Физиология высшей нервной деятельности Генетика поведения 2009

Основные понятие генетики

Ген – единица наследственной информации; в реальности ген - это участок ДНК, кодирующий одну или несколько молекул белка. Каждая хромосома представляет собой одну очень длинную молекулу ДНК, окруженную белком, и состоит из линейной последовательности множества генов.

Рецессивный признак (ген) – проявляется в фенотипе лишь в том случае, если унаследован одновременно от обоих родителей. При наследовании от одного из родителей остается скрытым, но может передаваться потомству. Доминантный признак (ген) – проявляется в фенотипе даже в случае наследования от одного из родителей.

Соответствие между генами и признаками сложное: как правило, один ген оказывает влияние на множество признаков, и, наоборот, каждый признак зависит от множества генов. Лишь в очень редких случаях обнаруживается однозначное соответствие «один ген – один признак».

Некоторые методы изучения генетики поведения: 1.Выведение генетически чистых линий с определенными особенностями поведения (с высокой или низкой эмоциональной активностью, с высокой или низкой способностью к обучению и т.п.), а также пород животных с определенными свойствами поведения (собаки и др.) 2. Изучение наследования инстинктов, в том числе при скрещивании разных видов (гнездостроительное поведение, ритуалы ухаживания и др.), а также сравнение инстинктов у родственных видов. 3. Изучение наследования нервно-психических заболеваний человека и животных 4. Изучение наследования свойств личности, темперамента и т.п. у человека и животных (экстраверсия - интроверсия, нейротицизм, интеллект, агрессивность).

Селекция генетически чистых линий и пород животных с определенными особенностями поведения

При выведении пород собак отбору подвергался не только их экстерьер, но и поведение – это наглядно демонстрирует зависимость особенностей поведения от генетики (бультерьер, золотистый ретривер, колли).

В генетических исследованиях удавалось с помощью искусственного отбора вывести линии крыс и мышей: -с высокой и низкой способностью к обучению -с высокой и низкой эмоциональной активностью -со склонностью к эпилепсии и др.

Изучение наследования инстинктов

Исследование генетики инстинктов: 1 и 2: различные действия двух видов неразлучников при переносе гнездового материала 3: некоординированные действия неразлучника- гибрида 4: через год гибрид научается носить материал в клюве, однако все равно выполняет поворот головы к хвосту

Исследование генетики инстинктов: некоординированные действия неразлучника-гибрида по фиксации гнездового материала

Изучение наследования нервно- психических заболеваний человека

Примеры некоторых нервно-психических заболеваний генетической природы у человека: 1. Аномалии, связанные с рецессивными генами: - фенилкетонурия - порфирия (одна из форм) 2. Аномалии, связанные с доминантными генами: - порфирия (большинство форм) - хорея Хенгтингтона 2. Аномалии, наследование которых определяется несколькими генами и имеет сложную природу - болезнь Альцгеймера (?) - шизофрения (???) 3. Аномалии, связанные с хромосомными аберрациями: - синдром Дауна (21-я хромосома) - синдром Клейнфельтера (половая хромосома)

Необычное поведение Георга III ( ) на рисунке карикатуриста того времени; официальный портрет короля. Внизу: моча больного порфирией (в середине) больше напоминает по цвету красное вино (справа), чем нормальную мочу (слева).

Болезнь Хенгтингтона (хорея Хенгтингтона) вызывается доминантным геном в 4-й хромосоме, ведет к дегенерация хвостатого ядра и скорлупы, необратимо прогрессирует и приводит к смерти.

Мозг здорового человека (слева) и мозг страдающего болезнью Альцгеймера (справа)

Вероятность того, что четверо однояйцовых близнецов по чистой случайности окажутся шизофрениками, равна 1 из 2 млрд. Сестры Дженейн, которые отмечают свой 51-й день рождения - как раз такой случай.

М-р Смит: Надолго ли они тебя отпустили? Джерри: До 6 вечера. Ты хочешь меня убить? М-р Смит: Нет, я не собираюсь с тобой ничего делать. Джерри: У меня достаточно здравого смысла, я превосхожу... и мораль... и, веришь ты этому или нет, ты... меня многому научил. Но ты где-то утратил способность любить. М-р Смит: Почему ты со мной так говоришь? Джерри: Я боюсь тебя. К кому мне идти?

