Страница:
И вот несколько лет тому назад меня пригласили туда на чашку чая обсудить возможности использования их полей для магнитных физических измерений. И одно из предложений, которое мы обсуждали, это вот намагничивание этих больших молекул. Вернувшись оттуда, мы с моим другом, профессором Поповым Александром Ивановичем из Зеленограда, рассчитали этот процесс намагничивания. И обнаружили одну интересную штуку, что процесс действительно идёт в мегагауссных полях, но идёт квантовым образом, квантовые скачки возникают. И после этого расчёта мы достали эти материалы, французы, итальянцы помогли с этим делом, и начали эксперименты. Несколько лет вели, у нас в России, в Арзамасе-16, в Сарове, в Америке, в Лос-Аламосе, американцы тоже к этой работе подключились. И в результате действительно измерили процесс намагничивания, получили петлю намагничивания, то есть полностью намагнитили молекулу. И действительно увидели, что процесс намагничивания идёт путём квантовых скачков. Вот сейчас эту картинку хорошо было бы показать.
То есть процесс намагничивания молекулы идёт путём квантовых скачков. Это был важный момент. И вот эта нижняя кривая, она как раз показывает, как ведёт себя восприимчивость этой молекулы, виден пик восприимчивости, он находится при полях примерно 600 Тесла, то есть это 6 миллионов Эрстед. Это реально было всё сделано. И я эту картинку очень люблю и горжусь этой картинкой. Какой результат? То есть фактически мы сейчас, после того как включились теоретики и раздраконили эту молекулу, мы знаем все взаимодействия. Конечно, работы ещё довольно много с этой молекулой и с другими. Но это путь к измерению того, как внутри устроены эти молекулы, это нужно для синтеза новых молекул. Вот это самый последний и новый результат. И это тоже проявление квантового поведения этих объектов.
А.Г. А синтез нужен для создания новых технологий, которые приведут в том числе и к созданию новых макрообъектов, которые будут работать на нанопринципах. Например, компьютеров.
А.З. Именно так. То есть обнаружение макроскопического квантового поведения магнитных молекул – это интересно с физической точки зрения. Но здесь есть и шаг к квантовому компьютеру. И такие компьютеры квантовые на вот этом принципе использования магнитных нанокластеров, они предложены. Они предложены и европейскими физиками, американскими, и у нас есть свои идеи в этом направлении. Но, нужно сказать, всё ещё впереди, вся работа впереди.
А.Г. Понятно. Говоря об этих компьютерах, всё-таки в чём будет принципиальное, кроме способа хранения информации, различие между классическими компьютерами и квантовыми компьютерами? Это что, скорость обработки информации или это попытка решения задач, которые принципиально не могут быть решены на классических компьютерах?
А.З. Я думаю, второе. То есть фактически здесь речь идёт о задачах, которые принципиально трудны для классических компьютеров, сила квантового компьютера в том, что он позволяет проводить параллельные вычисления. Ну, представляете это, что бит классический – это два состояния. А кьюбит квантовый, т.е. бит квантового компьютера, это фактически все состояния на сфере. И, конечно, поэтому и эффективность квантового компьютера намного сильнее.
Но сейчас в наше время на этом пути сделаны только двухкубитные системы, из двух битов.
А.Г. Я так понимаю, что отказ от бинарной системы записи влечёт за собой отказ и от формальной логики, которая буквально преследует компьютерную технику и компьютерные программы сегодня. То есть, грубо говоря, современный компьютер, как бы ни была написана программа, не может решить вопрос: кто красивее – женщина или паровоз? – обладая только этим набором данным. А квантовый компьютер может попытаться ответить на этот вопрос – со своей точки зрения, разумеется.
А.З. Если мы в него что-то сможем внести. Но сейчас пока реализованы только двухкьюбитные системы.
А.Г. А уже есть прототипы такие?
А.З. А вот буквально за последние годы, за последний год даже, два я примера знаю. На кремнии с фосфором – есть такой квантово-компьютерный центр в Австралии. Они сделали двухкубитную систему. И буквально недавно сделали на джозефсоновских элементах двухкубитную систему. Это тоже интернациональная группа, состоящая из наших, российских физиков, из японских, из американцев, два таких варианта сейчас есть.
А.Г. Но всё-таки, прогнозируя революционные изменения (это очень, кстати, похоже на график намагничивания вашего) – должен быть какой-то взлёт по развитию технологии, за достаточно короткое время. Когда вы его прогнозируете, этот взлёт?
А.З. Вы имеете в виду технологию квантовых компьютеров?
А.Г. Не обязательно квантовых компьютеров. Как это точнее сказать-то… Квантовые матрицы больше сейчас, чем двухкюбитные.
А.З. Как говорят специалисты, что для того чтобы квантовый компьютер мог конкурировать с современными бинарными компьютерами, нужно чтобы компьютер состоял примерно из тысячи кюбитов, тогда они могут конкурировать. Но сейчас два. Если опереться опять же на тот закон Мура и считать, что за полтора года его интеграция удвоится, где-то через 15-20 лет до тысячи дойдём. Если, конечно, в этой области этот закон будет работать.
