосовместимости — и почему-то в генах, связанных с обонянием. А ещё в генах, связанных с пониженным кровяным давлением. Так что люди очень даже продолжают адаптироваться к среде, в которой живут, и естественный отбор идёт вовсю. Возможно, через тысячи лет мы все-таки перестанем пить (потому что нас захватят трезвенники-китайцы).

По влиянию социума на биологический отбор возникает еще один вопрос. Мы видим, что в разных странах этот отбор идёт в разные стороны. И я как биолог иногда задумываюсь: а в какую сторону будет направлен отбор в некой воображаемой стране, откуда талантливые люди вынуждены эмигрировать, бесстрашных людей наказывают за смелость, а честных удаляют из генетического пула?

Вместо заключения

Итак, человечество продолжает эволюционировать. И, главное, мы можем на это повлиять. Ведь мы выяснили, что антропогенная среда действует на нас так же, как и природная. Поэтому в наших силах направить свою эволюцию в светлое будущее, а не в сторону деградации. Да и вообще, нет никакого смысла уповать на естественную эволюцию и ждать у моря погоды. Если что-то в нашей дальнейшей эволюции нам прямо сильно не понравится, уже скоро все можно будет поправить с помощью генной инженерии, а уже сейчас с помощью методов пренатальной генетической диагностики. Именно благодаря науке и технологиями когда-нибудь мы будем осмысленно влиять на генетические особенности своих детей, заменим суровую и негуманную эволюцию, работающую методом проб и ошибок, на автоэволюцию, о которой так много писали фантасты вроде любимого мной Станислава Лема.

P.S. Я сейчас в туре с лекциями по Европе. Посмотрите список городов, можете добавить свой на будущее!

Токсоплазма: паразиты в вашем доме!

В моду снова вошли доносы. Так, недавно на меня подали заявление в Генпрокуратуру через целого депутата Госдумы, Сергея Миронова, лидера «Справедливой России». И написали об этом статью на сайте канала «Царьград» под названием…. «Панчин и паразиты». Но почему «Панчин и паразиты»? А потому, что у авторов пригорело от моей научной статьи аж 2014 года, опубликованной в особом разделе «Гипотезы» в журнале Biology Direct. Если что гипотеза в науке — это недоказанное предположение, которое только предстоит проверить. Не претендующее на истину. И гипотеза была такая: если у животных бывают паразиты, которые манипулируют поведением хозяина, не может ли быть такого паразита, который заставляет людей выполнять антисанитарные ритуалы – например, целовать иконы или купаться в реке Ганг?

Это может быть выгодно паразиту, так как повышает его шансы заражать других людей. Обычно от заражения нас спасает чувство отвращения. Например, представьте себе тарелку вкусного борща. А теперь представьте, что вы в него плюнули. Казалось бы… ничего нового вам в рот не попадёт, но аппетит пропадает сразу. А если там окажутся слюни другого человека – или хотя бы волос… То это ещё противнее. А с целованием священных реликвий чувство брезгливости почему-то отключается.

Так же и у мышки с мозговым паразитом отключается отвращение к запаху хищника — потому что паразиту выгодно, чтобы его хозяина съели. Многих эта гипотеза шокировала. Но вообще-то мы знаем паразитов, которые манипулируют поведением не только мышек, но и человека. Самый известный из них — вирус бешенства. В поздней стадии болезни вирус проникает в мозг. Жертва становтся агрессивной, стремится всех покусать и обильно выделяет слюну, в которую вирус мигрирует, чтобы заражать укушенных.

Но есть еще один мозговой паразит. Он настолько распространился по миру, что сейчас им заражено около трети человечества.



Источники: https://docs.google.com/document/d/1GSy4P0g2hRsMwAiyRVvYP3oumhMYFHYcDC2YYoE_3Fk/edit

Это более 2 млрд человек. А в некоторых странах заражено почти все население. Причем распределение местами неожиданное. Например, в Бразилии один из самых высоких показателей, в Мексике — один из самых низких. В Швейцарии больше, чем в Камеруне — целых 46%, а в Китае — всего 8%. Вот как он выглядит.



Секретные материалы

Итак, знакомьтесь – токсоплазма. Этот вездесущий паразит, кажется, обладает невероятными способностями – вот например:

1. Токсоплазма умеет разрушать клетки сосудов и проникать из крови прямо в мозг, в обход его защитного барьера;

2. При беременности она смертельно опасна для плода, может разрушить его мозг и глаза, вызвать выкидыш. И даже некоторых взрослых людей убивает;

3. Токсоплазма виновна в увеличении числа автомобильных аварий — она замедляет реакцию людей, при этом усиливает их агрессивность и импульсивность;

4. Токсоплазма повышает уровень тестостерона у зараженных мужчин и, предположительно, снижает у женщин. Их поведение тоже меняется — то есть паразит управляет нами по-разному в зависимости от пола; сексист проклятый!

5. Токсоплазма в несколько раз повышает риск развития шизофрении и вероятность суицида;

6. Токсоплазма вызывает у людей необъяснимую любовь к котикам, вплоть до тяги к запаху кошачьей мочи;

7. Токсоплазма подталкивает людей к сексуальным извращениям… И даже может сделать своих жертв более сексуально привлекательными.

Не все перечисленные утверждения о токсоплазме одинаково научно обоснованы. По одним есть очень хорошие исследования. По другим данные противоречивые, порой даже сомнительные и мы их разберем. Но очевидно, что токсоплазма — один из самых интересных и изучаемых паразитов.

Жизнь паразита

Токсоплазма – это одноклеточный паразит. Не бактерия, не вирус, а простейший организм. У нее есть родственник, о котором вы наверняка слышали — малярийный плазмодий. Да, если вы не знали, малярию тоже вызывает не бактерия и не вирус. Оба этих супостата принадлежат к типу апикомплексы, или споровики. К нему же относятся некоторые другие болезнетворные паразиты – бабезии, криптоспоридии, саркоцисты.

Все эти паразиты — сложные одноклеточные, по своему строению они очень похожи на клетки человека. У них есть ядро и другие органеллы. Поэтому их не вылечить обычными антибиотиками, нужны особые лекарства. Ведь сложно подобрать препарат, который избирательно их убьет, а наши клетки не тронет.

Еще один козырь токсоплазмы — это внутриклеточный паразит. Какой-нибудь бычий цепень живет в теле, но между клеток. А токсоплазма заползает прямо внутрь клетки и устраивается там, как дома. Потом может размножиться, разорвать клетку изнутри и заразить ее соседей.

Вообще паразиты — крайне увлекательная тема (кстати, о них написана одна из лучших научно-популярных книг, которые я читал, «Паразит — царь природы» Карла Циммера).



