«А в действительности всё не так, как на самом деле!»

Некоторые научные результаты прошлого года хочется вспомнить ещё раз потому, что они противоречат разным гипотезам и теориям, которые успели прочно укорениться как в науке, так и в общественном мнении.

«А в действительности всё не так, как на самом деле!» — афоризм польского поэта и писателя Станислава Ежи Леца. Афоризм на самом деле на все случаи жизни, но мы сейчас о науке. Нередко в науке появляются гипотезы, которые приобретают несколько преждевременную популярность. С их помощью начинают объяснять, как «на самом деле» обстоят дела в той или иной области, и в пользу этих гипотез накапливается всё больше и больше данных. Пока в какой-то момент не оказывается, что данные накапливались как-то не так, либо же накопленные данные как-то не так анализировали, либо же исследователи натыкаются на какой-то феномен, из-за которого всё, чтобы было сделано до сих пор, приходится пересматривать. В общем, вместо «самого дела» приходит «действительность». Хотя и новая «действительность» не обязательно оказывается такой уж незыблемой — афоризм работает в обе стороны.

(Иллюстрация: Gaspar Uhas / Unsplash.com)

Один из самых выдающихся примеров здесь — это связь между серотонином и депрессией. Причину депрессии чаще всего видят в том, что у мозга есть проблемы с серотонином — его в качестве нейромедиатора используют нейронные центры, от которых зависит хорошее настроение. То ли серотонина мало синтезируется, то ли он быстро разрушается, то ли плохо работают рецепторы, которые должны на него реагировать — так или иначе, всё сводится к тому, чтобы повысить его уровень в нейронах и межнейронных соединениях-синапсах; именно так работают (или, по крайней мере, должны работать) большинство антидепрессантов.

Между тем до сих пор нет убедительных доказательств в пользу того, что серотонин имеет какое-то отношение к депрессии. Об этом в прошлом году в Molecular Psychiatry писали сотрудники Университетского колледжа Лондона. Сама статья представляет собой так называемый зонтичный обзор — то есть сравнительный обзор других обзорных трудов, а также мета-аналитических статей на определённую тему; в данном случае — на тему серотонина и депрессии. На всякий случай уточним, что мета-анализом называют специальное исследование, в котором пытаются понять, как согласуются друг с другом результаты многих наблюдений и экспериментов, нет ли между ними противоречий, не преувеличиваем ли мы значение некоторых из них, и можно ли с их общей помощью подтвердить (или опровергнуть) ту или иную гипотезу. Ну а зонтичный обзор — это обзор обзоров и мета-анализ мета-анализов.

Для обзора по серотонину и депрессии взяли все более или менее значимые работы из всех возможных биомедицинских областей науки. И оказалось, что если сравнивать уровень серотонина или уровень продуктов его распада в крови или в жидкостях мозга у людей с депрессией и у людей без депрессии, то разницы между ними никакой не будет. Связь между депрессией и состоянием рецепторов к серотонину или транспортных белков, которые с ним работают, оказалась довольно слабой, и результаты исследований здесь часто бывают противоречивыми.

Часто ссылаются на эксперименты, в которых людей на время специально сажали на такую диету, из-за которой у них падал уровень серотонина. Но большинство таких экспериментов показало, что у здоровых людей депрессия от понижения серотонина не начинается. В одном случае таким способом как будто удалось увидеть связь между депрессией и серотонином, но в том исследовании участвовало слишком мало добровольцев, и среди них были те, у кого депрессия записана в семейной медицинской истории, и впоследствии результаты опять же не подтвердились.

Другой подход — искать статистическую связь между депрессией и генами, так или иначе связанными с серотонином. Однако и здесь не получилось найти соответствий между вариантами генов, которые снижают уровень серотонина, и вероятностью депрессии. Кстати, это не такая уж и новость: несколько лет назад мы писали про другое исследование, в котором говорилось, что два десятка известных «депрессивных генов» оказались связаны с депрессией не более, чем любые другие гены. Кстати, часто сюда добавляют влияние среды, то есть человек с «депрессивным геном», столкнувшись с жизненными проблемами, с большей вероятностью свалится в депрессию. Однако и такая тройная связь впоследствии не подтвердилась.

Возникает вопрос, как быть с утверждением, что серотонин нужен для нервных центров хорошего настроения. Ну, возможно, мы здесь поторопились с выводами, и хорошее настроение — штука намного более сложная, чем кажется. Тут, кстати, можно вспомнить о том, что серотониновые антидепрессанты срабатывают далеко не всегда. А про сам серотонин, который часто называют гормоном счастья, мы несколько лет назад писали, что он вместо счастья может подарить ту самую депрессию — всё зависит от того, на какие нейроны он подействует. Вообще, насчёт антидепрессантов не всегда понятно, как именно они работают; среди них есть такие, про которые говорят, что они вообще никак не влияют на серотонин, но зато стимулируют формирование новых синапсов.

