Глава 8

Испытывают ли гнев агрессивные мыши?

Когда два самца белых медведей разрывают друг друга на части — они злятся? Ваша интуиция может ответить: «Конечно, разве это не очевидно?» А как насчет дерущихся петухов? «Возможно». Сиамские бойцовые рыбки? «Наверное». А плодовые мушки? «Да вы с ума сошли?» Независимо от того, разделяете вы эти интуитивные представления или нет, широко распространено мнение, что чем эволюционно ближе к нам животное, тем с большей вероятностью у него будут те же эмоции, что и у нас. И хотя это звучит разумно, нет простого способа это объективно проверить. Если мы не можем сказать, просто взглянув на дерущихся плодовых мушек, злятся ли они, или же они всего лишь маленькие запрограммированные роботы, чем это отличается от ситуации с дерущимися бойцовыми рыбками, петухами или белыми медведями? С другой стороны, если мы готовы приписать внутреннее состояние гнева дерущимся белым медведям, почему бы не поступить так же с насекомыми, как это сделал Дарвин? Очевидно, правильного ответа мы просто не знаем, потому что у нас нет объективного способа это выяснить.

Развивая взгляды Дарвина, некоторые ученые, занимающиеся изучением аффективных состояний (эмоций или настроений) у животных, просто приняли в качестве рабочей гипотезы, что у животных есть эмоции. В их числе был ныне покойный Яак Панксепп. Он предположил, что есть несколько базовых аффективных состояний, которые запускают врожденное поведение животных. Он назвал их «ПОИСК», «ЯРОСТЬ», «СТРАХ», «ПОХОТЬ», «ЗАБОТА», «ПАНИКА/ГОРЕ» и «ИГРА» (рис. 8.1). Он соотнес эти аффективные состояния с разными отделами мозга, руководствуясь в основном результатами экспериментов с электрической стимуляцией. Для этого он использовал модели обучения «условно-рефлекторному предпочтению места» или «условно-рефлекторному избеганию места», основанные на способности животных научиться приближаться к определенному месту или избегать его (узнавая по запаху, зрительным меткам, поверхности и т.д.) в зависимости от того, получало ли там животное хорошее или плохое воздействие соответственно.

Панксепп полагал, что если в результате стимуляции определенной области мозга животное научилось подходить к месту, где происходила эта стимуляция, или избегать его, значит, эта стимуляция должна была вызывать у животного «хорошие» или «плохие» чувства соответственно. Однако, как уже говорилось в главе 3, обусловленное предпочтение или избегание места можно интерпретировать иначе, не используя связь определенного места с внутренним эмоциональным состоянием. Например, если самец выбирает из двух камер ту, где ранее спаривался с самкой, а не соседнюю, где спаривания не было, он мог просто запомнить характерные черты предпочитаемой камеры (запах, текстуру поверхности, зрительные метки и т.д.) и связать их с запахом самки. Таким образом, подобные эксперименты по условно-рефлекторному обучению не могут однозначно определить, контролирует ли стимулируемая область эмоциональное состояние. Более того, очевидно, что эмоциональное состояние может возникать и без обучения, как показано в исследовании на мышах лабораторного разведения, которые замирали, увидев крысу впервые в своей жизни (см. главу 3).

Как же подступиться к вопросу о том, сопровождается ли агрессивное поведение тем внутренним состоянием мозга, которое у людей провоцирует субъективные чувства, называемые «раздражение», «гнев» или «ярость»? В этой главе мы в первую очередь рассмотрим доказательства наличия внутреннего мотивационного состояния и возбуждения, связанного с агрессией у животных. Затем попытаемся выяснить, может ли концепция элементарных свойств эмоций, описанная в главе 2, дополнить наши представления о внутреннем состоянии агрессивности. В частности, мы увидим, будут ли элементарные свойства проявляться и в поведении, и одновременно в активности нейронных систем, обеспечивающих агрессию, как это было в случае страха (см. главу 3). Наконец, мы посмотрим, есть ли доказательства того, что разные виды агрессии у мышей (например, нападение, защита, хищничество) связаны с разными типами внутренних состояний.

Хотя экспериментальные психологи спорят, стоит ли изучать эмоции на животных, большинство из них согласны, что у мышей и крыс можно изучать мотивацию. Причина в том, что они договорились использовать модель оперантного обучения для оценки мотивации животного, а мотивацию определили как готовность работать за награду. Напомним, что при оперантном обучении животное учится выполнять разные задачи, в идеале — не соответствующие его естественному поведению: например, нажимать на рычаг или засовывать нос в темное отверстие, чтобы получить награду. Чем больше нажатий на рычаг готово совершить животное ради получения подкрепления, тем более оно «мотивировано» (подробнее см. главу 2).

Использование такого подхода означает, что если животное не может обучиться оперантной задаче, то невозможно определить, есть ли у него мотивация. Например, мухи, лишенные корма, явно находятся не в том же состоянии, что и сытые мухи, — многие исследователи назвали бы это голодом. Однако, по мнению Винсента Детье, специалиста по питанию мух и автора классической монографии «Голодная муха» (The Hungry Fly), нам не следует приписывать мухам голод как мотивационное состояние до тех пор, пока не будет показано оперантное поведение, вызванное этим состоянием. Прошло примерно 60 лет после того, как Детье написал свою книгу, и за это время никто не смог убедительно продемонстрировать возможность оперантного поведения мух, обучающихся за еду, то есть, согласно строгому определению Детье, никто не смог показать наличие голода у мух. В то же время лишенные корма мыши и крысы обучаются нажатию на рычаг ради получения пищевой награды. По мнению психологов, это свидетельствует, что у мышей есть голод — мотивация искать и потреблять пищу.

