Ученые охотятся за одиночеством, чтобы помочь нам лучше понять цену социальной изоляции.Задолго то того, как мир услышал о COVID-19, профессор Кей Тай, нейробиолог, решила ответить на вопрос, который приобрел новый резонанс в эпоху социального отдаления. Когда люди чувствуют себя одинокими, они тоскуют по социальным взаимодействиям так же, как голодный человек жаждет еды? Могут ли она и ее коллеги обнаружить и измерить этот «голод» в нейронных цепях мозга?
<...>
За последние годы появилось много научной литературы, которая связывает одиночество с депрессией, тревожностью, алкоголизмом и злоупотреблением наркотиками. Растущий корпус эпидемиологических исследований демонстрирует, что одиночество увеличивает вероятность заболеть. Похоже, оно вызывает хронический выброс гормонов, который подавляет здоровый иммунитет. Биохимические изменения из-за одиночества могут ускорять распространение раковых опухолей, торопить развитие сердечных болезней и просто лишать даже самых здоровых людей воли к жизни. Способность измерять и обнаруживать его поможет выявить тех, кто находится в группе риска, и подготовить почву для новых видов вмешательства.
<...>
По словам Тай, одиночество по сути — субъективная вещь. Можно провести целый день в полной изоляции и размышлять в тишине, и ощущать подъем духа. Или испытывать отчуждение и страдание в толпе, в центре большого города, среди друзей и семьи. Если взять более современный пример: участвовать в видеозвонке в Zoom с близкими из другого города и чувствовать глубокую связь; либо, напротив, после звонка ощущать себя еще более одинокими, чем до.
Эта неточность объясняет, почему Тай получила интересные результаты, когда перед публикацией первой научной статьи по нейробиологии одиночества в 2016 году попробовал поискать другие работы по теме. Она нашла исследования об одиночестве в психологической литературе, но число работ, содержащих слова «клетки», «нейроны» и «мозг» равнялось нулю.
Нейробиологи давно предполагали, что вопрос о том, как одиночество функционирует в человеческом мозге, не попадет в их лаборатории, ориентированные на данные.
<...>
Тай надеется изменить положение вещей и создать новое поле: нацеленное на анализ и понимание, как наше чувственное восприятие, предыдущий опыт, генетическая предрасположенность и жизненная ситуация вместе с окружением производят конкретное, измеряемое биологическое состояние под названием «одиночество». И она хочет определить, как этот невыразимый опыт выглядит, когда активируется в мозгу.
Если у Тай получится, то это приведет к появлению новых инструментов для выявления и наблюдения за теми, кто подвержен риску заболеваний, усугубляемых одиночеством. Это также может дать более эффективные способы борьбы с кризисом здравоохранения, спровоцированным пандемией COVID-19.
В поисках нейронов одиночества
Тай отследила в мозгу грызунов конкретную популяцию нейронов, которые, похоже, связаны с измеримой потребностью в социальном взаимодействии. Это как «голод», которым можно управлять, напрямую стимулируя сами нейроны. Чтобы точно определить эти популяции, Тай полагалась на методику, которую разработала, будучи постдоком в лаборатории Карла Дейссерота в Стэнфордском университете.
Дейссерот был пионером оптогенетики. Для этой методики генно-модифицированные светочувствительные белки имплантируются в клетки мозга; затем исследователи могут включать и выключать отдельные нейроны, просветив их через оптоволоконный кабель. Этот метод слишком инвазивен, чтобы использовать его на людях. Кроме инъекции в мозг белков он требует пропустить оптоволоконный кабель через череп и непосредственно в мозг. Тем не менее, он позволяет исследователям регулировать нейроны живых, свободно движущихся грызунов, а затем наблюдать за их поведением.
Тай начала использовать оптогенетику на грызунах, чтобы отследить нейронные цепи, задействованные для эмоций, мотивации и социального поведения. Она обнаружила, что если активировать нейрон и определить другие части мозга, которые реагируют на его сигнал, то можно отследить отдельные цепи клеток, которые работают вместе для выполнения конкретных функций. Тай тщательно проследила связи от миндалины: группы нейронов миндалевидной формы, которая считается центром страха и беспокойства у грызунов и людей.