Наконец, дело может быть и не в химии. Хотя среди обычных людей большинство уверены в том, что причина депрессии в «химическом дисбалансе мозга», многие специалисты в последнее время всё чаще говорят, что представлять депрессию как сугубо химическую проблему — это сильно упрощать ситуацию. Сами авторы работы полагают, что их результаты помогут изменить взгляд на депрессию, причины которой могут быть не только в «химическом дисбалансе», но и в постоянном стрессе, одиночестве и бедности.

(Иллюстрация: Liz Henry / Flickr.com)

Другой пример, тоже из области психологии и нейробиологии, это вопрос о надёжности нейропсихологических экспериментов с МРТ-сканированием. Львиная доля исследований человеческого мозга выполняется с использованием магнитно-резонансной томографии. Экспериментаторы приглашают какое-то количество добровольцев в лабораторию и сканируют им мозг — либо для того, чтобы узнать какие-то постоянные структурные особенности мозговых центров, либо для того, чтобы увидеть, как меняется активность тех или иных центров в зависимости от когнитивной задачи. И когда мы рассказываем про результаты таких исследований, то обычно добавляем, что полученные результаты нужно будет проверить на большем числе подопытных. Мы повторяем это настолько часто, что «большее число подопытных» начинает восприниматься просто как ритуальное заклинание, на которое можно закрыть глаза.

То, что это не просто ритуальное заклинание, говорится в статье в Nature, которую опубликовали сотрудники Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Всё началось с того, что они попытались воспроизвести собственные результаты. Исследователи пытались выяснить, как связаны когнитивные особенности с некоторыми структурными особенностями мозга, и на примере тысячи детей им удалось обнаружить определённое соответствие. Но когда это соответствие попробовали увидеть на другой тысяче детей, то у тех ничего такого не оказалось.

Тогда авторы работы обратились к трём большим базам данных, в которых в сумме хранились результаты МРТ-сканирования примерно 50 тыс. человек, и начали перепроверять самые разные корреляции на большем количестве материала. То есть они, например, брали некую связь между данными МРТ и психологическими особенностями, обнаруженную на примере двадцати пяти человек, и пытались найти ту же связь на примере тысячи, двух, трёх, десяти и т. д., чьи данные были в базах.

Оказалось, что достаточно надёжными подобные исследования становятся тогда, когда в них анализируют данные порядка тысяч человек. То есть когда мы делаем выводы, опираясь на МРТ-сканирование тысячи, или двух тысяч, или трёх тысяч добровольцев, то наши результаты с высокой вероятностью подтвердятся и на других людях. Если число участников исследования будет меньше, то наши результаты, скорее всего, имеют смысл только для этих людей. В качестве примера авторы работы приводят данные о том, как связанность различных мозговых центров влияет на когнитивные особенности: если анализировать на двадцати пяти добровольцах, то такое влияние однозначно будет сильным, или, наоборот, мы увидим вообще отсутствие какой-либо связи между тем и другим. И только на тысяче человек станет видно, что связь между когнитивными особенностями и характером межцентровых соединений на самом деле есть, но очень слабая.

При этом в большинстве подобных исследований участвует около двух десятков человек. В некоторых случаях небольшая статистика вполне допустима: например, когда вы изучаете влияние определённой мутации на мозг, вы вполне можете обойтись малым числом людей, у которых есть такая мутация. Но если, скажем, речь об аутизме, который развивается по самым разным причинам, и не только генетическим, то тут нужно либо очень тщательно подбирать малую группу добровольцев, либо всё же использовать как можно больше данных. Вообще проблема воспроизводимости результатов, полученных на небольшом числе добровольцев, касается не только нейробиологии. Какое-то время назад нечто похожее происходило и в генетике, пока там не накопились десятки и сотни тысяч прочитанных индивидуальных геномов.

И ещё здесь обязательно нужно упомянуть о разнообразной научно-популярной литературе, где порой не просто рассказывают об устройстве мозга, но и описывают закономерности нашего поведения, дают какие-то психологические советы и т. д. Не всегда в такого рода литературе сообщают подробности тех исследований, на основании которых мы выслушиваем все эти советы. С учётом всего вышесказанного про МРТ-исследования стоит помнить, что популярные советы, опирающиеся на «новейшие нейробиологические данные», далеко не всегда имеют хоть какой-то смысл.

