Социальная изоляция в детстве влияет на когнитивные нарушения во взрослом возрасте

Все большее число научных исследований свидетельствует о том, что люди, испытавшие серьезный недостаток внимания в детстве, имеют выраженные когнитивные и социальные нарушения во взрослом возрасте. Исследование, опубликованное журнала «Наука» (Science), впервые показало, как эти функциональные нарушения появляются.

Группа ученых под руководством доктора Габриэля Корфаса (Gabriel Corfas) из Нейробиологического центра Бостонского детского госпиталя (Boston Children’s Hospital) провела обширное исследование, результатом которого стало важное открытие: социальная изоляция в раннем возрасте препятствует взрослению клеток, которые образуют белое вещество головного мозга. Формируясь, эти клетки производят необходимое количество миелина — жирного вещества, выполняющего роль изоляции или оболочки нервных волокон, помогающей им передавать информацию внутри мозга. Исследователи также выявили молекулярный механизм этого нарушения, вызванного социальной изоляцией, и предположили, что должны быть потенциальные лекарства, действующие на этот механизм. И, наконец, исследование показало важность того, в каком возрасте происходила социальная изоляция. Ученые смоделировали схожую ситуацию у мышей, изолировав их в течение двух недель. Если это происходило в «критический период» — начиная с третьей недели от рождения — клетки, называемые олигодендроциты, не формировались в префронтальной коре — части головного мозга, ответственной за когнитивные функции и социальное поведение. В результате нервные волокна имели более тонкий слой миелина, производимого олигодендроцитами. Эти мыши показывали серьезные нарушения в социальном поведении и более худшую память.

Во многих прежних исследованиях детей, переживших в раннем возрасте серьезный недостаток внимания, в том числе и в исследованиях Бостонского детского госпиталя, было показано, что у таких детей наблюдаются изменения в белом веществе префронтальной коры головного мозга, однако механизм этих изменений оставался неизученным. Нынешнее исследование вносит сою лепту в растущее представление о том, что так называемые глиальные клетки (glial cells), в том числе олигодендроциты, не только поддерживают нейроны, но и принимают активное участие в функционировании мозга, и в то же время принимают поддержку от окружающей среды.

«В целом считается, что опыт формирует мозг, влияя на нейроны, — объясняет доктор Г. Корфас, являющийся не только руководителем работы, но и практикующим врачом в Бостонском детском госпитале, — мы показали, что глиальные клетки тоже формируются под влиянием опыта, и это обязательный этап нормального, полноценного развития механизма работы мозга. Наши исследования открывают клеточный и молекулярный механизм негативного влияния социальной изоляции».

Миелин нужен для повышения скорости и эффективности сообщения между разными частями мозга, — следовательно, недостаток миелина объясняет нарушения в поведении подопытных мышей. В прежних трудах говорилось, что неправильная миелинация изменяет дофаминергические сигнализации в мозге, что хорошо подтверждается в работе доктора Г. Корфаса.

Важно также, как показали исследования, возраст, при котором происходила социальная изоляция. Если мышей изолировали в критический период развития, нарушенные функции не восстанавливались даже после возвращения их в «социальную среду». Наоборот, если изоляция имела место после «критического периода», мыши развивались нормально.

Доктор Г. Корфас с коллегами идентифицировали молекулярный сигнальный путь, через который социальная изоляция приводит к недостатку миелина. Мозг изолированных мышей имел меньше нейрегулина-1 (neuregulin-1 — NRG1) — белка, который важен для формирования и развития нервной системы. Более того, когда исследователи удалили NRG1-рецептор, называемый ErbB3, из олигодендроцитов, эффект был таким же, как от социальной изоляции — миелинация и поведение были ненормальными, даже у мышей, растущих в нормальных, стимулирующих социальных условиях. Это наблюдение выявляет механизм, необходимый для того, чтобы мозг получил стимул развития от ранней социализации. Сейчас лаборатория доктора Г. Корфаса работает над созданием лекарства, которое могло бы стимулировать выработку миелина, используя NRG1 и ErbB3.

«Производство слишком большого количества миелина также плохо, как и его недостаток. Поэтому создание лекарства требует очень большой осторожности», — говорит доктор М. Макинодан (Manabu Makinodan), еще один автор исследования.

«Многие нейропсихические болезни, такие как шизофрения и расстройства настроения связаны с патологическими изменениями в белом веществе и миелинации, и расстройствами NRG1-ErbB — сигнальной системы. Поэтому наши открытия выявляют новые пути для борьбы с этими болезнями», — заключает доктор Г. Корфас.

Бостонский детский госпиталь (ВСН) — крупнейшее в мире научное предприятие на базе детского госпиталя. Основан в 1869 г., с 1903 стал сотрудничать с Медицинским факультетом Гарвардского университета. Исследования, имеющие значение как для взрослых, так и для детей, ведутся с года основания. В нем работает более 1 000 ученых, включая 9 членов Американской Академии Наук. Созданный как детская больница на 20 мест, сегодня это комплексный центр на 395 мест для детей и подростков и учебная база Медицинского факультета Гарвардского университета.

В течение последних двадцати лет BCH числится среди лидеров национальных рейтингов, так в 2010 г. он назван лучшим по лечению и хирургии сердечных, неврологических, урологических, нефрологических и ортопедических заболеваний.

В госпитале лечатся дети в возрасте от 15-месячных эмбрионов (которых выхаживают в Расширенном центре обслуживания новорожденных — Advanced Fetal Care Center) до 21 года, а иногда и старше. Медицинское учреждение имеет 40 клинических отделений и 225 специализированных программ. В нем работает 1 026 врачей, 384 научных сотрудников, 922 студентов, аспирантов и ординаторов, 1 596 медсестер — всего около 9 000 человек. Кроме того, помогают около 800 волонтеров.

В BCH есть Международный центр (International Center at Boston Children’s Hospital), в котором лечатся пациенты более чем из ста стран мира. Имеется свой специализированный транспорт, включая самолеты и вертолеты.

Научная база госпиталя составляет 63 000 квадратных метров, 1 100 научных сотрудников; федеральное правительство потратило на него 225 миллионов долларов, — больше, чем на какое-либо другое научное учреждение, работающее с детьми.

Кроме двух Нобелевских премий ученые госпиталя получили шесть премий Ласкера (Lasker award) — за работы по изучению эпилепсии, операции на сердце, разработку полиовакцины, лечение лейкемии и создание вакцины против гриппа типа В.