Кей Тай, нейробиолог из Института биологических наук Солка, пытается обнаружить и измерить одиночество в нейронных цепях мозга
Ученые давно знали, что если стимулировать миндалину целиком, то можно заставить животное съежиться от страха. Но проследив за лабиринтом соединений между частями миндалевидного тела, Тай удалось показать, что «контур страха» в мозгу способен придавать чувственным стимулам куда больше нюансов, чем предполагалось ранее. На самом деле, он же модулирует смелость.
К моменту, когда Тай открыла свою лабораторию в Институте обучения и памяти Пикауэра Массачусетского технологического института в 2012 году, она прослеживала нейронные связи от миндалины до мест вроде префронтальной коры, руководящей работой мозга, и гиппокампом, где хранится эпизодическая память. Цель состояла в том, чтобы построить карты нейронных связей мозга, на которые мы полагаемся, чтобы понимать мир, осмысливать текущий опыт и реагировать на разные ситуации.
Она начала изучать одиночество по счастливой случайности. Разыскивая новых постдоков, Тай наткнулась на работы Джиллиан Мэтьюз. Аспирантка Имперского колледжа Лондона, Мэтьюз сделала неожиданное открытие, когда отделила мышей друг от друга во время своих экспериментов. Социальная изоляция — факт одиночества — изменили так называемые DRN-нейроны, что свидетельствовало о их причастности к процессу.
<...>
Тай поняла, что если она и Мэтьюз смогут построить карту «цепи одиночества», то смогут ответить в лаборатории именно на те вопросы, которые она надеялась изучить: как мозг наполняет социальную изоляцию смыслом? Другими словами, как и когда объективный опыт непребывания среди людей превращается в субъективное ощущение одиночества? Первый шаг — лучше понять, какую роль играют в этом DRN-нейроны.
Здесь показаны DRN-нейроны в дофаминовой системе
Одна из первых вещей, которую Тай и Мэтьюз заметили, когда стимулировали эти нейроны: мыши стали активнее стремиться к социальному взаимодействию друг с другом. В более позднем эксперименте они показали, что животные, когда им предоставлялся выбор, активно избегали области клетки, которые запускали активацию нейронов. Это позволяет предположить, что их поиски социального взаимодействия были вызваны скорее желанием избежать боли, чем получать удовольствие, — опыт, имитирующий «отталкивающее» ощущение от одиночества.
В следующем эксперименте исследователи поместили некоторых мышей в одиночные камеры на 24 часа, а затем повторно представили их социальным группам других мышей. Как и следовало ожидать, животные искали и проводили необычно много времени, взаимодействуя с другими животными, как если бы они были «одинокими». Затем Тай и Мэтьюз снова выделили тех же мышей, на этот раз используя оптогенетику, чтобы заглушить нейроны DRN после периода одиночного пребывания. На этот раз животные потеряли стремление к общению. Как будто социальная изоляция не зарегистрировалась в их мозгу.
Ученым давно известно, что в мозгу находится биологический эквивалент автомобильного датчика топлива — сложная система гомеостаза, которая позволяет нашему серому веществу отслеживать состояние наших основных биологических потребностей, включая пищу, воду и сон. Цель системы — побудить нас к поведению, направленному на поддержание или восстановление нашего естественного состояния равновесия.
Похоже, исследовательницы нашли аналог гомеостатического регулятора для основных социальных нужд грызунов.
Следующий вопрос: что эти открытия значат для людей?
Жажда улыбки
Чтобы ответить на этот вопрос, Тай работает с исследователями в лаборатории Ребекки Сакс, профессора когнитивной нейробиологии Массачусетского технологического института, которая специализируется на изучении человеческого социального познания и эмоций.
Планировать эксперименты на людях сложнее, потому что операция на головном мозге, необходимая для оптогенетики, не вариант. Зато можно показать одиноким людям фотографии дружелюбных людей, демонстрирующих социальные сигналы — например, улыбку, — а затем отслеживать и записывать изменения кровотока в различных частях мозга с помощью МРТ. Благодаря предыдущим экспериментам на мышах, ученые получили представление, в какой области мозга искать.
В прошлом году Ливия Томова, постдок, руководившая исследованиями в лаборатории Сакс, набрала 40 добровольцев. Они идентифицировали себя как пользователи соцсетей с низким уровнем одиночества. Томова оставляла своих подопытных в комнате в лаборатории и запрещала любые контакты с людьми в течение 10 часов. Для сравнения, Томова попросила тех же участников вернуться на вторую 10-часовую сессию, в которой было много социального взаимодействия, но не было еды.