Внимательный читатель сразу увидит проблему с таким рабочим определением мотивации: если мухи не могут научиться выполнять оперантные задачи, где в качестве подкрепления (другой термин для «награды», который больше подходит для данного контекста) используется пища, то у них вообще нет центрального мотивационного состояния голода? Или же это всего-навсего означает, что оперантная задача слишком сложна или экологически неестественна для их мозгов? Другими словами, у мушек нет мотивации или они просто не могут обучиться конкретному поведению? В конце концов, даже лабораторным мышам нужны сотни и даже тысячи попыток на протяжении многих дней и недель, чтобы научиться нажимать на рычаг ради получения награды. Это показывает всю сложность, которая возникает, когда внутренние состояния изучают с помощью обучения поведению, особенно такому, которое неестественно для данного вида животных (например, нажатию на рычаг для получения подкрепления). Более того, нет простого способа оценить внутреннее состояние с помощью оперантного обучения, когда животное находится в процессе реализации врожденного (не выученного) естественного поведения. То есть мышь не может спариваться или нападать и одновременно нажимать на педаль при включении света, как ее научили. Исследователи могут оценить уровень мотивации животного к определенному поведению только до того, как оно начнется.

И все же, несмотря на эти ограничения, ученые пытались применить оперантное обучение для исследования драк у животных, чтобы выявить лежащее в основе такого поведения агрессивное мотивационное состояние. В ряде работ начиная с 1960-х годов было показано, что многие виды, включая рыб, птиц, крыс, мышей и обезьян, можно обучить оперантной задаче (например, нажатию на рычаг), если в качестве подкрепления будет возможность атаковать соперника. Например, нейробиолог из Университета Тафтса Клаус Мичек в своей новаторской работе показал, что самцы мыши могут научиться по сигналу (обычно это свет или звук) засовывать свой нос в одно из двух отверстий ради возможности победить подчиненного самца-чужака, которого подсаживали в камеру сразу после реакции засовывания носа. И если воспринимать это некритично, то такие результаты свидетельствуют о том, что по крайней мере некоторые формы агрессии могут служить наградой или положительным подкреплением для мышей. Другими словами, мыши готовы совершать некую «работу», чтобы получить возможность подраться (как минимум, когда они побеждают). Таким образом, с помощью оперантного обучения можно измерить силу агрессивной мотивации животного (или хотя бы его стремления к агрессии).

Однако при рассмотрении подобных экспериментов надо помнить несколько нюансов. Прежде всего, сложно различить, что именно служит подкреплением, которое получает животное после того, как засовывает нос в отверстие: сам акт нападения или просто возможность исследовать представителя своего вида и взаимодействовать с ним. Обычно мышей для этого теста содержат в течение нескольких недель в условиях социальной изоляции. Животные в такой ситуации становятся сильно мотивированными на взаимодействия с любым сородичем своего вида, неважно, приведет ли этот контакт к спариванию, драке или игре. Нейробиолог из Института Солка Кэй Тай в своей работе показала, что у изолированных мышей в мозге выделяется много дофамина, когда им снова позволяют вступить в социальный контакт с другими мышами.

Такое альтернативное объяснение трудно исключить экспериментально. Единственный способ его отвергнуть — взять такого чужака, которого животное-хозяин не захочет (или не сможет) атаковать, и проверить, будет ли мышь продолжать засовывать нос в отверстие ради возможности взаимодействия. Обычно для этого используют более крупную и агрессивную мышь. Но если чужак несколько раз победит и хозяин перестанет засовывать нос ради возможности социального взаимодействия, сложно будет понять, произошло ли это потому, что просто взаимодействие без драк и побед не служит подкреплением, или потому, что мышь-хозяин будет бояться чужака и не захочет больше играть в засовывание носа.

Несмотря на эти сложности, тест с засовыванием носа использовали для изучения того, участвует ли влВМГ (область мозга, оптогенетическая стимуляция которой вызывает нападение) также в обеспечении агрессивной мотивации. Эксперименты, выполненные Аннегрет Фолкнер и Даю Линь в Нью-Йоркском университете, подтвердили, что если оптогенетически стимулировать влВМГ у мыши, обученной засовывать нос за возможность подраться, то животное выполняет эту реакцию в ответ на сигнал (свет) на фоне стимуляции гораздо быстрее, чем без стимуляции. Более того, как показала запись электрической активности, некоторые нейроны во влВМГ были специфически активны во время самого процесса засовывания носа. Все это позволяет предположить, что влВМГ не контролирует напрямую двигательный компонент нападения (или, по крайней мере, контролирует не только его), что согласуется с данными визуализации мозга, рассмотренными в главе 7. Скорее, он управляет мотивацией к поиску выхода и проявлению агрессии там, где сама агрессия или ее последствия служат подкреплением.

Это еще раз подтверждает, что если сначала выявить нейроны, которые управляют агрессивным поведением, то можно получить доступ и к нейронам, которые управляют внутренним состоянием, побуждающим участвовать в этом поведении. Любопытно, что недавние исследования нейробиологов из Национальных институтов здравоохранения Скотта Руссо и Сэма Голдена показали, что использование возможности подраться в качестве награды зависит от работы дофаминовой системы мозга, как и в случае с другими видами подкрепления, в частности с едой и питьем. Это позволяет предположить, что агрессия, употребление пищи и питье вызывают в мозге общее состояние получения награды или подкрепления. Однако из подобных экспериментов нельзя понять, какой аспект агрессивного поведения является подкреплением — схватка сама по себе или установление социального доминирования самцом мыши, победившим своего соперника. Кроме того, этот метод не позволяет измерить подъем и спад уровня агрессивной мотивации уже после того, как драка началась, так как для этого надо было бы прервать схватку и вернуть мышь к задаче по засовыванию носа. По-видимому, он пригоден лишь для оценки первоначальной мотивации животного найти возможность подраться. Тем не менее, если отбросить все сомнения, можно предположить, что для самцов мышей возможность победить низкорангового соперника кажется столь же привлекательной, как и возможность съесть кусочек сыра или глотнуть капельку сладкой воды.