(Фото: Dingzeyu Li / Unsplash.com)

Продолжим о мозге — точнее о том, можно ли увеличить мозг медитацией. Нейробиологи и психологи активно изучают медитацию на предмет её лечебных свойств: считается, что медитация помогает против депрессии, тревожности, стресса и даже против хронических болей. Есть эксперименты, которые подтверждают пользу от медитации. Более того, некоторые исследователи утверждают, что благодаря медитации в мозге происходят структурные изменения и что достаточно регулярно медитировать два месяца, чтобы в зонах мозга, отвечающих за память и эмоции, стало больше серого вещества (то есть коротких нейронных отростков-дендритов).

Однако в подобных исследованиях, во-первых, участвуют не очень много людей, в лучшем случае десяток-другой, а во-вторых, в них состояние мозга после медитации сравнивают только с состоянием мозга без медитации. Это называют отрицательным контролем: эффект от воздействия сравнивают с отсутствием воздействия. Но ведь может быть и так, что изменения, которые происходят с мозгом, на самом деле к медитации не имеют отношения — просто мозг занялся чем-то новым, и в нём стало больше серого вещества. То есть мозг, занявшийся медитацией, нужно сравнивать с мозгом, который занялся чем-то другим.

Именно так поступили сотрудники Висконсинского университета в Мадисоне. В их экспериментах участвовало более семидесяти человек, которых делили на три группы. Первая группа регулярно практиковала так называемое снижение стресса на основе осознанности (MBSR), один из главных компонентов которого — медитация осознанности; именно MBSR, по некоторым данным, делает серое вещество более объёмным и одновременно более плотным. В другой группе занимались музыкальной терапией, физическими упражнениями и здоровым питанием. В третьей группе не занимались ничем, но обещали, что они скоро займутся либо снижением стресса на основе осознанности, либо музыкальной терапией и пр.

Оказалось, что за два месяца ни у кого не появилось каких-то заметных отличий — медитация и музыкальная терапия с упражнениями влияли на серое вещество не больше, чем обычная жизнь. Это не значит, что медитация не помогает против стресса и депрессии — она вполне может помогать, только для того, чтобы помочь, не нужно наращивать серое вещество ни в зонах памяти, ни в зонах эмоций, ни где-либо ещё.

На самом деле, медитация, может, и способна произвести структурные изменения в мозге, но для этого нужно больше времени и усердия. Наш мозг пластичен, его нейроны и нейронные цепи подстраиваются под задачи, с которыми человек имеет дело постоянно. Но 24–30 часов практики осознанности, размазанные по двум месяцам — этого, пожалуй, слишком мало, чтобы увеличить долю серого вещества. То есть в целом тут речь идёт не столько о медитации, сколько о том, как её изучать: корректно планируя эксперимент, мы счастливо избежим напрасных сенсаций.

(Фото: niekverlaan / Pixabay.com)

Можно ли получить опухоль мозга, разговаривая по мобильному телефону? Это до сих пор остаётся неубиваемой темой в околонаучных разговорах, которая заново воскресает каждый раз, как нам сообщают об очередном прогрессе в телекоммуникациях. В 2011 году Международное агентство по изучению рака сообщило, что сотовые телефоны могут провоцировать опухоли мозга, однако большинство медико-эпидемиологических исследований, выполненных впоследствии, это не подтвердили, и мобильники признали безопасными. Но если есть «большинство» исследований, то есть и «меньшинство» — с другими результатами? Другие результаты часто связаны с тем, что для анализа берут медицинские истории людей, у которых уже есть онкологический диагноз. Это так называемые ретроспективные исследования, и их проблема в том, что они ищут там, где светло: в мире в принципе больше тех, кто пользуется мобильными телефонами, чем тех, кто не пользуется. Догадайтесь, кого из них будет больше среди тех, у кого нашли опухоль мозга.

Иначе поступили авторы работы, опубликованной в прошлом году в Journal of the National Cancer Institute: они выполнили проспективное исследование, в котором анализировали, появится ли в будущем опухоль у изначально здоровых людей. Для анализа использовали медицинские данные примерно 776 тыс. женщин, родившихся между 1935 и 1950 гг. В 2001 году они заполнили специальные анкеты, чтобы можно было оценить, насколько активно они пользуются своими мобильниками, в смысле, насколько активно они разговаривают по мобильной связи, когда телефон или смартфон прижимаешь к голове. (Хотя у нас у всех бывают разные дни в смысле социальной насыщенности, но всё-таки каждый может оценить, сколько раз в день в среднем он или она говорит по телефону, как долго в среднем длится разговор, и т. д.) Половину из тех, кого опрашивали в 2001 году, опросили на ту же тему сотовой активности ещё раз в 2011, чтобы понять, случились ли здесь какие-то изменения. И вот эти данные сопоставили с медицинскими сведениями, которые охватывали ещё четырнадцать лет после второго «сотового» опроса.

