Обучаемость человека – очень сложная характеристика, поэтому ее нужно дробить на составляющие, чтобы выделить гены, влияющие на нее.
Очевидно, что люди значительно отличаются друг от друга по способности усваивать новую для них информацию. В этих различиях большую роль играет наследственность. Однако конкретные данные чрезвычайно скудны. Это связано с трудностями генетического анализа человека: у людей невозможно получать когнитивных мутантов, скрещивать их, конструировать необходимые генотипы, измерять интенсивность экспрессии конкретного гена в различных участках головного мозга и др. Кроме того, обучаемость — очень сложная характеристика (особенно у такого объекта, как человек) и поэтому совершенно непригодна для генетических исследований, пока не будет «раздроблена» на более простые. Именно на стадии поиска таких характеристик и находится современная генетика обучаемости человека.
По аналогии с главными задачами школы: научить человека читать, писать и считать, сугубо с формальной точки зрения, обучаемость индивида можно оценивать по этим трем критериям.
Разные люди различным образом справляются с перечисленными задачами, многие — достаточно успешно (в зависимости от усердия). Но у некоторых людей обнаруживаются систематические проблемы, полностью снять которые обычно не удается даже при использовании специальных компенсаторных методик. В связи с этим выделяют три следующие психологические особенности.
• Дискалькулия — нарушение формирования навыков счета. В результате заметно затруднены операции с числами: человек допускает многочисленные арифметические ошибки, с большим трудом осваивает таблицу умножения, плохо понимает разрядную структуру чисел (разбиение на единицы, десятки, сотни и т.д.).
Исследования, посвященные генетическим основам дискалькулии, находятся пока на сугубо предварительной стадии: известны лишь единичные работы по близнецовому анализу. Они свидетельствуют о довольно существенной роли генотипа (40%), однако не получили никакого конкретного продолжения. Возможно, в ближайшей перспективе ситуация изменится благодаря масштабному научно-исследовательскому проекту, официально объявленному в 2002 г. Национальным институтом здоровья ребенка и развития человека совместно с Департаментом образования (США). Этот проект направлен на выявление и всестороннее изучение генетических, культурных, этнических, социально-экономических, возрастных, физиологических, эмоциональных и прочих факторов, оказывающих влияние на формирование математических способностей, в том числе и на способность производить арифметические действия. Впрочем, уже сегодня не вызывает сомнений, что разные формы дискалькулии имеют разную этиологию и поэтому могут контролироваться разными генами.
• Дисграфия — нарушение формирования навыков письма. В этом случае наблюдаются многочисленные грамматические ошибки: пропуски, замены и перестановки букв или слогов, разрывы в словах или слитное их написание.
Дисграфия к сожалению, исследована еще в меньшей степени. В литературе отсутствуют какие бы то ни было сведения даже по близнецовому анализу этой характеристики. Тем не менее, судя по некоторым косвенным данным (например, по частотам встречаемости дисграфии среди родственников), роль генотипа в ее формировании достаточно велика.
• Дислексия — нарушение формирования навыков чтения. В результате чтение сопровождается нечетким произношением, перестановками отдельных букв или целых слогов, изменением окончаний, частыми запинками и т.п.
Наибольшие успехи в генетике обучаемости человека связаны с исследованиями генетического контроля дислексии.
Дислексия — довольно распространенная когнитивная аномалия. Ее частота независимо от национальности, культурных традиций, образования и социально-экономического статуса людей обычно варьирует в пределах от 5 до 10 %. Но в некоторых семьях она встречается во много раз чаще, что свидетельствует о высокой наследуемости этой аномалии. И действительно, судя по результатам близнецового анализа, дислексия в основном обусловлена именно генотипом. Его вклад оценивают приблизительно в 70%.
К сожалению, пока мы не можем с уверенностью утверждать, какие именно гены участвуют в контроле дислексии. Однако не вызывает сомнений, что таких генов много. Дело в том, что к настоящему времени с помощью метода анализа генетического сцепления в геноме человека уже обнаружено, по меньшей мере, семь районов, имеющих непосредственное отношение к рассматриваемому признаку. К их числу относятся районы: 1р36-р34 (1-я хромосома), 2р16-р15 (2-я хромосома), 3p12-q13(3-я хромосома), 6р22 (6-я хромосома), I5q21 (15-я хромосома), 18р 11.2 (18-я хромосома) и Xq27.3 (Х-хромосома).
