Американские ученые предположили, что основная задача мозга – не мышление, а управление ресурсами организма. Снижение когнитивных способностей при болезнях мозга авторы рассматривают как защитный механизм. Такой взгляд может изменить подходы к лечению этих заболеваний. Своими идеями исследователи поделились в журнале Neuron.
По мнению группы исследователей под руководством Джордана Терио, основная функция мозга – это аллостаз, или умение организма предсказывать, какие ресурсы понадобятся, и заранее к этому подготовиться. Таким образом, мозг действует как директор компании: постоянно анализирует данные, чтобы предсказывать будущие потребности и распределять ресурсы (например, глюкозу и кислород) туда, где они будут нужнее всего.
Авторы статьи предполагают, что вся наша умственная деятельность, от сложных мыслей до мимолетных эмоций, вторична по сравнению с этой постоянной и жизненно важной задачей – поддерживать бесперебойную работу организма.
Основываясь на данных, полученных с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), ученые пришли к выводу, что в решении этой задачи участвуют корковые и подкорковые области. Они работают вместе, регулируя работу сердца, легких, кровеносных сосудов, пищеварительной и других систем. Также к структурам, связанным с аллостазом, авторы относят гиппокамп. Подкорковые области, имеющие решающее значение для аллостаза включают вентральный стриатум, центральное ядро миндалевидного тела, черную субстанцию (область в среднем мозге, названная так из-за содержащегося в ней темного пигмента), голубое пятно (ядро в стволе головного мозга, названное так из-за синеватого цвета, который придают ему пигментированные нейроны) и некоторые другие.
Интересно, что нейробиологи годами изучали части этой системы – например, в рамках сети пассивного режима работы мозга (DMN, Default Mode Network) – часто связывая их с такими функциями, как саморефлексия или внимание. Авторы утверждают, что это всего лишь разные аспекты одной и той же лежащей в основе системы. То есть различные психологические функции приписываются системе, основная роль которой – биологическая регуляция.
Эта регуляторная сеть основана на ключевых «лимбических» областях, которые действуют как командные центры. Отсюда мозг посылает абстрактные директивные сигналы, типа «повысить эффективность». По мере того, как эти сигналы распространяются к сенсорным областям коры головного мозга, они преобразуются в более детальные прогнозы относительно сенсорных последствий движений тела. Этот нисходящий каскад обеспечивает настройку всего мозга на текущие и будущие потребности организма.
Принятие точки зрения «сначала аллостаз» имеет глубокие последствия для понимания здоровья и развития заболеваний. Оно заставляет задать важнейший вопрос: что если некоторые симптомы болезни – это не сбои в работе мозга, а компромиссы, на которые он идет ради поддержания своей основной функции?
В статье в качестве наглядного примера приводится болезнь Альцгеймера. Отличительным признаком старения и этого заболевания считается снижение способности мозга использовать глюкозу. Есть традиционная версия, что это дефект, который необходимо исправить, и исследования сосредоточены на поиске способов восстановления метаболизма глюкозы для улучшения когнитивных функций.
Но с точки зрения аллостаза это снижение может быть преднамеренной защитной стратегией. С возрастом система очистки мозга от отходов становится менее эффективной. Побочные продукты метаболизма, вызванные высоким потреблением глюкозы, если их не выводить, могут стать токсичными и нарушить тонкий химический баланс мозга. Авторы предполагают, что мозгу с этой точки зрения может быть аллостатически выгодно снижать метаболизм глюкозы, чтобы уменьшить образование отходов.
Другими словами, мозг может жертвовать когнитивными функциями, которые требуют больших энергозатрат, ради защиты своего фундаментального клеточного здоровья. Получается такой аллостатический компромисс: память и ясность сознания идут в жертву ради выживания.
Текст: Вера Васина