Если с помощью оперантного обучения можно изучать только мотивационные состояния, связанные с такими формами агрессии, которые могут служить подкреплением, то что делать с другими, не самоподкрепляемыми формами, которые, например, возникают в ответ на угрозу, такими как «оборонительная ярость», вызванная доктором Гессом у кошек? Немецкий нейроэтолог Вальтер Хайлигенберг в 1960-х годах решил эту проблему, проведя ставшие классическими эксперименты на рыбах. Обычно половозрелые самцы рыб атакуют других половозрелых самцов и не нападают на молодых особей. Однако это правило может быть нарушено: если поместить в одну часть аквариума половозрелого и молодого самца, а в другую часть за прозрачной перегородкой — второго взрослого самца, то первый самец в конце концов нападет на молодую рыбку.

Очевидно, присутствие незнакомого самца того же вида запускает у рыбы некоторое состояние беспокойства или возбуждения (вспомните реакцию моего кота Бастера на незнакомого самца во дворе, которого он увидел через стеклянную дверь). Не имея возможности атаковать этого незнакомца (из-за прозрачной перегородки), самец рыбы перенаправил свою агрессию на того, кого мог достать, — молодого, слабого, подчиненного представителя своего вида, который в обычной ситуации не представляет никакой угрозы (в случае Бастера это была моя другая кошка — Серафина). Этологи называют такое явление «переадресованной реакцией»: если у животного есть внутреннее побуждение к какому-то поведению, но нет нормального целевого объекта для его высвобождения, то поведение может запуститься в отношении другого объекта. Как уже упоминалось в главе 1, лауреат Нобелевской премии Конрад Лоренц предложил знаменитую метафору для подобного «состояния побуждения» — сосуд (в мозге животного), заполненный жидкостью, которая давит на «спусковые клапаны». Любой целевой объект (внешний стимул) может открыть клапан и выпустить жидкость из емкости, то есть активировать нейронные цепочки, контролирующие это поведение. Более того, согласно этой теории, по мере увеличения объема жидкости возрастает давление на клапаны. Следовательно, внешний стимул (на жаргоне этологов — «релизер»), который был бы слишком слаб, чтобы открыть клапан при частично заполненном сосуде, сможет открыть его, если бак заполнен доверху, высвободив давление, которое запускает поведение. И хотя все еще неясно, какими мозговыми процессами обеспечивается такой предполагаемый Лоренцем «гидравлический» механизм, метафора оказалась безусловно полезной (см. также главу 2).

Это же явление в нейронауке можно назвать «агрессивным возбуждением». Согласно физиологическому определению, главная особенность состояния возбуждения заключается в том, что животное становится более чувствительным к внешним стимулам и слабый стимул, который обычно не вызывал реакции, теперь ее вызывает. Например, если вы выпьете несколько чашек кофе, то благодаря возбуждающему действию кофеина вы подпрыгнете в ответ на неожиданный звук, на который раньше лишь повернули бы голову или вообще не отреагировали. Точно так же если вы возвращаетесь домой после трудового дня в состоянии гнева, потому что ваш начальник неодобрительно высказался о вашей работе, и сталкиваетесь с кем-то в метро, то вместо извинений вы можете наброситься на этого человека. Общее возбуждение делает нас сверхчувствительными к сенсорным стимулам, которые нас окружают. Слабым стимулам теперь гораздо легче запустить соответствующее поведение.

Однако существует ли такая штука, как особое состояние «агрессивного возбуждения», и если да, то как оно закодировано в мозге? Некоторые нейробиологи, например Дональд Пфафф из Рокфеллеровского университета, предполагают, что у центральной нервной системы существует некоторое состояние «генерализованного возбуждения», то есть общее состояние повышенной чувствительности, которое влияет сразу на многие формы поведения, — примерно так же, как на вас влияет чашка крепкого кофе. Ученые часто связывают такое состояние общего возбуждения с определенными химическими веществами — нейромедиаторами, такими как дофамин и норадреналин. От нейронов, выделяющих норадреналин, тянутся аксоны по всему мозгу. Видимо, они работают как своеобразный мозговой «разбрызгиватель», влияя на разные формы поведения, подобно тому как полив газона позволяет расти многим разнообразным травам. Именно эта концепция породила популярное представление об «эмоциональном мозге» как о «мешке с химикатами» и идею, что психические расстройства связаны с дисбалансом этих химических веществ в мозге (см. подробнее в главе 10).

При этом и наши субъективные переживания, и эксперименты, проведенные с помощью методов каузальной нейронауки, говорят о том, что эта точка зрения как минимум чрезмерно упрощенная. Например, довольно очевидно, что гнев и сексуальное желание мы воспринимаем по-разному. Если состояние возбуждения единое, то всякий раз, когда у вас возникает сексуальное возбуждение, вы должны ощущать и агрессивное возбуждение (хотя у некоторых людей, наверное, так и происходит). Но как эти различия в субъективных ощущениях соотносятся с идеей о возбуждении как общем состоянии, которое обеспечивается одним или двумя веществами, «разбрызганными» по всему мозгу? На этот вопрос есть два ответа.