В целом опросы показали, что среди пожилых женщин достаточно тех, кто не говорит по мобильной связи (например, среди тех, кому в 2011 было от 60 до 64, не разговаривающих по мобильникам оказалось 25%). За четырнадцать лет после 2011 г. из всех них только у 0,42% появились опухоли мозга — и никакой связи с мобильниками не было: у тех, кто ими пользовался, опухоли появлялись с той же вероятностью, что и у тех, кто ими не пользовался. В этом смысле не было никаких отличий, связанных с видом опухоли или её расположением, то есть опухоли в височных частях мозга возникали не чаще, чем в каких-либо других, если опять же рассматривать их в связи с разговорами по мобильнику.

Правда, стоит уточнить, что из тех, чьи данные анализировали в исследовании, только 18% разговаривали по телефону больше получаса в неделю. Так что тут ещё предстоит исследовать каких-нибудь особых мобильных говорунов, которые готовы разговаривать часами, причём каждый день. В то же время с развитием мессенджеров найти достаточно количество таких людей будет наверняка непросто. Ещё хорошо бы включить в будущие исследования мужчин. Что касается возраста, то злокачественные опухоли всё-таки чаще развиваются у пожилых, чем у молодых, и, кроме того, связь между опухолями мозга у детей и подростков на самом деле уже искали — и пришли и тем же результатам, что и сейчас.

(Фото: Pedram Normohamadian / Unsplash.com)

Тестостерон давно ославлен как гормон агрессии. Все знают, что повышенный тестостерон — это агрессия, драки, антисоциальное поведение и прочее в том же роде. Вообще, тестостерон нужен в первую очередь для формирования и функционирования мужской половой системы, но у него есть и поведенческие эффекты, которые становятся особенно заметны при повышенном уровне гормона. Речь даже не столько о человеческой психологии — проведено множество экспериментов с животными, в которых повышенный тестостерон делал самцов (и самок) весьма малоприятными субъектами.

Однако в прошлом году в Proceedings of the Royal Society B вышла статья о том, что тестостерон может делать самцов не только более агрессивными, но и более дружелюбными. Опыты ставили с монгольскими песчанками, которые формируют постоянные брачные пары и вместе воспитывают потомство. Самцы песчанок активно защищают свою территорию от чужаков и довольно агрессивны в период спаривания, но с беременными самками и с детёнышами они ведут себя совсем иначе.

Когда самцу, у которого уже была беременная подруга, вводили добавочную порцию тестостерона, он не становился агрессивным — он становился ещё более любящим, более ухаживающим; можно сказать, из просто хорошего супруга он превращался в идеального. Через неделю самку на время пересаживали от её «тестостеронового» мужа, а на её место подсаживали другого самца. Обычно в такой ситуации хозяин клетки или будет гонять второго самца по своей территории или, в крайнем случае, постарается с ним не пересекаться. Но «тестостероновый» самец вёл себя по отношению к чужаку намного более дружелюбно, чем можно было ожидать. Однако если ему вводили ещё одну порцию тестостерона, к нему возвращалось привычное агрессивное (или избегающее) поведение.

Первая доза тестостерона не просто настраивала самца на семейно-романтический лад по отношению к конкретной самке — самец в целом становился более социально-толерантным. Вторая доза всё меняла: самец начинал вести себя так, как мы обычно ждём при повышенном уровне тестостерона. Если представить себе монгольских песчанок в их естественной среде обитания, то всплески тестостерона будут зависеть от собственного организма самца: уровень гормона повышается в период размножения, что только укрепляет семейные социальные связи, если же в норе появляется чужак, новый всплеск тестостерона поможет отвлечься от социально-семейных ценностей и прогнать его. Но тогда получается, что тестостерон не столько стимулирует агрессию, сколько помогает переключаться между разными режимами поведения, просоциальным и агрессивным антисоциальным. Получается, что его эффект зависит от социального контекста. И это не первый раз, когда действие тестостерона увязывают с социальным контекстом. Например, несколько лет назад о чём-то похожем сообщали психологи из Университета Эразма Роттердамского, и речь шла тогда не о грызунах, а о людях — исследователи пришли к выводу, что «гормон агрессивности» в некоторых условиях способствует сотрудничеству.