Так, в 3 хромосоме основное внимание сосредоточено на гене ROBO1. Этот ген кодирует мембранный рецепторный белок, облегчающий взаимное распознавание аксонов и дендритов и тем самым способствующий формированию межнейронных контактов. У дрозофилы дефектность сходного белка влияет на развитие некоторых аксонов, что отражается на строении головного мозга насекомого, в плане недостаточности нервных контактов. Этот факт заслуживает особенно пристального внимания. Дело в том, что у людей с тяжелыми формами дислексии обнаружено значительное недоразвитие белого вещества (различного рода нейронных отростков) в затылочно-височных областях больших полушарий. Вероятно, одной из причин подобных нарушений являются мутации в гене ROBО1.
Данный ген представлен у человека множеством аллелей. В настоящее время проводят анализ их нуклеотидных последовательностей, чтобы выяснить, какие именно изменения в гене коррелируют с теми или иными симптомами дислексии. Возможно, это некие мутации в промоторной области, приводящие к ослаблению экспрессии гена ROBO1, но четкого экспериментального подтверждения пока не получено. У дрозофил присутствует гомолог этого гена, дефектность которого приводит к недоразвитию белого вещества у них в мозгу.
Одним из условий, определяющих успешность генетического анализа, является четкая диагностика исследуемых признаков. Между тем оказалось, что многие симптомы дислексии могут быть следствием широкого спектра других аномалий, таких как дефекты зрения, слуха или артикуляции, умственная отсталость, низкий интеллект и т.д. Поэтому в настоящее время под термином «дислексия» понимают лишь строго определенные нарушения чтения: только те, что формируются на фоне нормального интеллекта и не связаны с дефектами сенсорики, артикуляции или психики, т.е. нарушения способности использовать полученные знания для быстрого перевода зрительной информации в звуковую.
Познакомимся с основными этапами этого процесса на примере прочитывания некого конкретного слова. Сначала воспринятая сетчаткой зрительная информация передается по специальной системе проводящих путей и в итоге проецируется на первичную зрительную кору. Затем начинается обработка воспринятой информации. В первую очередь происходит распознавание последовательности букв. В этом процессе задействованы высшие зрительные области и прилегающие к ним участки ассоциативной коры. На следующем этапе, протекающем в зоне Вернике, распознанная последовательность букв осмысливается как слово. Соответствующая информация поступает в зону Брока, где для этого слова подыскивается звуковой эквивалент. Наконец, активируются области двигательной коры, непосредственно управляющие мускулатурой речевого аппарата, и человек произносит определенное сочетание звуков.
Мы отмечали, что люди с тяжелыми формами дислексии отличаются от нормы недоразвитием белого вещества в затылочно-височных областях больших полушарий. Этот факт хорошо согласуется с тем обстоятельством, что большинство перечисленных выше участков коры (зрительные и примыкающие к ним ассоциативные области, зона Вернике, зона Брока и целый ряд других) расположено либо в затылочной и височной долях, либо в непосредственной близости от них. Различные нарушения взаимодействий между этими участками, обусловленные, например, недостаточным количеством синапсов или функциональными дефектами отдельных нейронов, вероятно, и являются основными причинами дислексии.
Очевидно, что первый и последний из перечисленных этапов имеют отчетливо выраженную физиологическую окраску. Такие этапы безоговорочно находятся под генетическим контролем. Но промежуточные отличаются существенно большей «психологичностью»: они непосредственно связаны с процессом обработки информации, распознаванием образов, их осмыслением и т.п. В соответствии с современными представлениями о дислексии эта особенность не связана с нарушениями сенсорных систем, а также систем, обеспечивающих способность человека к артикуляции. Таким образом, у людей, страдающих классической дислексией, нарушены именно процессы обработки информации. А поскольку дислексия контролируется преимущественно генотипом, нет сомнений, что и эти «сугубо психологические» процессы тоже имеют молекулярно-генетическую основу.