Во-первых, паразиты — это очень распространенная группа живых существ. В природе практически нет никого без них. Во-вторых, они сыграли огромную роль в эволюции жизни на Земле.

Миссия: кошка

Вернемся к токсоплазме. В начале, после заражения, паразит активно размножается и вызывает у человека легкое недомогание. Когда иммунная система начинает побеждать токсоплазму, та создает себе защитные укрытия в нашем теле — цисты, герметичные непроницаемые капсулы.



Они образуются в излюбленных местах токсоплазмы — в наших мышцах и мозге. Токсоплазма пробирается прямо в мозг из крови и обходит при этом гематоэнцефалический барьер. Клетка сосуда буквально лопается – и паразиты врываются в межклеточное пространство. А оттуда они уже могут поразить нервные клетки.

А почему токсоплазме так нравятся мышцы? Потому что это вкусное мясо для хищников. Дело в том, что для токсоплазмы человек – лишь промежуточный хозяин. Чтобы продолжить свой жизненный цикл, ей необходимо попасть в котиков.

Почему в котиков? Как всегда, дело в сексе. В ходе эволюции у токсоплазмы развились довольно странные вкусы. Она готова заниматься сексом только в кошачьих. В любых кошачьих, от пантеры до домашнего котенка. Да, такое у нее извращение. Наши тела ее не заводят, какими бы стройными, красивыми и умными мы ни были. Внутри нас можно только делиться. Но токсоплазме хочется полового размножения, секса с другими токсоплазмами, ведь секс создает изменчивость и ускоряет эволюцию. Вот ей и нужно, чтобы конечный хозяин съел промежуточного. Конечно, людей кошки едят не очень часто, мы для токсоплазмы – не перспективный хозяин. А вот мышки — очень хорошее такси, позволяющее попасть прямиком на кит-кэт секс-вечеринку.



Итак, кошка съела мышку и заразилась токсоплазмой. После успешного секса из кошки выходят миллионы так называемых ооцист, микроскопических яиц. Примерно через сутки вне тела они становятся заразными, а потом разносятся по округе и поджидают жертву много месяцев. Новая мышка случайно съедает ооцисту — и цикл повторяется.

Кстати, чтобы повысить свои шансы на секс, токсоплазма порой идет на разные ухищрения. Ради этого она готова даже заботиться о нас. Оказалось, что токсоплазма (во всяком случае, одна из ее разновидностей) умеет специально усиливать воспаление, чтобы подстегнуть иммунитет. Ведь в интересах паразита, чтобы организм хозяина был жив-здоров, пока его не съедят… котики. Поэтому, если токсоплазмы стало слишком много, она сама провоцирует иммунную реакцию на себя и прячется в цисты.

Это должен знать каждый

Человек – не самый желательный хозяин для токсоплазмы. Но каким-то образом она умудрилась заразить 30% человечества. Вы ещё не заражены? Это можно исправить. Самый простой способ — поесть сырого мяса. Также можно заразиться через грязную воду или еду, на которую случайно попали ооцисты из кошки. Например, поесть немытые овощи. А еще во многих странах женщинам во время беременности рекомендуют не чистить кошачий лоток, либо делать это в перчатках и тщательно мыть руки. Почему именно им, а не всем? Дело в том, что обычно токсоплазма переносится очень легко. Да и домашние кошки обычно не заразны. Но, как я уже писал, при беременности токсоплазмоз может вызывать тяжелые поражения плода — воспаление мозга, повреждения глаз. Возможен даже выкидыш. Поэтому практически все беременные женщины по всему миру теперь проходят тест на токсоплазму, а если паразита нашли — получают специальные лекарства.

Также болезнь крайне опасна для людей, у которых серьезно ослаблен иммунитет: прежде всего для ВИЧ-инфицированных и тех, кому пересаживают орган и дают иммунодепрессанты. Особенно учитывая, что сам орган донора может содержать паразита (на это умеют проверять, не переживайте). В остальных случаях токсоплазмоз проходит практически незаметно. Но паразит остается в теле на много лет.

Токсоплазма – пожалуй, один из самых успешных паразитов на планете. Она умеет заражать почти всех теплокровных животных — не только млекопитающих, но и большинство птиц. Не могут от нее скрыться даже сумчатые кенгуру в Австралии. Токсоплазма даже убила бедную панду в китайском зоопарке. Такая универсальность — не правило, а скорее редкое исключение.

От токсоплазмы до конца вылечиться крайне проблематично. В обзорной статье 2019 года учёные отмечают, что новых лекарств от токсоплазмы не появлялось уже 20 лет. И хотя есть препараты, которые помогают облегчить активную фазу заболевания и снизить образование цист — пока что нет ни одного, чтобы полностью уничтожить уже сформированные цисты. Но исследования по поиску таких лекарств ведутся. И со временем, возможно, мы сможем искоренить паразита. А пока что, согласно исследованиям, одна из самых эффективных защит от заражения токсоплазмой — это просто хорошая осведомленность.

Микроманипулятор

Ну хорошо, врага в лицо мы узнали, про правила безопасности написали. А теперь главное: правда ли, что токсоплазма способна манипулировать нашим поведением? Да.

В статье 2000 года описан такой эксперимент: берем крысу и помещаем её в центр комнаты. Вокруг нее — четыре разных запаха: в одном – запах кошки, в другом – запах кролика, в третьем – её собственный, в четвертом — нейтральный. Где она чаще всего будет проводить время? Нормальные крысы избегают запаха кошки. А вот инфицированные токсоплазмой, наоборот, проводили там, где пахло кошкой, в 20 раз больше времени, чем в других углах. Поэтому ученые назвали свою работу «Роковое влечение у крыс», в честь известного фильма. Понятно, почему это роковое влечение выгодно паразиту: ему нужно, чтобы носителя-грызуна поскорее съела кошка.



Похожие исследования проводил Роберт Сапольски, знаменитый профессор из Стэнфордского университета. Он хотел понять, как именно это работает. Пропадает страх — или включается что-то еще? И выяснил, что паразит не просто выключает страх, а превращает его во влечение. Причем во влечение, похожее на сексуальное. Это можно сравнить с тем, как для любителя БДСМ боль может приносить наслаждение.

К слову о сексуальном влечении: знакомьтесь, Ярослав Флегр, чешский ученый и один из первых и самый известный исследователь токсоплазмы.



Он занялся этой темой еще в социалистической Чехословакии. Причем Флегр считает, что и сам ощущает влияние токсоплазмы на свой мозг. Этим он объясняет то, что в детстве постоянно вслух выражал оппозиционные взгляды, не опасаясь проблем с компартией. И в целом свою безбашенность — мол, он спокойно работал под звуки выстрелов за окном во время командировки, а шоссе переходит, не глядя по сторонам.