Первый заключается в том, что представление о системе возбуждения как о «разбрызгивателе» — небольшой группе нейронов, расплескивающих по всему мозгу такие вещества, как норадреналин, которые неспецифически повышают чувствительность многих нейронных цепочек, — может оказаться неверным (или верным лишь отчасти). Например, у плодовых мушек есть вещество, похожее на норадреналин, — октопамин, который, как считается, участвует в возбуждении у насекомых, в том числе и агрессивном возбуждении (см. главу 5). У мух волокна, содержащие октопамин, широко распространены по всему мозгу, как и норадреналиновые волокна у млекопитающих. Это похоже на миниатюрный «разбрызгиватель», обеспечивающий общее возбуждение у насекомых.

Однако недавние исследования показали, что эти широко разбросанные октопаминовые волокна не исходят из одной группы нейронов, чьи аксоны разветвляются по всему мозгу, как можно было бы ожидать от газонного разбрызгивателя. Напротив, эта сеть скрывает множество подтипов октопаминовых нейронов, каждый из которых направляет свои аксоны в специфическую область мозга, как если бы в каждой части сада была своя система полива. Таким образом, разные подтипы октопаминовых нейронов могут управлять разными формами возбуждения при реализации разных видов поведения. Это могло бы объяснить, почему у нас самих половое возбуждение субъективно чувствуется иначе, чем гнев или ярость.

С такими представлениями согласуются и результаты нашей недавней работы, когда мы обнаружили в мозге плодовых мушек небольшую группу нейронов, обеспечивающих агрессию и активирующихся октопамином. Эти клетки не контролируют ни спаривание, ни ходьбу, ни другие формы поведения, на которые может влиять состояние возбуждения. А в работах лабораторий Эда Кравица из Гарвардского университета и Рао И из Пекинского университета были выявлены особые подтипы нейронов, выделяющих октопамин и усиливающих агрессивность в ответ на феромоны самцов. Это позволяет предположить, что даже такое распространенное в мозге вещество, как октопамин, может тем не менее выборочно выделяться определенными нейронами для контроля возбуждения, специфичного для разных форм поведения. Если это верно для мух, то это может быть верно и для млекопитающих. И действительно, находится все больше данных в пользу того, что это, скорее всего, справедливо и для дофамина у мышей (и, предположительно, у людей).

Второй ответ на вопрос, как разные виды возбуждения могут управляться выбросом одних и тех же веществ в мозге, заключается в том, что предлагаемое объяснение слишком упрощенно и не может охватить все варианты возбуждения. Предполагается, что разные формы возбуждения обеспечиваются локальными изменениями в системе связей мозга, то есть эти изменения связаны с электрической схемой, а не с химическим составом. Например, психолог Майкл Потегал из Миннесотского университета изучал агрессивное возбуждение у хомячков и крыс. В этой работе агрессивное возбуждение вызывалось праймингом — явлением, когда победа в первой схватке делает животное более агрессивным при следующих встречах с другими самцами. Создается впечатление, что успешное нападение и победа над соперником буквально накачивают животное агрессией. Однако эффект длится около получаса, а затем сходит на нет. Потегал показал, что этот эффект можно воспроизвести с помощью короткой интенсивной стимуляции электрическим током кортикомедиальной части миндалевидного тела. А поскольку в этой части нет ни дофаминовых, ни норадреналиновых нейронов, значит, миндалевидное тело обеспечивает агрессивное возбуждение как-то иначе.

Один из способов создания устойчивых внутренних состояний в мозге — усиление синаптической передачи между нейронами, связывающими определенные области. Такая синаптическая пластичность лежит в основе обучения и памяти. В недавних работах, проведенных в моей лаборатории, показано, что возрастающая агрессивность после повторяющихся побед в схватке сопровождается усилением синапсов, связывающих миндалевидное тело с нейронами Esr1+ вентромедиального гипоталамуса, которые обеспечивают агрессию (см. главу 7). Это усиление означает, что электрическим сигналам от миндалевидного тела становится все проще активировать обеспечивающие агрессию нейроны влВМГEsr1. Механизм, который лежит в основе таких длительных изменений силы синапсов, называется долговременной потенциацией (ДВП). Это похоже на то, что происходит в гиппокампе при пространственном обучении, но ранее было неизвестно, что ДВП может возникать и в гипоталамусе. Эти данные означают, что даже такое врожденное поведение, как агрессия, может быть изменено вследствие индивидуального опыта животного, и точно указывают на те синапсы, где происходят эти изменения.

Когда люди слышат про изменение силы синаптической передачи, то обычно представляют мозг как электронное устройство, а не как химическую систему. Однако наблюдение, что в основе некоторых форм роста агрессивности, вызванного индивидуальным опытом, лежит изменение силы синаптической передачи, еще не означает, что в этом процессе не задействованы химические вещества. Наши исследования, например, показали, что усиление агрессивности после победы мышей в нескольких последовательных драках связано с увеличением содержания тестостерона, который часто считают мужским половым гормоном, хотя он есть и у самок. Введение тестостерона самцам, у которых не было опыта успешных драк, не только делает их более агрессивными (что было хорошо известно ранее), но и усиливает контролирующие агрессивность синапсы между миндалевидным телом и гипоталамусом. Как именно увеличение содержания тестостерона вызывает усиление синапсов, пока непонятно. Однако известно, что тестостерон вызывает изменение экспрессии генов и, значит, может влиять на биохимические свойства определенных синапсов, увеличивая их силу на продолжительное время.

Это показывает, что «электрическую» и «химическую» версии того, как мозг формирует внутренние состояния, не стоит разделять. Это тесно взаимосвязанные механизмы: химические вещества, такие как тестостерон, дофамин или серотонин, действуют на определенные типы нейронов и их синапсы, меняя их электрические свойства и силу передачи сигналов. С другой стороны, изменение электрической активности нейронов непосредственно определяет, какие вещества выбрасываются в мозге и где именно. К сожалению, эти два аспекта работы мозга традиционно изучаются разными дисциплинами в нейронауке: нейрохимией и электрофизиологией. А популярные СМИ, как и некоторые ученые, формируют представление, что такие когнитивные функции, как мышление, принятие решений и память, управляются электрической активностью мозга, в то время как эмоции и чувства — химическими веществами. Такое деление служит барьером, мешающим полному пониманию работы мозга. И если мы хотим добиться прогресса в этой области, нам нужно его преодолеть.