ЯМР томограммы мозга двух однояйцовых близнецов, один из которых здоров (слева), другой – болен шизофренией (справа). Стрелки указывают на латеральные желудочки.

Компьютерная аксиальная томограмма позволяет психиатру увидеть поверхность мозга и очертания желудочков. По сравнению с мозгом здорового человека (слева) желудочки в мозгу шизофреника сильно увеличены (справа), что свидетельствует о процессе разрушения коры.

В некоторых случаях при посмертном изучении мозга у шизофреников выявляются аномалии клеточной структуры. Видно (вверху), что нейроны гиппокампа, окрашенные в фиолетово- коричневатый цвет, отличаются ненормальной формой и расположением, а число их меньше, чем у нормального индивидуума того же возраста (внизу).

Синдром Дауна

Синдром Клейнфельтера (две X-хромосомы одновременно с Y-хромосомой). Психика таких людей сильно нарушены, они склонны к асоциальном поведению.

Изучение наследования свойств личности, темперамента и т.п.

Взрослый пациент с андроген- нечувствительным синдромом; генетически XY мужчина (по Money, Ehrhfrtdt, 1972). Мужской половой гормон выделяется у таких людей не слабее, чем с норме, однако из-за генетической мутации в одном гене их ткани организма нечувствительны к гормону, в результате чего развитие тела, мозга и психики идет по женскому типу. Анатомия и психика таких людей человека могут быть практически женскими, и в этом случае они считают себя женщинами (по крайней мере, пока им не будет проведен генетический анализ). Яички при этом не опускаются из брюшной полости и внешне не заметны. Родить ребенка такая женщина не может, в спорте такую спортсменку при обнаружении дисквалифицируют, однако в социальном и психологическом отношении она может быть нормальной женщиной. При частичном андроген-нечувствительном синдроме анатомия может быть промежуточной между мужской и женской.

В экспериментах показано, что развитие мозга и поведения по мужскому или женскому типу определяется наличием или отсутствием мужского полового гормона в крови. Особенно критичен период непосредственно перед рождением (у человека) или непосредственно после рождения (у крыс). Введение новорожденной самке крысы мужских половых гормонов формирует у нее поведение, характерное для самца.

Соотношение между IQ родителей и детей. Слева – коэффициент корреляции между IQ детей и образованием матери; справа – то же самое для отцов. 1 – дети, воспитанные своими родителями (Honzik, 1957); 2 – усыновленные дети и их истинные родители (Skodak, Skeels, 1949); 3 – премные дети и усыновившие их родители (Skodak, Skeels, 1949).

Близнецовые исследования (сравнение однояйцовых и разнояйцовых близнецов) также четко указывают на наличие генетического фактора, определяющего интеллект. Тем не менее, несмотря на множество проведенных дорогостоящих исследований, достоверно выявить непосредственные генетические причины высокого или низкого интеллекта пока не удалось. Генетические исследования такого рода на людях затруднены тем, что на интеллект влияет множество посторонних факторов, в том числе условия внутриутробного развития, протекание родов и т.п. (которые сами по себе могут зависеть от наследственности матери), а также уровень материального благосостояния семьи. Кроме того, человек обычно стремится выбирать или строить свою внешнюю среду в соответствии со своими способностями.

В близнецовых исследованиях также показано наследование таких свойств психики, как экстраверсия-интраверсия и нейротитизм. Наследование подобных свойств психики является полигенным (т.е. определяется сочетанием действия одновременно большого числа генов), а проявление этих признаков сильно зависит от среды, в которой рос и развивался ребенок. В результате выявить подобные закономерности можно только при анализе очень большого материала, а степень сходства каждого конкретного отдельно взятого ребенка со своими родителями далеко не всегда бывает большой.

Все же, в некоторых случаях отдельные когнитивные нарушения удается связать с вариациями структуры конкретных белков в мозге (которые, соответственно, кодируются конкретными генами). Так, если в мозге выражена одна из возможных разновидностей никотинового рецептора альфа-7 (в норме он активируется в синапсах ацетилхолином), то возникает характерное нарушение внимания в виде неспособности отвлечься от незначимых стимулов (встречается при некоторых типах шизофрении).