Так вот, Флегр постоянно мучает своих студентов опросниками и заставляет их сдавать анализы на токсоплазму. А еще проводит исследования с использованием эпидемиологических данных по всей Чехии. Например, он сравнил сексуальные вкусы и предпочтения 5 тыс. человек без токсоплазмы и 700 зараженных. Чех выяснил, что инфицированные люди больше возбуждались от страха, опасности или сексуального подчинения. Хотя в реальности вели более традиционную сексуальную жизнь, чем незараженные.

У Флегра подозрительно много статей, где он изучает мазохизм, доминирование и прочее. Почему больше детей у женщин, которые предпочитают мужчин, любящих подчиняться? Имеют ли эволюционные корни доминирование и бондаж? Усиливает ли токсоплазма склонность к мазохизму?



И наконец, вот такая статья: «Оральный секс — потенциальный путь передачи токсоплазмы. Эксперименты со спермой людей и лабораторными мышами». Суть там следующая. В сперме зараженных людей изредка находят цисты токсоплазмы. И Флегр решил проверить ее заразность. Учёный взял 82 несчастных мыши, привлек 40 мужчин с латентным токсоплазмозом, а потом стал кормить мышей спермой. Из плюсов — мыши хотя бы не заразились. Оральный секс оказался безопасным. В общем, не зря, видимо, ходят мемы про то, какие чехи мастера по всяким кинки-делам – и какая у них процветающая секс-индустрия.

Если серьезно, Флегр пытался доказать, что изменения в поведении людей — это слабое отражение эффекта токсоплазмы на крысах. Грызуны бегут в сторону опасности. Зараженные люди тоже тянутся к риску и возбуждаются от вещей, которые обычно пугают. Но если вы уже начали гуглить тест на токсоплазму, мне придется вас огорчить. Да, все эти статьи сделаны вроде бы методологически более-менее аккуратно, да, эффекты в них как будто статистически значимы. Но само влияние на поведение, которое они показывают — очень слабое. Даже сам Флегр считает, что нельзя определить по поведению человека, есть у него токсоплазма или нет.

Поэтому объяснить вашу сексуальность и авантюрность одним лишь токсоплазмозом не получится. Но было бы забавно, если бы оказалось, что фразу «шлепай меня, шлепай, сильнее, сильнее!» нас заставляет говорить маленький одноклеточный мозговой паразит.

Игра гормонов

Ещё одно смелое заявление Флегра — что от токсоплазмы у мужчин повышается уровень тестостерона, а у женщин снижается. Другие ученые решили это проверить. В 2024 году вышел метаанализ о влиянии токсоплазмы на тестостерон. И там две трети работ дали похожий результат. Отмечали даже повышенную сексуальную активность у зараженных. Правда, в некоторых других статьях эффект порой был скорее обратным.

Флегр утверждал, что изменение уровня тестостерона за счет токсоплазмы якобы влияет на внешность людей. Когда фото зараженных студентов показывали студенткам, те ставили им более высокую оценку «доминантности» и «мужественности». Похожий опыт произвели ученые в Мексике. И снова зараженных мужчин и женщин на фото оценили как более привлекательных и здоровых. Посмотрите на составное изображение зараженных и не зараженных из этого исследования. На мой взгляд, разница ощущается, хотя соглашусь, что такое смелое утверждение требует больше доказательств.


При этом не думаю, что токсоплазма превращает мужчин в крутых мачо. Флегр утверждает, что зараженные мужчины более склонны к интроверсии, подозрительности и осторожности, небрежно одеваются и часто игнорируют правила и законы. Такие… нелюдимые красавчики. А вот зараженные женщины, если верить чеху, были более общительными, элегантно одетыми, аккуратными и законопослушными. При этом в целом ряде исследований у зараженных женщин в среднем было больше сексуальных партнеров, чем у незараженных.

А вот интересный вопрос: меняется ли у зараженных людей отношение к той самой кошачьей моче? Флегр заявил, что для зараженных мужчин запах кошачьей мочи был чуть более приятен, чем для незараженных. А у зараженных женщин — наоборот. При этом токсоплазма никак не повлияла на отношение подопытных к запаху мочи лошадей, гиен, собак и тигров. Вы спросите, как он это проверил? Очень просто! Большую часть урины Флегр добыл в Пражском зоопарке, а мочу лошадей и собак ему принёс друг.

Но через пять лет ученый резко поменял мнение. Мол, в первый раз я мочу разводил водой, а теперь дал понюхать людям в чистом виде. И тут Флегр получил результат с точностью до наоборот: теперь мужчинам с токсоплазмой кошачья моча нравилась меньше, а зараженные женщины отнеслись к ней более терпимо. Меня эти результаты не очень впечатляют — может, никакого эффекта и нет. И в целом я бы с осторожностью относился к любым подобным исследованиям, кроме тех, которые удалось независимо воспроизвести.

Приносящий горе

Не все, что говорит Флегр, вызывает доверие. Нам нужны примеры влияния токсоплазмы на людей, которые подтверждены множеством независимых исследований. И они есть. И, к сожалению, довольно печальные. Токсоплазму связывают с суицидом, болезнью Альцгеймера и шизофренией. Например, в одном исследовании показали, что наличие токсоплазмы в 3 с лишним раза повышает риск попытки самоубийства. В другой работе этот риск повышался даже сильнее, в 17 раз. А в одном огромном обзоре литературы по теме сказано, что в разных исследованиях этот риск как минимум в полтора-два раза выше, чем для незараженных людей.



Но вот что любопытно. Во всех этих работах зараженные токсоплазмой не отличались более тяжелой депрессией или повышенным ощущением безнадежности. А попытки суицида совершали чаще. Как так? Одно возможное объяснение – что токсоплазмоз прежде всего влияет на импульсивность поступков. Другое – что болезнь вызывает то самое безразличие к опасности.

К слову об опасности. Еще одна гипотеза Флегра – что токсоплазма повышает риск автокатастроф. Якобы паразит не только повышает импульсивность, но и ухудшает время реакции. Флегр собрал немало данных: например, от 4 тыс. водителей-срочников в чешской армии. Его вывод — зараженные попадают в аварии примерно в 2 раза чаще. Другие ученые не так уверены. Был обзор, где для водителей младше 45 лет нашли небольшой эффект, а вот после 45 — уже нет. Честно говоря, у меня тоже сомнения в верности этой гипотезы.

Зато есть небольшой метаанализ, согласно которому токсоплазма примерно в полтора раза увеличивает риск болезни Альцгеймера. Это логично, ведь паразит вовсю хозяйничает в клетках мозга.