В совокупности эти исследования показывают, что, помимо влияния таких веществ, как дофамин и норадреналин, в мозге есть много разных механизмов, способствующих возникновению агрессивного возбуждения и подобных явлений. Однако, как бы то ни было, возбуждение — неважно, специфичное по отношению к поведению или нет, — не то же самое, что и эмоциональное состояние гнева. Возбуждение может быть частью эмоционального состояния, и, действительно, некоторые теоретики в области эмоций, в том числе британский нейробиолог Эдмунд Роллс, предложили «пространственную» модель эмоций, в которой разные виды эмоций расположены в пространстве декартовых координат, где по осям отложены уровень возбуждения и валентность (положительная или отрицательная). Согласно этой модели, разные виды эмоций можно описать и отличить друг от друга по относительному уровню возбуждения и валентности. Гнев, бесспорно, это эмоциональное состояние с высоким уровнем возбуждения и отрицательной валентностью. Возбуждение тесно связано с таким элементарным свойством, как масштабируемость. Далее мы обсудим, какие еще элементарные свойства (см. главу 2) характерны для агрессивного поведения.

В главе 2 мы описали, как надповеденческие характеристики врожденного поведения — а именно, продолжительность, валентность, масштабируемость и генерализацию — можно использовать для выявления внутреннего состояния с аналогичными характеристиками. В главе 3 мы показали, как эти элементарные свойства проявляются непосредственно в нейронной активности в гипоталамусе при страхе (ну или можно назвать это оборонительным поведением). То есть элементарные свойства эмоций характерны не только для внешне наблюдаемого поведения, но также и для самой нейронной активности, которая управляет этим поведением. Есть ли свидетельства наличия таких свойств и у агрессии, как на уровне поведения, так и в нейронной активности?

Мы уже обсуждали пример продолжительности в агрессии. Как упоминалось выше, исследования Майкла Потегала на хомячках обнаружили явление прайминга, когда предыдущие успешные атаки или электрическая стимуляция миндалевидного тела делали самца более агрессивным в последующих схватках. Схожее явление было зафиксировано Менно Круком из Нидерландов и нейробиологом Йозефом Халлером из Венгрии. Крук и Халлер также выяснили, что постоянно повышенный уровень агрессивности связан с постоянно повышенным уровнем определенных гормонов стресса в крови, в том числе стероидных гормонов глюкокортикоидов (у человека основной глюкокортикоид — кортизол). Более того, Крук с коллегами показал, что если заблокировать рецептор к этому стероидному гормону во время первой драки, то это предотвратит повышение агрессивности при последующих схватках.

В нашем неопубликованном исследовании мы сумели воспроизвести этот эффект агрессивного прайминга с помощью оптогенетической стимуляции непосредственно нейронов Esr1+ во влВМГ. Предварительно мы сильно простимулировали эти нейроны у одинокой мыши в течение двух минут. В это время с мышью не происходило ничего особенного, она просто ходила по клетке, как будто искала что-то. Когда стимуляцию прекратили, мыши позволили побыть одной без всякого воздействия в течение 10 минут. Затем в клетку подсадили постороннего самца и снова запустили оптогенетическую стимуляцию. Удивительно, что нападение на чужака теперь можно было привести в действие светом очень слабой интенсивности, который ранее, до прайминга, не мог вызвать нападение. Эффект сохранялся около 20 минут, потом исчезал. Таким образом, активация нейронов влВМГEsr1 у одиночной мыши может запустить внутреннее скрытое состояние повышенной агрессивности.

Кроме того, что влВМГEsr1-нейроны оказывают такой продолжительный эффект на поведение, есть доказательства, что их собственная активность во время естественных схваток демонстрирует свойство продолжительности. Когда мы регистрировали активность этих нейронов во время встречи двух самцов, то обнаружили, что некоторые из нейронов активировались, как только другой самец попадал в клетку, и затем многие сохраняли активность в течение большого количества секунд, независимо от того, происходило ли обнюхивание, драка, или чужака удаляли. Это позволяет предположить, что такая непрерывная активность может отражать внутреннее состояние, которое возникает у самца, когда мы подсаживаем в его домашнюю клетку чужака. Длительная нейронная активность возникала даже тогда, когда мы на несколько секунд показывали самцу постороннюю мышь из рук экспериментатора, а затем убирали. Этот эффект напоминал продолжительную активацию нейронов страха в дмВМГ, вызванную кратковременным предъявлением крысы, как мы обсуждали в главе 3. Таким образом, и нейроны страха, и нейроны борьбы демонстрируют в своей активности свойство продолжительности.

В итоге, если мы определяем продолжительную агрессивность как некоторое внутреннее состояние, которое, будучи запущено, увеличивает вероятность проявления агрессивного поведения в будущем, то мы нашли однозначные доказательства наличия этого у грызунов и даже у мух (см. главу 5). У нас даже есть первые сведения о нейронных механизмах, лежащих в основе такой продолжительности. В этом задействованы усиление синаптической передачи и постоянная электрическая активность в ВМГ, а также постоянно повышенный уровень стресс-гормонов (кортизола) и половых гормонов (тестостерона). Какие причинно-следственные связи есть между этими явлениями и как контролируется длительность этого эффекта — все это важные вопросы, на которые у нас пока нет ответа. Но, по крайней мере, сейчас эти вопросы сформулированы так, чтобы в будущем на них можно было ответить с помощью методов каузальной нейронауки.