Но даже при таком более узком понимании дислексии, ее симптомы весьма разнообразны. К ним относят:
• различные нарушения фонематической грамотности. Например, у дислексиков возникают значительные трудности при попытках подразделять слова на отдельные фонемы, сравнивать их друг с другом и др.;
• проблемы, связанные с распознаванием прочитываемых слов. Дислексики плохо понимают смысл прочитанного, не отличают друг от друга близкие по написанию слова или, напротив, по-разному читают одно и то же слово;
• общие трудности переведения зрительной информации в слуховую: например, затруднения при быстром назывании вслух однотипных объектов, букв, цифр, цветов, предметов и др.
• проблемы, непосредственно связанные с проговариванием слов. Особые трудности вызывают необычные сочетания букв, например, при использовании произносимых, но бессмысленных конструкций.
Обычно все перечисленные симптомы сопутствуют друг другу. Но в некоторых случаях это правило может не выполняться. Так, оказалось что нарушения фонематической грамотности слабо коррелируют с проблемами в проговаривании слов. В связи с этим многие исследователи высказывают мнение, что дислексия не является элементарной психологической характеристикой, а слагается как минимум из нескольких более простых.
В настоящее время проводится поиск подобных характеристик. С этой целью разрабатывают новые диагностические методики для количественной оценки отдельных аспектов дислексии. В дальнейшем предполагается использовать такие методики для сравнения симптомов дислексии у разных людей, в особенности — у мутантов по разным генам-кандидатам. Вероятнее всего, это позволит расчленить дислексию на несколько относительно самостоятельных когнитивных нарушений, каждое со своим автономным генетическим контролем.
26. Генетический контроль пластичности мышления у человека.
Пластичность мышления – один из факторов, от которого зависит обучаемость и память человека. Пластичность мышления различается у разных людей – кому-то легко воспринимать новые идеи, а кому-то нет. Причины подобных различий еще не установлены. Пластичность мышления резко падает, например, при развитии хореи Хантингтона – генетически обусловленного заболевания.
Хорея Хантингтона (Гентингтона)
Обычно начинается с 35-40 лет, до этого человек здоров. Легкие когнитивные проблемы, нарушение координации, пространственной координации, судорожные движения. Смерть по физиологическим причинам, через 7-12 лет после начала симптома. В редких случаях начинается до 18 (20) лет, тогда умирает за 2-3 года. У стариков дольше.
Ключевой ген - HD - хантингтин. Функция неизвестна. В кодирующей области огромное количество триплетов ЦАГ - 10-115. Кодирует аминокислоту – Глутамин – полиглутаминовый тракт. Хорошо слипающиеся друг с другом тракты. Слишком крупные комплексы (запредельно велики) – превращаются в амилоиды. Быстрее начинают умирать нейроны. Нейродигенеративная патология.
<26 - Болезни Хантингтона не будет никогда (отсутствует вероятность заболевания).
27..35 - группа риска, вероятность невелика. Опасность заболеть к 70 года. Страдают не более 10%
36..40 - ярко выраженная предрасположенность. Серьезная группа риска. Не фатальна.
>40 - гарантировано заболевание.
> 60 - развивается до 20 лет.
Предвестник - резко возрастающая консервативность взглядов - сниженная пластичность мышления. Эту характеристику можно измерять количественно.
Предъявление испытуемому картинок с выбором правильного объекта. Вознаграждение за правильный объект. Выбор критерия.
Вычленение значимого параметра (размер, форма или закрашенность).
На ранних этапах справляются все.
Предъявление новых стимулов.
Смена значимого параметра.
Быстрый поиск нового решения.
Больным на ранних этапах легко переключиться.
Такого рода тесты можно проводить на модельных животных: обезьяны, шимпанзе (легко справляются), орангутанги, крысы (уровень 3-4 летнего ребенка).
У крыс – называется когнитивная пластичность.
Антагонисты ГАМК – широко распространенный вид нейромедиаторов у позвоночных и человека.
Ввод в полосатое тело.
У людей с ХГ первыми отмирают ГАМК-эргических нейронов.
HDH - влияет на обучаемость у крыс и мышей.
Может быть до 10 повторов.
Искусственная аллель - 150 элементов в цепочке амилоидов. Нарушение пластичности, ослабление памяти, варианты судорожных движений, формирование амилоидов.