Правда, есть более опасные факторы – например, есть генетический вариант, который повышает этот риск в 15 раз.

Шизофрения

Целый ряд научных исследований говорит о том, что латентный токсоплазмоз может повышать риск шизофрении. Так, в 2015 году вышел обзор 50 исследований. Он показал, что люди с диагнозом «шизофрения» на 80% чаще были носителями токсоплазмы. А есть две совсем свежих работы 2024 года. В них у больных шизофренией токсоплазму тоже находили чаще, чем у здоровых — в 2 и 3 раза соответственно. Но можно ли сказать, что токсоплазма приводит к шизофрении? Это сложный вопрос. Зараженных токсоплазмой — очень много, а шизофрения встречается редко. Так что связь явно не прямая. И все же токсоплазма, по-видимому, повышает риск болезни.

Есть множество гипотез о причинах шизофрении, и одна из популярных сейчас — это так называемая «дофаминовая гипотеза». Вы, конечно, слышали про дофамин. Это нейромедиатор, который участвует в системе вознаграждения и обучения.

Он влияет на смех, страх, агрессию, радость, а также на зависимости. И есть исследования, которые показывают, что антагонисты дофамина — то есть молекулы, которые мешают дофамину работать — почему-то часто облегчают жизнь пациентам с шизофренией. А молекулы, которые усиливают действие дофамина, наоборот, могут усугубить психоз. Например, амфетамины. То есть идея в том, что шизофрению может вызывать ненормальный избыток дофамина в мозге.

Следующий момент. Бывают такие болезни, при которых дофамина в мозге критически не хватает. Например, болезнь Паркинсона. Но врачи не могут просто ввести дофамин человеку. Он не пройдет через гематоэнцефалический барьер, то есть барьер между кровью и мозгом. Поэтому больным прописывают леводопу. Это вещество-предшественник, из которого потом в нейронах создается дофамин.

И вот важная улика – Токсоплазма сама умеет синтезировать эту леводопу. У нее есть для этого нужные гены. Есть работа, которая показывает, что токсоплазма действительно усиливает выработку дофамина в тех нейронах, которые заразила. Кажется, мы на верном пути. Но нужны еще доказательства.





Помните эксперименты, где грызуны бежали на запах кошки? Ученые попробовали дать грызунам галоперидол — лекарство-антипсихотик, которое облегчает симптомы шизофрении.

И влечение к углу с запахом кошки пропало. То есть дали лекарство для лечения шизофрении — а ослабился эффект токсоплазмы. Причем специально проверили — может, галоперидол просто убивает токсоплазму? Кажется, нет, он именно ослабил ее власть над крысой.

А недавно, в 2024 году, пазл вроде сложился. Удалось показать, что эта власть над поведением связана именно с дофамином. Известно, что дофамин играет важную роль в распознавании запаха хищника. Поэтому у мышей с помощью генной инженерии сломали фермент, который его перерабатывает, дофамин-бета-гидроксилазу. Из-за этого дофамин у мышей бесконтрольно накапливался в нейронах. Обычно, когда мышки чувствуют запах кошки, они пытаются зарыться в землю. А «надофаминенные» мышки-мутанты просто игнорировали запах хищника. Когда ученые искусственно снизили количество дофамина у этих мутантов, мыши снова начинали бояться кошки.

Возможно, токсоплазма в своих интересах повышает количество дофамина в мозге. Так она манипулирует грызуном, чтобы тот не боялся хищников и его съели. Но у человека такой же избыток дофамина в определенных частях мозга может повысить риск шизофрении — конечно, если дофаминовая гипотеза верна. Вот такое предположение.

Про дофамин и токсоплазму есть еще два интересных исследования.

Первое. Мышей специально заражали токсоплазмой — и видели, что в некоторых местах мозга у них действительно повышается уровень леводопы и дофамина. В том числе в участках, которые отвечают за эмоциональные реакции, такие как страх и влечение.

И второе. Генные инженеры попробовали пойти от обратного. Они создали не генно-модифицированных мышей, а генно-модифицированную токсоплазму! Сломали ей как раз те гены, которые производят леводопу. А потом заразили ГМО-паразитом кошек. И обнаружили, что ГМО-токсоплазма почему-то более вяло размножается в конечном хозяине и создает меньше ооцист. К сожалению, о том, что происходит, если такой ГМО-токсоплазмой заразить мышек, исследование умалчивает. Скрывают!

Но похоже, что дофамин нужен токсоплазме не только для управления мозгами. А просто для жизни. Что же получается? Токсоплазма сводит нас с ума… Но делает это случайно? Очень может быть. Все эти нейромедиаторы, которые использует наша нервная система — серотонин, дофамин, ацетилхолин – гораздо древнее нас.

Еще до того, как жизнь стала многоклеточной, они уже были на Земле. Древние бактерии использовали эти вещества для своих целей. Например, глутамат — это тоже нейромедиатор. А он вообще входит в состав любого белка в природе. Мы всего лишь унаследовали эти нейромедиаторы от предков. И приспособили их, чтобы передавать сигналы между нейронами в нервной системе. Но у нас нет на них монополии — их продолжают использовать всяческие микроорганизмы. Например, ту же леводопу, из которой получается дофамин, умеет производить не только токсоплазма, но и некоторые бактерии в нашем кишечнике.

Так что неудивительно, что паразиты или кишечная микрофлора могут влиять на наше поведение, даже если это не дает им никакой выгоды. Просто так. Когда такое узнаешь, становится страшно. Получается, мы марионетки? Нам кажется, что у нас есть высокие цели, свобода выбора, смысл жизни, любовь к котикам. А на самом деле это какая-то одноклеточная кракозябра сидит внутри и впрыскивает нам коктейль из психотропных веществ. Причем и сама крокозябра не ведает, что творит. Просто в нее эволюционно заложены программы, рассчитанные на то, что она, возможно, попала в мышку, а надофаминенная мышка чаще становится кошачьим обедом.

Польза от токсоплазмы

Ну раз токсоплазма пытается нами воспользоваться, то и мы можем без угрызений совести попользоваться ее хрупким одноклеточным тельцем! Недавно о вышла свежая статья в Nature, где предложили использовать паразита-токсоплазму, чтобы… доставлять лекарства в мозг.

Я писал, что токсоплазма прорывает стенку сосуда и пролезает внутрь мозга? Мы можем научить паразита синтезировать нужную нам молекулу и дать ему сделать свое дело. Авторы исследования говорят, что так можно ввести в мозг даже очень крупные терапевтические молекулы, например, белковые, которые иначе вообще не прошли бы через барьер, из крови в мозг. Конечно, специально заражаться токсоплазмой не самая лучшая идея. Но есть болезни и похуже. И если такая терапия позволит нам их вылечить, можно и рискнуть. Или даже обезвредить паразита, как мы делаем безвредными вирусные векторы — вроде аденовирусного носителя в вакцине «Спутник».