Как мы знаем, еще одно ключевое свойство эмоций — масштабируемость. Масштабируемость означает способность эмоционального состояния менять свою интенсивность, что, соответственно, связано с изменением интенсивности поведения, выражающего это состояние (вспомните, как мухи переходили от бега к прыжкам по мере движения над ними автоматической мухобойки, см. главу 1). Это свойство лежит в основе резкого нарастания (эскалации) агрессии — ее самого сложного аспекта, который мы хотели бы понять. Именно из-за склонности к эскалации насилие среди людей так сложно предотвращать и сдерживать. Событие, произошедшее в июне 2020 года в Атланте, служит серьезным напоминанием о том, как быстро агрессия может выйти из-под контроля. Тогда изначально мирное взаимодействие между двумя белыми полицейскими и чернокожим мужчиной, который был обнаружен спящим в своей машине и арестован по итогам теста на алкоголь, быстро переросло в физическое насилие и закончилось тем, что один из полицейских застрелил мужчину.

Нарастание агрессивности при встрече двух самцов может наблюдаться у многих видов животных. В поведении это проявляется как переход от демонстрации угроз к контактной агрессии. При встрече с соперником самцы поползней распускают хвосты, расправляют крылья и раскачиваются вперед-назад, другие птицы, например райские, распушают перья на горле. Коты шипят, прижимают уши, выгибают спину и вздыбливают шерсть, чтобы казаться крупнее. Гориллы бьют себя в грудь, скалят зубы, издают похожие на лай звуки, стучат по земле и совершают выпады вперед. У людей, конечно, угрозы могут выражаться не только физически (агрессивные позы), но также и словесно, они могут усиливаться, переходя в крики и толчки. Недавние исследования в моей лаборатории показали, как эскалация угрозы может проявляться у дрозофил.

У плодовых мушек в демонстрации угрозы есть несколько поведенческих признаков, которые проявляются и у других видов. Это быстрый разворот на противника, выпад в его сторону и подъем крыльев вверх — видимо, для того, чтобы казаться крупнее (см. рис. 8.2А). С помощью генетического и поведенческого скрининга мы открыли небольшую группу нейронов (от трех до пяти клеток в каждой половине мозга, см. рис. 8.2Б), чья активность необходима для демонстрации этих сигналов при естественном угрожающем поведении. Более того, искусственная стимуляция этих нейронов запустила все этапы агрессивных демонстраций у мухи, изначально не проявляющей агрессии. Примечательно, что в зависимости от интенсивности стимуляции проявлялись разные типы угрозы (см. рис. 8.2В). Слабая стимуляция вызывала лишь поворот, более сильная — поворот и выпад, а еще более сильная — подъем крыльев вместе с поворотом и выпадом (см. рис. 8.2Г). Это позволяет предположить, что усиление угрожающего поведения может обеспечиваться нарастающим уровнем активности в этих нейронах угрозы (хотя это еще не доказано). Что́ вызывает увеличение активности нейронов — пока неясно. Возможно, это определяется нарастанием интенсивности сенсорных (зрительных или обонятельных) сигналов, исходящих от мухи-противника, или же внутренним состоянием мухи, которая угрожает.

Удивительно, но угрожающее поведение плодовых мушек необязательно предшествует контактной агрессии (ударам). Скорее, соперничающие самцы чередуют угрожающий подъем крыльев и удары. Независимость этих форм поведения подтверждается и тем, что торможение нейронов угрозы не влияет на частоту ударов. Следовательно, хотя у плодовых мушек уровень угрозы сам по себе может меняться от низкоинтенсивных к высокоинтенсивным демонстрациям, контроля перехода к физическому нападению, по-видимому, не происходит. Зато самцы могут использовать угрозу для поддержания доминирующего положения по отношению к поверженному сопернику без риска поражения в еще одной физической схватке.

Мы также наблюдали свидетельства масштабируемости (эскалации) в нейронном контроле агрессивного поведения у мышей. В отличие от других видов, у самцов мышей нет сложных демонстраций угрозы. Однако перед нападением они трясут хвостом, гоняются за своим противником и иногда делают на него садку (демонстрация доминирования), прежде чем перейти к укусам. Примечательно, что эти разные формы поведения можно вызвать постепенно усиливающейся оптогенетической стимуляцией нейронов влВМГEsr1. Как описано в главе 7, стимуляция с низкой интенсивностью вызывает агрессивное обнюхивание, установление доминирования с помощью садок и иногда подергивание хвоста, а стимуляция с высокой интенсивностью — нападение (см. рис. 8.3Б, В). Таким образом, у мышей, как и у мух, искусственная стимуляция нейронов с разной интенсивностью вызывает разные формы агрессивного поведения, имеющие разные пороги активации. И это ключевой признак масштабируемости.

По-видимому, масштабируемость агрессивного поведения отражается в активности нейронов влВМГ. Когда мы записывали нейронную активность с помощью электродов, вживленных во влВМГ самца мыши, во время его взаимодействия с чужаком, мы наблюдали резкий скачок электрической активности во время обнюхивания непосредственно перед нападением. Напротив, если за обнюхиванием не следовало нападения, то и усиление активности было не так выражено (оно было слабее и медленнее). Эти результаты позволяют предположить, что для совершения нападения во влВМГ должен быть достигнут критический пороговый уровень нейронной активности.