Есть ещё один гормон, который даёт два противоположных поведенческих эффекта — это окситоцин, «гормон любви». Довольно долго считалось, что он повышает социальность, усиливает привязанность, стимулирует чувства любви, дружбы и т. д., пока не выяснилось, что он может также вызывать агрессию. И как именно он подействует в конкретном случае, зависит опять же от социального контекста. Кстати, «окситоциновые» и «тестостероновые» нейронные цепи в мозге отчасти перекрываются, и на примере тех же монгольских песчанок было решено проверить, не влияет ли уровень тестостерона на уровень окситоцина. Оказалось влияет: у самца, которому вводили тестостерон перед общением с самкой, повышался уровень окситоцина; можно сказать «гормон агрессии» играл в пользу «гормона любви».

Что до людей, то люди, конечно же, не песчанки. Но если уж у песчанок «гормон агрессии» ведёт себя настолько непросто, можно представить, насколько всё сложно может оказаться с тестостероном в мозге человека.

MRSA — штамм золотистого стафилококка, устойчивый к метициллину и другим антибиотикам. (Фото: NIH Image Gallery / Flickr.com)

И последнее, про лекарственно-устойчивых бактерий. Здесь мы все уже крепко выучили, что они возникают из-за того, что мы злоупотребляем антибиотиками, особенно в животноводстве. Действительно, тут всё кажется интуитивно понятным, если не забывать о теории эволюции: антибиотики — тот же фактор среды, который вычищает из популяции всех неприспособленных; соответственно, среди бактерий остаются те, кто умеет противостоять антибиотикам, те, у кого появляются нужные мутации, а то и целые гены.

Однако не стоит забывать, что антибиотики — это природные (или, если угодно, натуральные) молекулы: их придумали не люди, их издавна использовали друг против друга различные микроорганизмы. Бактерии и грибы активно воюют друг с другом, и антибиотики — одно из распространённых средств борьбы. Конечно, люди могут подсмотреть молекулу антибиотика у какого-нибудь грибка, а потом её усовершенствовать, но исходная молекула возникла в природе довольно давно. А раз так, и то и устойчивость к антибиотикам должна была время от времени возникать у бактерий ещё в доантибиотиковую эру — то есть до того, как их стали активно использовать в медицине.

В этом смысле не стоит так уж удивляться статье, появившейся в январе прошлого года в Nature: в ней говорилось о лекарственно-устойчивом штамме золотистого стафилококка, которого нашли на ежах и который стал лекарственно-устойчивом около двухсот лет назад. Этот штамм можно найти у 60% ежей в Швеции и Дании, да и на ежах из других регионов Европы и из Новой Зеландии он тоже попадается довольно часто. Исследователи полагают, что причиной тому грибок Trichophyton erinacei, который тоже живёт на коже ежей: грибок выделяет антибиотик, и стафилококк может ужиться рядом с ним, только если будет антибиотикоустойчивым. Сравнивая гены лекарственной устойчивости у ежовых бактерий, можно узнать, когда эти гены впервые появились. Авторы работы пришли к выводу, что штамм стафилококка живёт на ежах где-то с XIX в., когда медицина ни о каких антибиотиках даже не ведала. У людей его впервые обнаружили в 1960 году, и вполне вероятно, что «человеческий» штамм — это штамм с ежей.

Но здесь всё-таки стоит уточнить, что ежовый штамм встречается в одном случае из двухсот, когда у человека случается инфекция с лекарственно-устойчивым стафилококком. Ежи ежами, но всё-таки распространение антибиотиков играет большую роль в эволюции бактерии — разнообразием и широким распространением лекарственно-устойчивых штаммов мы обязаны нашему собственному увлечению лекарствами. Тут заодно можно вспомнить ещё одну прошлогоднюю статью про «супербактерий», на этот раз в Nature Microbiology. В ней говорится, что лекарственно-устойчивые разновидности бактерий рода Klebsiella приходят к людям от других людей. А вот «супербактерии» сельскохозяйственного происхождения, которые появляются на фермах, где животным в качестве профилактики дают большие количества антибиотиков, по-видимому, так с животными и остаются.

Общий вывод, который можно сделать из двух статей, состоит в том, что, во-первых, возникновение устойчивых микробов — это не какое-то инновационное наказание человечеству за его грехи перед природой, а во-вторых, «супербактериальные» инфекции могут возникать не столько из-за фермеров с антибиотиками, сколько из-за проблем с больничной санитарией.