Опасны ли кошки?

Остался последний вопрос. Как быть с котами? Ведь если есть связь между шизофренией и токсоплазмой, а также между токсоплазмой и котиками… На ум невольно приходит стереотип сумасшедшей старушки-кошатницы. Уж простите. Если что, я не хочу обидеть котопап и котомам. У меня тоже была любимая кошка, Мася. К сожалению, она недавно умерла.

Но если мы докажем, что котовладение реально повышает шансы заболеть… Стоит ли заводить таких друзей? Хороший способ это проверить — посмотреть на людей, которые жили с кошками в раннем детстве. Шизофрения обычно развивается после 16 лет, поэтому так можно исключить влияние самой шизофрении на желание заводить питомцев. То есть можно проследить, что к чему привело.

Итак, ученые из Саудовской Аравии исследовали группу уже взрослых людей. Оказалось, что котик в детстве был у половины пациентов с шизофренией, у половины людей с депрессией или тревожным расстройством… но лишь у четверти людей из контрольной группы, без жалоб на ментальное здоровье. В итоге котовладение повышало риск развития шизофрении в 3,4 раза. К похожему выводы пришли авторы недавнего метаанализа. Его вывод, что среди котоводов по всему миру в два раза больше людей, страдающих шизофренией.

Связь котовладения с токсоплазмой тоже изучали. Например, в 2020 году вышел обзор ситуации конкретно в Эфиопии, где распространенность токсоплазмы одна из самых высоких в мире. И действительно, владение кошками и контакт с ними повышали риск заражения токсоплазмой — не меньше, чем возраст и привычка есть сырое мясо и пить грязную воду.

В защиту котов

Может показаться, что это очевидно. Мы же помним, что беременным запрещают чистить кошачьи лотки. А если дома живет кот с токсоплазмой, то рано или поздно все равно заразишься! Попробую всех немного успокоить. Даже если ваш кот заразился токсоплазмой, он после этого будет заразен лишь пару недель, пока выделяются заразные ооцисты. Да, они могут быть опасны еще долго, до полутора лет! Но пока они еще «свежие», им нужно еще где-то сутки, чтобы «созреть». Поэтому, если соблюдать гигиену и вовремя мыть лоток и руки — то в доме их не будет и следа.

Другими словами, кот становится опасным разносчиком токсоплазмы только в том случае, если постоянно ест зараженное мясо, а хозяин не чистит его лоток, или чистит, а потом забывает мыть руки. Это подтверждает исследование, которое провели в Китае. Оказалось, что владельцы кошек, которые просто знают об опасности токсоплазмы, оказываются зараженными гораздо реже, чем котоводы, которые о ней не слышали.

А вот есть такая научнаяа статья под названием «Кто выпустил кошек?» Там установили, что кошки, которым дают погулять на улице, почти в три раза чаще заболевают токсоплазмозом, чем домашние. И учтите — хотя кошки тоже обычно переживают токсоплазмоз легко, у них бывают осложнения. А при беременности последствия такие же ужасные, как у людей. Поэтому я прошу любителей котов меня не хейтить, это просто предупреждение. Домашние котики чаще всего безопасны. Но и в стереотипе про безумного кошатника с толпой грязных котов, по-видимому, есть зерно правды.

Вы наверно заметили, что я ни слова не сказал о связи токсоплазмы и любви к котам. Есть такое полушуточное предположение: мол, мы так одержимы котами и всё им прощаем именно потому, что у нас в голове мозговой паразит. Крыс он гонит прямо в пасть кошке — может, и нас заставляет о ней заботиться! Это могло бы быть любопытной гипотезой, но ничего такого учёные не нашли. Кошки просто очень хорошо манипулируют нашей тягой к милоте.



И напоследок вернемся к истории с доносом в прокуратуру. Мы видели, что токсоплазма способна манипулировать поведением человека. Например, она усиливает суицидальные импульсы и повышает риск шизофрении. А давайте еще раз вспомним, что такое шизофрения. Это железная уверенность в реальности фантазий, против которой бессильны факты и доказательства; это реалистичные видения и голоса свыше; это полное ощущение, что ваши мысли видит насквозь некое высшее существо. Ничего не напоминает?

И если токсоплазма действительно повышает риск шизофрении, то получается, что какой-то одноклеточный паразит заставляет человека слышать голоса, видеть галлюцинации, верить в идеи, которые он не может проверить. То есть полностью меняет его картину мира. И болеет этим паразитом не меньше трети всего населения земного шара. А в некоторых странах и большинство людей. А раз такое возможно, чем это отличается от гипотетического паразита, который, предположительно, заставляет людей делать странные ритуалы?

Авторам «Царьграда» моя гипотеза показалась оскорбительной. Достойной уголовного преследования. Мы предположили, что некий паразит может заставлять нас делать нерациональные вещи и выполнять ритуалы, повышающие риск передачи инфекции. Но мы видим, что так и происходит. Причем токсоплазма порой заставляет людей делать куда более стремные вещи — например, выходить в окно. Но даже я признаю, что токсоплазмой можно объяснить лишь малую толику безумия, которое творится в нашем мире. За остальное несут ответственность сами люди.

Источники: https://docs.google.com/document/d/1FRJk2j93iPo-s9whvTErJylGsgxcevM4GuVeXciRePA/edit

Глупеет ли человечество?

Грядёт страшная катастрофа – люди тупеют. Через пару сотен лет останутся одни идиоты! Всё дело в естественном отборе, в котором всё чаще побеждают люди с низким IQ.

Именно таким пугающим многие видят будущее человечества. Но грозит ли нам интеллектуальная катастрофа? Давайте разбираться. В 2006 году в прокат вышла комедия «Идиократия». Главная идея фильма проста: люди, которые умны и образованны, неохотно и поздно заводят детей, поэтому оставляют меньше потомства. А не очень умные люди, которые о существовании контрацепции даже не подозревают и не планируют заботиться о потомстве, бездумно плодятся. И в итоге глупые получают численное преимущество над умными.



Мало того, научно-технический прогресс ещё и помогает не очень образованным людям выживать. Например, глупый человек прыгнул через забор и повредил причинное место. А учёные и врачи собрались и пришили всё обратно. И все! Можно снова плодить детей. Которые тоже будут прыгать через забор.

Получается, умные люди – изобретатели, инженеры, врачи — сами роют себе могилу? Давайте разбираться, куда в интеллектуальном плане катится род человеческий. Правда ли, что у глупых людей возникло эволюционное преимущество – как скоро они всех победят?



