Материнский мозг

Крейг Кинсли, Келли Ламберт
«В мире науки» №4, 2006

• Биохимия материнского поведения
• Беременность и мозг
• Материнство и женский мозг

Беременность и мозг

Чтобы понять принципы работы нервной сети, исследователи изучили изменения, происходящие в головном мозге самок млекопитающих на разных стадиях репродуктивного цикла. В середине 1990-х гг. Лори Кейзер (Lori Keyser) из Ричмондского университета заметила, что тела нейронов в мПОО беременных крыс значительно увеличиваются в объеме. Более того, чем больше срок беременности, тем длиннее и многочисленнее становятся дендриты (короткие отростки нейронов, получающих нервные сигналы) клеток. Аналогичные изменения наблюдались и у самок грызунов, которым в дозах, соответствующим тем или иным стадиям беременности, вводились прогестерон и эстрадиол (самые мощные из естественных эстрогенов). Подобным изменениям нейронов обычно сопутствует усиление синтеза и активности белков. По сути дела, гормоны беременности готовят нейроны мПОО к предстоящему материнству: после родов эти клетки направляют внимание и мотивацию самок на детенышей, побуждая их заботиться о своих малышах, охранять и кормить их, т.е. проявлять особые формы активности, которые в совокупности и называются материнским поведением.

Однако родительские обязанности помимо непосредственного ухода за потомством подразумевают и другие виды деятельности. Возможно, изменениям подвергаются еще какие-то структуры мозга у самок крыс. Например, чтобы прокормить малышей, мать в поисках пищи вынуждена регулярно покидать свое безопасное жилье, подвергая и себя, и свое потомство опасности стать добычей хищников. Однако если бы она не отлучалась, все семейство неизбежно погибло бы от голода. Какие когнитивные сдвиги могли бы снизить для самки риск? Мы предположили, что, во-первых, это совершенствование навыков поиска корма (например, улучшение способности к пространственной навигации), которое могло бы значительно сократить время, проводимое животным вне дома. Во-вторых, притупление чувства страха и тревоги, что позволило бы самке безбоязненно отлучаться из гнезда, быстрее отыскивать пищу и давать решительный отпор врагам.

В 1999 году мы смогли доказать, что репродуктивный опыт улучшает пространственное обучение и память у крыс, подтвердив тем самым правильность первого предположения. Молодые самки, уже имевшие потомство, намного лучше, чем их бездетные ровесницы, запоминали местоположение лакомства в лабиринтах двух разных конфигураций.

Повышение способности к поиску пищи отмечалось как у лактирующих крыс, так и у тех, кто, по меньшей мере, за две недели до тестирования прекращал кормить детенышей молоком. Мы обнаружили также, что не имеющие потомства самки, которым отдали на «воспитание» чужих крысят, вели поиск пищи не менее эффективно, чем кормящие мамаши. Результаты опытов позволяют предположить, что пространственную память животных способно улучшить одно только присутствие детенышей — возможно, благодаря активации мозговых процессов, изменяющих структуру нейронов или увеличивающих секрецию окситоцина.

Совершенствуются ли у крыс-матерей и другие охотничьи навыки? Недавно проведенные опыты продемонстрировали, что крысы-матери значительно быстрее других ловят добычу. Голодных рожавших и не рожавших самок помещали в загон длиной 1,5 м с опилками на полу, где прятался сверчок. Если бездетным самкам на поиск и поедание жертвы требовалось в среднем 270 секунд, то лактирующим животным хватало 50 сек. Крысиные мамаши быстрее справлялись даже в том случае, если не слышали пения сверчка или были не так голодны, как не знавшие материнства грызуны.