Как этот скачок активности в влВМГ передается в другие части мозга, которые управляют агрессивным поведением? В недавнем исследовании нейробиолога из Чжэцзянского университета Дуаня Шуминя и его коллег была выявлена одна из «нижележащих» мишеней для нейронов влВМГ, которая называется «безымянное вещество» (БВ) и которая контролирует атаку. Активность нейронов в БВ, как и во влВМГ, подскакивает во время периода обнюхивания, ведущего к нападению, и сохраняется на значительно более высоком уровне во время нападения по сравнению с периодом, когда мышь бьет хвостом и проявляет другие формы угрозы. И хотя в этом исследовании не было показано, что слабая искусственная стимуляция нейронов БВ может вызывать битье хвостом, садки или демонстрацию угрозы без самого нападения, зато исследователи обнаружили, что для запуска разных типов агрессии требуется разная интенсивность стимуляции. Наступательная и оборонительная агрессия против другого самца требовала самой интенсивной стимуляции, за ней следовала агрессия, направленная на самок, детенышей и добычу (например, сверчков). В совокупности эти данные свидетельствуют о том, что для запуска межсамцовой агрессии требуется, чтобы активность во влВМГ и в связанном с ним БВ достигла некоего критического порогового уровня, и что это пороговое значение для некоторых форм агрессии (например, для инфантицида или хищничества) может быть ниже, чем для других.

И хотя эти данные позволяют предположить наличие нейронной основы для эскалации агрессии, два важных вопроса остаются нерешенными. Что вызывает скачок активности нейронов во влВМГ или в БВ, так что достигается пороговое значение для нападения? И как устанавливается это пороговое значение для нападения? Эти два вопроса важны, поскольку индивидуальные различия между мышами в их готовности к нападению могут быть связаны либо с более быстрым достижением порогового значения, либо с меньшим пороговым значением. Подобные механизмы могут объяснить, почему некоторые люди более агрессивны, чем другие: у них либо недостаточный запас прочности (ниже пороговое значение), либо они легко «воспламеняются» (быстрее происходит скачок активности).

Мы пока не понимаем, как происходит такой скачок активности. Он может обеспечиваться положительной обратной связью между разными структурами мозга или между разными нейронами в одной структуре, что приводит к эффекту снежного кома. Или же он может быть связан с накоплением в мозге сенсорной информации от целевого объекта (чужака) — получается электронная версия гидравлической модели Лоренца. Не исключена и такая интригующая возможность, что в этом процессе задействованы оба механизма нейронной динамики.

Где и как мозг задает это пороговое значение для угрожающего поведения и нападения, тоже пока неясно. В принципе, пороговое значение может быть задано в виде количества возбуждения, которое должен получить контролирующий нападение нейрон, чтобы активироваться в ответ. В этом случае нейроны, которые контролируют демонстрацию угрозы, будет легче активировать, чем нейроны, контролирующие нападение. Подобное пороговое значение, по идее, может определяться свойствами разных классов нейронов в самих вмВМГ и/или БВ или же в разных структурах, которые получают от них входы, таких как находящееся в среднем мозге околоводопроводное серое вещество (ОСВ). Британский нейробиолог Тиаго Бранко, исследовав нейроны ОСВ, участвующие в защитных реакциях, показал, что для их активации требуется очень высокая интенсивность угрожающей входящей зрительной информации, а их активация запускает реакцию бегства животного от угрозы. То же самое может оказаться верным и для нейронов ОСВ, которые участвуют в агрессивном поведении.

Важную функцию нарастания агрессии можно понять в контексте теории игр. Теория игр — раздел экономики, описывающий стратегии, которые люди используют при принятии решений, основанные на восприятии риска, выгоды и неопределенности. С точки зрения теории игр демонстрацию угрозы можно рассматривать как стратегию для прекращения агрессивного столкновения до перерастания его в физическое насилие. С эволюционной точки зрения тут есть смысл и для животного: сначала продемонстрировать агрессию неконтактным способом — угрозой, и только если это не остановит противника, перейти к полноценной схватке с риском умереть или получить травму.

Соответственно, в том, что у демонстрации угрозы меньший порог входящей нейронной активности, чем у физического нападения, есть и нейробиологический смысл: мозгу проще запустить угрозу, чем атаку. Угрожающее поведение обычно проявляется, когда животные находятся далеко друг от друга. Таким образом, сенсорные стимулы, зависящие от расстояния (обонятельные, слуховые, зрительные), воздействуют с меньшей интенсивностью (в меньшей концентрации), чем если бы животное находилось нос к носу с противником. Стимулы меньшей интенсивности обычно активируют мозг слабее, чем стимулы высокой интенсивности. Поэтому, если вы хотите удержать противника от нападения, разумно иметь управляющую угрозами систему, чувствительную к сигналам низкой интенсивности, исходящим от противника, чтобы демонстрация угрозы могла быть запущена на безопасном расстоянии.

Такую же логику можно применить к оборонительному поведению. С точки зрения и эволюции, и нейробиологии, и теории игр, прежде чем животное начнет убегать, что потребует большого количества энергии, целесообразно запустить гораздо менее энергозатратное поведение замирания. Замирание позволяет полностью избежать обнаружения хищником. Если вы замерли, то хищник может вас не заметить и уйти, а вы сможете вернуться к своим делам. Это более безопасная стратегия, чем пытаться сразу убежать, поскольку хищник может оказаться быстрее и вас догнать. И даже если вам удастся убежать, вы сожжете ценные калории, которые надо будет восполнить. Поэтому бегство, как и драка, — очень «дорогостоящая» реакция на угрозу. Эти идеи использовались при разработке теории «степени опасности хищника», созданной специалистом по поведению Майклом Фанселоу из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Интересно, что дмВМГ, который находится рядом с влВМГ и имеет схожее строение, по-видимому, контролирует масштабируемость оборонительного поведения так же, как влВМГ контролирует масштабируемость агрессии. Это еще одно свидетельство тесной анатомической и функциональной связи между нейронами ВМГ, контролирующими борьбу и бегство.