Как измерить ум

Прежде чем сказать, глупеет ли человечество, мы должны научиться эту глупость измерять. Итак, как это сделать? По среднему размеру мозга? В ходе эволюции мы действительно нарастили объем мозга и стали умнее наших далеких предков.

На самом деле, хотя размер мозга имеет значение, даже с маленьким можно ого-го чего добиться. В 2007 году в журнале «Ланцет» вышла статья под кратким названием: «Мозг белого воротничка».

В ней описали случай мужчины с гидроцефалией — это когда в мозге обнаруживают избыток жидкости. В детстве пациент получил нужную операцию и вырос обычным человеком — закончил школу, женился, завел двоих детей. Но в 44 года он обратился ко врачам с легкой слабостью в левой ноге. Во время обследования те обнаружили, что внутри его мозга… практически нет мозга: почти весь его объём заполнила жидкость.



Тем не менее, мужчина вполне успешно исполнял свои обязанности. Он активно работал… чиновником. Хоть и показывал коэффициент интеллекта IQ ниже среднего — около 75 баллов. Известны также случаи, когда человеку удаляли целое полушарие – и он в общем сохранял нормальные функции. Со стороны нельзя было сказать, что половина головы у него пустая.

И все же в 2019 году вышел большой метаанализ, который подтвердил, что размер имеет значение. Высокий IQ сопутствует увеличенному мозгу (разница небольшая, но заметная). Но что тут причина, а что – следствие? Может, наоборот — мозг растет от чтения, исследовательской деятельности, изучения звёздного неба? Была же история, когда оказалось, что у лондонских таксистов увеличена часть гиппокампа, которая хранит пространственную память. А вот у водителей автобусов эта часть была не такой большой – они же ездят по одним и тем же маршрутам и подробную карту города запоминать не обязаны.

Но в метаанализе всё было несколько иначе: ученые не просто мерили людям IQ. Они нашли генетические варианты, которые предсказывают высокий IQ. Оказалось, что эти же генетические особенности связаны с увеличенным размером мозга. Произвели проверку и в обратную сторону: показали, что те генетические маркеры, которые говорят о большем размере мозга, связаны с успехами в образовании.

Ученые пришли к выводу, что и размер мозга, и общий интеллект в ходе эволюции росли вместе — потому что интеллект был почему-то эволюционно выгоден. Да уж, интересно почему? Но все же зависимость интеллекта от размера мозга внутри нашего вида небольшая. Поэтому судить о человеке по размерам его мозга, пожалуй, не стоит.

IQ: плюсы и минусы

Ок, если не по размеру мозга измерять возможное оглупление человечества, то как? На ум приходят IQ-тесты. В их адрес можно найти справедливую критику. Во-первых, умение проходить IQ-тесты можно специально натренировать: во второй раз люди проходят тест несколько лучше, чем в первый. Также на результат влияет культурный контекст: человек из другой культуры, нежели составители теста, может решить некоторые задачи хуже — просто потому, что в его культуре отсутствуют объекты и понятия, которые очевидны для составителя. А ещё люди могут быть умными «по-разному». Непонятно, насколько корректно описывать весь интеллект одним-единственным числом. Короче, есть такое мнение: «IQ-тест измеряет то, насколько хорошо ты проходишь IQ-тест». Но это не совсем так.

Тут надо сразу оговориться: чаще всего мы судим об IQ-тестах, пройдя в интернете их простенький развлекательный вариант из 30 вопросов. Но настоящие тесты на IQ — большие, с множеством вопросом. Вокруг них построена целая наука.В таких тестах есть разные модули. Одни оценивают вербальный интеллект, другие — умение решать задачи на логику, третьи – на пространственное мышление и так далее.

Разумеется, хороший тест на интеллект должны предсказывать какие-то еще независимые характеристики человека, которые мы ассоциируем с умом, смекалкой и интеллектом в повседневнсоти. И, действительно, есть масса исследований о том, что у людей с высоким IQ в среднем выше уровень образования и более успешная карьера. Причем в ряде работ оценку производили не задним числом. Сначала детям измеряли IQ, а позже уже в зрелом возрасте оценивали академические и прочие успехи. И IQ тест их предсказывал гораздо лучше броска монетки.

Также известно, что люди с высоким IQ в среднем более богаты. Они в среднем реже прибегают к силовым методам решения проблем, то есть меньше дерутся У них в среднем лучше развита память.

По-видимому, результаты IQ-тестов неплохо соотносятся и с нашими интуитивными, субъективными оценками интеллектуальных способностей знакомых и коллег. Лично я впервые прошёл IQ-тест во время учебы на факультете биоинженерии и биоинформатики МГУ. На курсе психологии нам провели полноценный тест по всем правилам. Тест проводили в рамках исследования. В частности его авторы сравнили, как ум человека оценивают люди из его окружения — и насколько эта внешняя оценка совпадает с результатом теста.

И вроде бы те, кого мы между собой называем «умными» — пообщавшись с ними, поработав и так далее, — действительно в среднем набирают больше баллов. Конечно, различить людей, у которых 110 и 120 баллов по тесту, будет сложно. Но если вы пообщаетесь полчасика с людьми, у которых IQ 90 и 130 — вы, скорее всего, поймете, кто есть кто.

Какие еще есть аргументы в пользу использования IQ-тестов для оценки нашего всеобщего оглупления? Интеллект нельзя померить одним числом, но исследования показывают, что различные показатели «ума», как правило, положительно коррелируют друг с другом. Мы часто говорим: вот это физик, а это лирик, кто-то силён в одном, кто-то в другом. Но оказывается, что всё равно в среднем разные проявления интеллекта положительно связаны друг с другом. Если твой мозг хорошо соображает в одной сфере, то выше вероятность, что и с другими задачами ты справишься лучше среднего. То есть существует некая условная общая сила ума. Несмотря на то, что все мы разные, имеем разный опыт, навыки, проявляем разные таланты.

Поэтому появилась метрика под названием G-фактор, или «общий интеллект». Эта характеристика довольно хорошо предсказывает способности человека в самых разных областях применения разума. А если есть общий параметр «умности», должно быть реально его измерить — IQ-тестом или как-то ещё, пусть и с погрешностями. Причем оказалось, что G-фактор – вещь наследуемая. Ученые провели близнецовые исследования: оказалось, что вклад генетики в G-фактор примерно 50%. Похожую роль генетика играет и в успехах в образовании.