Томова и Сакс использовали МРТ, чтобы измерить реакцию мозга на пищу и социальное взаимодействие после периодов голодания и изоляции. Сканирование справа показывает активность среднего мозга, связанную с вознаграждением
В конце каждого сеанса испытуемых помещали в МРТ-сканер, где им показывали разные изображения. На некоторых были люди, посылающие невербальные социальные сигналы, а другие содержали изображения еды.
В отличие от Тай и Мэтьюз, Томова не могла выделить отдельные нейроны. Но она отслеживала изменения кровотока в более крупных областях сканирования, известных как воксели; каждый воксель отображал изменяющуюся активность отдельных популяций из нескольких тысяч нейронов. Томова сосредоточилась на областях среднего мозга, которые, как известно, богаты нейронами, связанными с производством и обработкой нейромедиатора дофамина.
Эти области уже были связаны в других экспериментах с ощущением «желания» или «тяги» к чему-то. Это области, которые «загораются» в ответ на изображения еды, когда человек голоден, или изображения наркотиков — у людей с зависимостью. Будут ли они делать то же самое с одинокими людьми, которым показывают картинки с улыбками?
Ответ был ясен: после социальной изоляции сканирование мозга испытуемых показало гораздо большую активность в среднем мозге, когда им демонстрировали изображения социальных сигналов. Когда испытуемые были голодны, но не были социально изолированы, они проявляли такую же стойкую реакцию на пищевые сигналы, но не на социальные.
«Будь то стремление к социальным контактам или стремление к другим вещам, например к еде, кажется, что оно представлено очень похожим образом», — говорит Томова.
Пандемия как эксперимент
Понимание того, как в мозгу создается голод к социальным контактам, позволит глубже изучить роль социальной изоляции при некоторых заболеваниях.
Объективное измерение одиночества в мозгу может внести некоторую ясность в связь между депрессией и одиночеством, чего не добиться, если спрашивать людей, как они себя чувствуют. Что первично: вызывает ли депрессия одиночество или одиночество вызывает депрессию? И может ли своевременное социальное вмешательство помочь в борьбе с депрессией?
Понимание «цепи одиночества» в мозгу может пролить свет на зависимости, к которым, согласно некоторым исследованиям, более склонны изолированные животные. Свидетельства особенно убедительны в отношении животных подросткового возраста, которые даже более чувствительны к последствиям социальной изоляции, чем старшие или младшие особи. Люди в возрасте между 16 и 24 годами чаще всего сообщают о том, что чувствуют себя одинокими, и именно в этом возрасте впервые начинают проявляться многие расстройства психического здоровья. Есть ли здесь связь?
Понимание «цепи одиночества» в мозгу может пролить свет на зависимости.
Но наиболее очевидная текущая потребность связана с социальной изоляцией, вызванной пандемией COVID-19. Согласно результатам некоторых интернет-опросов, что с начала пандемии общего роста одиночества не произошло. Как насчет людей, наиболее подверженных риску психических расстройств? Когда они попадают в изоляцию, в какой момент это начинает угрожать их психологическому и физическому благополучию? Какие меры могут защитить их от этой опасности? Когда мы сможем измерять одиночество, то начнем узнавать — и это значительно упростит разработку целевых вмешательств.
«Жизненно важный вопрос для будущих исследований состоит в том, сколько и каких видов позитивного социального взаимодействия достаточно, чтобы удовлетворить эту основную потребность и, таким образом, устранить нейронную тягу», — пишут Томова и Тай в препринте своей будущей статьи, размещенном в конце прошлого марта. Пандемия «подчеркнула необходимость лучшего понимания социальных потребностей человека, а также нейронного механизма, лежащего в основе социальной мотивации».
«Настоящее исследование обеспечивает первый шаг в этом направлении».
Это, выражаясь сдержанным научным языком, сигнализирует о рождении совершенно новой области исследований. Такое не часто видишь, не говоря уже о том, чтобы быть частью явления.
«Для меня это так захватывающе, потому что о всех этих концепциях мы слышали около миллиона раз в психологии. Впервые у нас действительно есть клетки мозга, которые мы можем связать с системой, — говорит Тай. — А когда у вас есть одна клетка, вы можете проследить ее связи назад, вы можете проследить ее связи вперед; вы можете понять, что находится выше и что делают соседние нейроны, какие „сообщения“ отправляются».
«Теперь вы можете найти всю цепочку и знаете, с чего начать».