У субъективного переживания гнева есть валентность: большинство людей считают его негативным или неприятным чувством. Есть ли валентность у агрессии, то есть будет ли драка наказанием или подкреплением? Как уже упоминалось, победа в схватке с низкоранговой особью, видимо, служит подкреплением для самцов мышей, если судить по тому, что мышь будет обучаться засовывать нос в отверстие ради возможности начать такую драку. По этой причине наступательную (иногда ее называют «проактивной») агрессию можно отнести к «аппетентной» агрессии (то есть с положительной валентностью). Однако это нельзя распространить на все виды агрессии, особенно на оборонительную, когда животное защищается от нападения, или материнскую, когда кормящая мать защищает своих детенышей от посторонних. Можно ожидать, что у таких форм «реактивной» агрессии будет отрицательная валентность, поскольку подобные схватки сопровождаются высоким уровнем страха или стресса. Надо отметить, что покойный специалист по поведению Роберт Бланчард считал, что наступательная агрессия подавляется страхом, а оборонительная — стимулируется (подпитывается) им.

Как уже упоминалось в начале этой главы, валентность стимула (неважно, внешнего или внутреннего по отношению к мозгу) можно определить, подавая этот стимул в одной из двух камер экспериментальной установки. Если животное будет избегать камеры, где был предъявлен стимул, то есть уходить в другую камеру, то считается, что стимул имеет отрицательную валентность. Если животное предпочитает камеру, где был стимул, — валентность положительная. А если ничего не происходит, это значит, что у стимула нет валентности. Оптогенетическая стимуляция обеспечивающих страх нейронов SF+ в дмВМГ в таком тесте показала, что у подобной стимуляции, очевидно, негативная валентность (см. главу 3). Однако при стимуляции обеспечивающих агрессию нейронов Esr1+ во влВМГ не наблюдалось ни предпочтения, ни избегания. Следовательно, активация этих нейронов агрессии у самцов не имеет никакой валентности, или же у разных подтипов нейронов в этой популяции (см. главу 7) противоположные валентности, которые нивелируют друг друга при одновременной стимуляции всех этих клеток.

Чувство гнева, очевидно, легко распространяется от одного контекста к другому. Как уже отмечалось, если вас разозлил коллега, а затем вы врезались в кого-то в метро по дороге домой, то вы будете ругаться, а не извиняться. Есть ли такая генерализация агрессивного состояния у животных? Один из способов ответить на этот вопрос — исследовать, будет ли агрессия, вызванная в одном контексте, запускать в другом контексте нападение на объект, который обычно не вызывает такой реакции. Например, самцы мышей в естественных условиях редко нападают на самок (если вообще нападают). Однако если самку посадить в клетку, у хозяина которой недавно была интенсивная схватка с чужим самцом, то самец-хозяин иногда может напасть и на самку. При этом если самцу дать возможность «успокоиться», оставив его одного в своей домашней клетке на 5–10 минут, то после этого он очень редко будет нападать на подсаженную к нему самку. Это позволяет предположить, что если драка достаточно интенсивная, то иногда она создает продолжительное внутреннее состояние агрессивности, которое может выплеснуться и на невинную жертву. Было бы интересно узнать, где возникает такое состояние: во влВМГ, в БВ или где-то еще в мозге.

У людей гнев и агрессия — не одно и то же. Мы можем внутренне злиться, но не быть при этом агрессивными, а можем вести себя намеренно агрессивно, не испытывая гнева (например, при военной агрессии). Но в большинстве случаев гнев — это важный компонент агрессии. Если чувство гнева у людей отражает их осознанное восприятие внутреннего агрессивного состояния мозга, то имеет смысл исследовать само существование и нейронные механизмы таких внутренних состояний у животных, неважно, считаем ли мы, что у них есть сознательные ощущения, или нет.

Исследования, которые мы обсудили в этой главе, показывают, что агрессивное поведение у животных, бесспорно, связано с особым внутренним мотивационным состоянием и состоянием возбуждения. Эти состояния можно объективно измерить, а манипуляции с ними позволяют управлять агрессивностью животных. Кроме того, у агрессии проявляются элементарные свойства эмоций: продолжительность (она сохраняется дольше, чем вызвавший ее стимул), масштабируемость (она бывает разной силы, и ее интенсивность может быстро нарастать) и валентность (по крайней мере, у некоторых форм). Агрессивность также способна генерализироваться из одного контекста на другой. Следовательно, у агрессивного поведения есть по меньшей мере некоторые элементарные свойства эмоций. И хотя преждевременно считать это доказательством наличия гнева у этих видов, такие результаты показывают, что агрессия как минимум намного более сложное и гибкое поведение, чем следовало бы ожидать от запрограммированных автоматических рефлекторных реакций в ответ на стимулы. А значит, у многих организмов агрессия, вероятно, побуждается внутренним состоянием, или «аффективной программой». Обнаружив свойства постоянства и масштабируемости в активности нейронов, которые управляют агрессивностью, и у мышей, и у мух, мы стали на шаг ближе к пониманию того, как эти свойства эмоций закодированы в мозге.

В этих нескольких главах мы увидели, как, используя концепцию элементарных свойств эмоций, с помощью методов каузальной нейронауки можно изучать внутренние состояния, лежащие в основе агрессии и страха, в мозге мышей и даже плодовых мушек. И хотя эти исследования еще находятся на ранних этапах, они быстро развиваются во многих лабораториях, и я надеюсь, что прогресс будет еще долго продолжаться и после выхода этой книги. В главах 9 и 10 мы увидим, может ли знание нейронных основ эмоциональных состояний у животных быть полезно для понимания, диагностики и, возможно, разработки новых способов лечения психических заболеваний человека и если да, то каким образом.