Кстати, интересный факт: с возрастом близнецы сближаются друг с другом по IQ. Видимо в детстве ребенок больше зависит от среды, он часто не может выбирать, чему учиться и чем заниматься. Одного отдали в спортивную секцию, а другого заставили играть на фортепиано. Один получил травму и пропустил первое полугодие, а второго записали в кружок. Поэтому у близнецов могут заметно различаться успеваемость, способности и так далее. А в зрелом возрасте, когда близнецы уже имеют достаточно возможностей самостоятельно себя проявить, выбирать, чем заниматься, чему учиться, с кем общаться, — генетические особенности выходят на первый план.

И разница заметная: по некоторым данным, наследуемость IQ повышается с примерно 20% в детстве до 80% в позднем возрасте. Даже если человек жил в тяжелых условиях, дома было мало книг, а мама всё время смотрит телевизор… как в фильме “Матильда”, например… то с возрастом врождённая любознательность всё равно возьмет свое. Скорее всего.

Человечество умнеет

Ладно, перейду к хорошим новостям: на самом деле мы не глупеем. У учёных есть эмпирические свидетельства в пользу того, что как минимум в краткосрочной перспективе интеллект людей, измеренный тестами, продолжает расти. И сейчас мы в среднем умнее, чем наши мудрые предки. К вопросу, кстати, о традиционных ценностях. Современный рост IQ ученые оценивают примерно в 2–3 пункта по 100-балльной шкале за десятилетие. Об этом говорит сразу несколько крупных метаанализов.

Чтобы вы понимали: коэффициент интеллекта – это относительная величина. Мы прогоняем через тест огромное количество людей, а потом раскладываем результаты на графике. Значение в «100 баллов» выбирают как средний интеллект в исследуемой популяции. Раз в несколько лет учёные заново нормируют тесты: то есть задачи остаются те же, а вот баллы IQ, которые за них дают, немного сдвигаются. Так, чтобы метка в 100 баллов правильно отражала текущий «средний интеллект по больнице».



И эта метка все время сдвигается вниз. То есть если мы возьмём самого заурядного человека из современности, скажем, со средним IQ в 100 баллов, и отправим его на 50 лет назад в прошлое — то там он наберет в тесте почетные 120 баллов. Представьте, если мы телепортируем современного школьника, который готовится сдавать ЕГЭ, в гости к великому Аристотелю. Да Аристотель офигеет от его ума, а Диоген спрячется в бочку. В «Идиократии» было нечто похожее, но, наоборот: главных героев выбрали для эксперимента по криозаморозке за их обычность — а в мире будущего они оказались главными гениями на планете.

Этот стремительный рост результатов IQ из поколения в поколение назвали «эффектом Флинна», в честь учёного, который обнаружил эту тенденцию.

Надо оговориться, что эффект Флинна воспроизводится не во всех человеческих популяциях — но в очень многих. Причём в разных слоях населения и на очень больших выборках. Например, в некоторых странах десятилетиями поголовно тестировали на интеллект всех призывников.

Фактор воспитания

Казалось бы, хорошая новость. Мы умнеем! Сценарий «Идиократии» опровергнут, эволюция — за интеллект, гомеопаты и астрологи трепещут. Но на самом деле не всё так радужно. Дело в том, что эффект Флинна — полностью социальный и культурный. Вообще 60–70 лет — это ничтожное время по меркам эволюции. К примеру, последний общий предок человека и шимпанзе жил около 5-10 млн лет назад. За последние тысячи лет мы практически не изменились как биологический вид.

Но были и специальные проверки того, насколько эффект Флинна связан с культурой. Учёные взяли несколько поколений семей: бабушки, дедушки, папы-мамы, дети и внуки, всех протестировали на IQ. И оказалось, что эффект Флинна внутри семей такой же сильный, как в целом по популяции. Это и значит, что он был вызван внешними, культурными эффектами, а не естественным отбором. Ведь генетически члены одной семьи очень близки, но младшие поколения все равно поумнели, причем за короткое время. Наверное, поэтому подростки считают себя умнее родителей. А если мы говорим, что у дедушки деменция, то это не потому, что он сдал с годами. У него столько IQ всегда и было, просто эффект Флинна постарался (это шутка, если что).

Скорее всего, эффект Флинна объясняется тем, что повысилось благосостояние и доступ к образованию, дети стали реже голодать и страдать от заболеваний, которые нарушают развитие. Наконец, в последнее время информация стала доступней – и любой человек, независимо от своего окружения, может найти в интернете актуальную информацию о современной биологии, физике, химии и математике. Главное – желание. А ещё раньше читали только скучные книги, а сегодня любой желающий может найти массу полезного контента, подписывайтесь!

А если серьёзно, сложно сказать, какой именно фактор сделал нас умнее. Но мы знаем, что эффект Флинна проявляется прежде всего там, где есть социальный прогресс. В общем, наличие эффекта Флинна вовсе не означает, что мы умнеем как вид. Он ничего не говорит об эволюции наших генов. А эти две стрелочки могут сходиться.

Мы можем одновременно умнеть за счет культуры — и глупеть генетически, как вид, по сценарию «Идиократии». При этом эффект Флинна будет успешно маскировать генетический эффект отупения и внешне компенсировать его. Пока не будет поздно. Слишком поздно.

Как тогда измерить именно генетическое отупение? Использовать машину времени и отправить младенцев из современности воспитываться к средневековым крестьянам, а потом замерить их IQ?



Увы, машины времени ученые пока не изобрели. Но есть метод, позволяющий косвенно оценить, куда направлена эволюция наших генов прямо сейчас.

Ошибка «Идиократии»

Как ни странно, в «Идиократии» показан очень правильный эволюционный критерий. Нужно просто посмотреть, кто сегодня оставляет больше потомства: люди с высоким или низким IQ? Только не на отдельных примерах, а на большой статистике. И тут у меня для вас плохая новость. Вполне возможно, что генетически человечество действительно тупеет.

Ещё в 80-х и 90-х годах учёные начали исследовать зависимость между уровнем IQ и фертильностью. С тех пор этот вывод подтверждался в разных странах – Великобритании, Греции, США. Специалисты несколько раз показали, что в среднем у людей с более низким IQ больше детей. А мужчины и женщины с IQ повыше не спешат заводить потомство. Звучит это очень печально.

Но может есть надежда? Вот представьте, что есть два генетически идентичных брата-близнеца. У обоих есть удачные генетические варианты, связанные с одаренностью, высоким IQ, любознательностью, тягой к знаниям… И допустим, что братья росли порознь. Один близнец попал в идеальную среду, пошёл в Гарвард, у него в тестах на IQ всё очень хорошо. Но он был слишком занят карьерой, беспокоится о мировых проблемах и… предохранялся, поэтому детей у него мало. Совсем как в «Идиократии».