Правильность же второго предположения подтвердила Инга Нойманн (Inga Neumann) из Реденсбургского университета (Германия), продемонстрировавшая, что в стрессовых ситуациях (например, оказавшись в воде) беременные и кормящие крысы испытывают меньше страха и тревоги (их оценка производится по уровню стрессовых гормонов в крови), чем не рожавшие самки. Сотрудник лаборатории К. Кинсли Дженнифер Уортелла (Jennifer Wartella) подтвердила данный вывод, изучив поведение крыс в 1,5-метровом загоне. Она заметила, что крысы-матери активнее исследуют территорию и реже останавливаются, чем те, что не имели потомства. Кроме того, у обремененных родительскими заботами грызунов было выявлено снижение уровня нейронной активности в поле СА3 гиппокампа и базолатеральной миндалине (областях мозга, контролирующих стресс и эмоции). Таким образом, ослабление чувства страха и тревоги в сочетании с улучшением пространственной ориентации позволяют крысам-матерям бесстрашно покидать гнездо, вести эффективный поиск корма и быстро возвращаться к детенышам.

Важнейшую роль в возникновении подобных поведенческих сдвигов у беременных и лактирующих самок играют определенные изменения в гиппокампе (структуре мозга, регулирующей память, обучение и эмоции). Кэтрин Вулли (Catherine Woolley) и Брюс Макивен (Bruce McEwen) из Рокфеллеровского университета выявили периодические изменения поля СА1 гиппокампа у самок крыс во время эстрального цикла (эквивалент женского менструального цикла). По мере того как в крови самок возрастает уровень эстрогена, плотность дендритных шипиков (крошечных выростов дендритов, обеспечивающих увеличение поверхности для восприятия нервных сигналов) в этой области гиппокампа значительно повышается. Если даже непродолжительное изменение уровня гормона во время эстрального цикла вызывает столь глубокие структурные сдвиги, что же происходит с гиппокампом во время беременности, когда уровень эстрогена и прогестерона повышается надолго? Исследователи из лаборатории К. Кинсли изучили головной мозг крыс «на сносях», а также мозг самок, получавших гормоны беременности. Они обнаружили, что плотность дендритных шипиков в поле СА1 гиппокампа у этих животных была выше, чем у небеременных самок. Поскольку именно через дендритные шипики нейроны и получают нервные сигналы, не исключено, что значительное увеличение их плотности во время ожидания потомства напрямую связано с улучшением способностей крыс-матерей к пространственной навигации и охоте.

Сохраняются ли когнитивные навыки по окончании периода лактации? Джессика Гейтвуд (Jessica Gatewood) из лаборатории К. Кинсли обнаружила, что рожавшие крысы в возрасте двух лет (что по человеческим меркам соответствует седьмому десятку) учатся выполнять пространственные тесты значительно быстрее, чем их бездетные сверстницы, и дольше сохраняют в памяти приобретенный навык. Были изучены различные возрастные группы животных (6, 12, 18 и 24 месяца), и всякий раз оказывалось, что крысы, имевшие потомство, лучше запоминали местоположение лакомства в лабиринтах, чем остальные. Завершив поведенческие тесты, мы исследовали мозг «передовых» крыс и обнаружили, что в двух отделах гиппокампа (поле СА1 и зубчатой извилине) у них значительно меньше отложений предшественников амилоида (играющих важную роль в развитии старческой дегенерации нервной системы).

Недавно были проведены опыты с участием другой генетической линии крыс и иными тестовыми условиями. Исследователи Дженнифер Лав (Gennifer Love) и Мелисса Морган (Melissa Morgan) подтвердили, что старые рожавшие крысы (возрастом до 22 месяцев) отличаются более высокими способностями к пространственной навигации, чем их ровесницы, не приносившие потомства. Животным предлагалось пройти высокий крестообразный лабиринт с двумя открытыми участками, которые грызуны обычно избегают. В большинстве случаев плодовитые самки проводили значительно больше времени на «страшных» участках лабиринта, чем не рождавшие. Изучение головного мозга грызунов показало, что в поясной, лобной и теменной коре крыс-мамаш дегенерирующих нейронов значительно меньше, чем у остальных, притом, что эти корковые области, как известно, имеют мощный сенсорный вход. Таким образом, полученные результаты наводят на мысль, что многократное заполнение головного мозга самки гормонами беременности в сочетании с обогащенной сенсорной средой гнезда способны ослаблять воздействие некоторых факторов старения на познавательные функции мозга.