А его брат в юности пробовал наркотики, связался с плохими людьми, сел в тюрьму, где его научили «жизни». Потом он вышел, в итоге у него 10 детей от 10 женщин, которых он напоил. Он не получил образования, трудился на низкооплачиваемой работе, получил несколько травм головы на зоне – и по тестам у него низкий IQ. Тут фактор среды сильно перевесил врождённые способности. Но гены-то у этого брата такие же. И свои «умные» гены он передаст многочисленному потомству.

То есть в рассуждениях из «Идиократии» вроде бы есть логическая ошибка. Когда исследование говорит: «люди с низким баллом IQ рожают больше детей» — это не обязательно значит, что размножились только носители условных «генов глупости». Мы не знаем — может, им со средой не повезло. На их гены в этих работах никто не смотрел.

Скандинавский эффект

К сожалению, этот лучик надежды переломило исследование 2017 года из Исландии. Там на гены как раз посмотрели. И ужаснулись. Взяли 130 тыс. исландцев и стали искать у них конкретные генетические варианты, которые предсказывают высокие достижения в образовании. В выборку попали люди, рожденные в период с 1910 по 1990 гг. Оказалось, что генетические варианты, ассоциированные с успехами в образовании, действительно выпиливались из популяции.



Их носители предпочитали оставаться бездетными. То есть учёные увидели хоть и медленное, но статистически достоверное генетическое отупение. И вот это уже сложно оспорить. Как минимум в случае исландцев. Но ими дело не ограничилось.

Похожее исследование провели в США – и подтвердили этот эффект. Причём с интересной деталью. Оказалось, что у умных детей меньше просто потому, что они позже начинают размножаться. Поэтому и не успевают произвести много потомства. Встревоженные ученые даже озаботились вопросом: не связано ли это с тем, что сперма у умных мужчин какая-то не очень качественная? Было и такое исследование! Но нет, сперма у умных мужчин неплохая и качественная (есть пруфы!). Просто они тратят много времени на образование и карьеру.

Но можно ли данные из Исландии и США перенести на всё человечество? К счастью, нет. Человечество очень разнообразно. И, по-видимому, кое-где люди всё-таки не глупеют. Так, в 2009 году вышло исследование, в котором учёные взяли реестр шведских призывников, которых много десятилетий подряд тестировали на IQ. И там всё вышло наоборот. Чем больше был IQ, тем больше впоследствии было детей у призывника. Чем это вызвано? Возможно, отличиями Швеции в области социальной политики. Возможно, именно у призывников все иначе устроено. Я не знаю. Но я к тому, что нет единого человечества: страны достаточно сильно отличаются друг от друга.

И вот это даёт надежду. Допустим, сейчас в какой-то отдельной стране или странах человечество действительно генетически глупеет. Любителей думать своей головой отправляют по миру на философских пароходах, устраивают на них гонения. Предлагают женщинам рожать вместо получения образования. Но через социальные реформы, с учетом успешного опыт соседей, этот тренд можно будет обратить вспять.

Не всё потеряно

У меня для этого есть любимая иллюстрация – наглядный симулятор эволюции машинок. Программа называется BoxCar2D. В ней у каждой машинки случайным образом генерируются и соединяются колёса и корпус. Чем дальше машинка проедет, тем больше у неё шансов оставить потомство. Со временем машинки эволюционируют и едут всё лучше и лучше. Без всякого там творца. Но вот в чём прикол: для этих машинок можно нарисовать разные трассы. Одна трасса плоская. Другая — холмистая. На третьей едем вниз по склону, где нужно не разбиться о препятствия. Четвёртая — каждый раз разная, на ней нужно быть готовым ко всему. И вот что оказывается: вроде бы механизм эволюции один и тот же, да и старт у машинок одинаковый. Но на разных трассах через тысячи поколений получаются совершенно разные конструкции. Одна машинка вся обросла колёсами для спусков кувырком. Равнинная машинка стала скоростным мотоциклом. Третья отрастила себе колесо, чтобы переваливать через ухабы.



Поэтому куда идёт эволюция — зависит от условий среды. И этой средой для человека выступает в том числе наши культура и общество. И это то, что мы можем изменить.

В заключение я хочу привести один очень оптимистичный факт, который многих из вас может порадовать. Сапиосексуальность, то есть сексуальное влечение к уму — это научная реальность. Исследования показывают, что люди чаще вступают в отношения с партнёрами, близкими к ним по интеллекту. Соответственно, люди с высоким G-фактором чаще предпочитают таких же людей. А значит, скорее всего, тоже имеющим такую генетическую предрасположенность. И что важно — это обстоятельство влияет на выбор сильнее, чем многие другие качества человека.

Есть в генетике такой параметр — assortative mating. Его можно описать как «степень привлекательности похожего». Предпочитают ли блондины блондинов, а истеричные люди истеричных? По большинству признаков этот параметр положительный, то есть похожие партнёры притягиваются. Эта концепция — камень в огород соционики, где продвигают народную мудрость, что притягиваются «противоположности». Это был бы отрицательный assortative mating. А генетика говорит нам обратное.

Так вот, у интеллекта параметр assortative mating равен 40%. И это очень много. Этот фактор в два раза сильнее, чем рост и вес – и даже сильнее, чем наличие или отсутствие ментальных расстройств. Другими словами, встретить пару «худой–толстый» или «спокойный–истеричный» гораздо проще, чем очень контрастную пару «не по уму». Если что, 100% — это значит, что ты никогда не выберешь другого партнёра. Допустим, голубоглазые будут встречаться только с голубоглазыми – и больше ни с кем ни при каких обстоятельствах. Не променяют партнера даже на Илона Маска, даже на Джонни Деппа. Даже на Эмму Уотсон. Поэтому 40% — это действительно огромный результат.

А это значит, что у интеллекта есть эволюционный драйвер, который подталкивает умных создавать детей с умными. Возможно, такая сапиосексуальность, такой половой отбор, сыграл роль в эволюции нашего вида в те времена, когда ум действительно давал огромное конкурентное преимущество. Причём полагаться человеку приходилось именно на свой ум — а не на ум врачей, которые всегда готовы пришить на место палочку-размножалочку.

Итак, в «Идиократии» нам предложили ситуацию, где чисто генетическая эволюция почему-то полностью меняет культуру. Но на самом деле всё наоборот: человеческая культура — это мощная среда для эволюции. Это та трасса, к которой адаптируются наши машинки. И в разных культурах эволюция человека будет направлена в разных направлениях. Поэтому от того, какую культуру и какое общество мы создаем, от того, насколько в ней поощряются ум и любознательность, и будет зависеть эволюционная судьба нашего вида. Вот зачем нужна борьба с мракобесием.

Список литературы: https://docs.google.com/document/d/1zR-ry-faQg3doB7mKrkkijDYUul7YIaOqmgcXqikNUw/edit