А.Г. Да. Ну, хорошо, я всё время вспоминаю Симона Шноля, который любому теоретику говорит: «А что от этого нашему колхозу?» Кроме компьютерных технологий, о которых вы уже упоминали, нанотехнологии могут работать буквально везде. В ближайшее время каких нам здесь прорывов ждать?
А.З. Костя, по-моему, хотел об этом сказать, но не сказал почему-то. Вот магнитные нано-кластеры, нано-частицы, они не только в спинтронике интересны. Из ультрадисперсной системы, – грубо говоря, это органика, и пластмасса, и в неё погружаются эти малые частицы – можно делать массу всяких интересных вещей.
А.Г. А именно?
А.З. Постоянный магнит, это всем известно сейчас.
К.З. Мягкие магниты фактически.
А.З. Да. Причём в Штатах сейчас это очень здорово развивается. Они делают, скажем, магнитную рекламу. Она как лента – на автомобиле, где угодно крепится. И хотя эта работа требует использования очень мелкодисперсного порошка, но его можно покупать. Пластмасса тоже, так сказать, не Бог весть какая технология. Это могут делать малые предприятия, малые фирмы – и делают. Вот у нас в университете я знаю команду, они активно в это дело влезли, они, например, изобрели магнитную пену для того, чтобы всякое масло, нефть с поверхности моря снимать. Другая интересная штука – магнитный клей. Вот это то, что колхоз может использовать, если колхозом назвать малую фирму.
А.Г. Малое предприятие.
А.З. Малое предприятие, да.
К.З. Или, например, MRAM, который появится, буквально, это может быть, в следующем году. С её помощью переносной компьютер, ноутбук сможет без подзарядки работать несколько месяцев. Сейчас огромное количество энергии тратится на обновление информации в оперативной памяти, эта энергия будет сохраняться. То есть фактически энергия будет тратиться только во время обработки операции.
А.Г. То есть на той же самой литиевой батарее, только срок жизни компьютера возрастёт необычайно.
К.З. Или, например, мобильный телефон, которым можно без подзарядки пользоваться месяцами.
А.З. Но это малое предприятие не потянет.
А.Г. Но что-то же мы должны отдать из этой технологии большим.
А.З. Но на самом деле то, о чём мы сейчас говорим, это из области прогнозов. А 20-й век показал нам, что прогнозы – очень неблагодарное дело. И многие, ещё после войны, когда началась микроэлектроника, многие прогнозировали на ближайшие 20-30 лет, и их прогнозы оказались намного более робкими, чем действительность.
К.З. Кроме прогнозов Фейнмана, наверное.
А.З. Да, конечно.
А.Г. Это даже не прогноз, это установка к действию. Это как рассказ о том самом лондонце, который представлял себе Лондон конца 21 века погрязшем в навозе, потому что будет столько лошадей, что убирать за ними… Ну, что? Вот видите, хоть вы вселяете оптимизм какой-то.
Нейробиологические механизмы агрессии
Участник:
Наталия Николаевна Кудрявцева – доктор биологических наук
Наталия Кудрявцева: Хорошо известно, что внутривидовая агрессия – это базовая форма поведения, которая встречается у животных, находящихся на различных ступенях эволюционной лестницы, от насекомых до приматов. Как правило, агрессия демонстрируется животными в угрожающих условиях, при защите территории доминирования, в борьбе за самку, пищу, среду обитания. Кроме того, с помощью агрессии устанавливаются доминантно-субординантные отношения, формирование которых является эволюционно адаптивным, поскольку доминирующее положение, как правило, занимают самые сильные и самые приспособленные особи. И именно они оставляют потомство. Таким образом, поддерживается рождение тех животных, которые выживут в данных условиях среды. Всё это свидетельствует о том, что агрессия играет позитивную роль в эволюции вообще и в жизни отдельной особи, в частности, позволяя ей сохранить жизнь и освоить жизненные пространства. И поэтому Конрад Лоренц, основатель науки этологии, много писавший об агрессии у животных, назвал свою книгу «Агрессия, так называемое зло». Это «зло», которое дано животному во благо, потому что с помощью агрессии животное может отстоять своё право на существование в окружающей среде. Однако внутривидовая агрессия встречается довольно редко, и встретить кровавые сцены агрессии у самцов в природе практически не представляется возможным, поскольку агрессия блокируется уже на ранних этапах взаимодействия особей. Запах, вид, партнёра, его поведение способствуют тому, что агрессия не проявляется. Происходит дистантная оценка возможностей и намерений друг друга. Часто достаточно угроз – у мышей, например, это вибрация хвостом, – чтобы агрессия у партнёра прекратилась, не начавшись. И особи, как правило, расходятся в разные стороны, не проявив агрессивного поведения. Причём, в каждой конкретной ситуации и поведенческом контексте, механизм, приводящий к блокаде агрессии, может быть разным.
Общепринятым является представление о том, что агрессия провоцируется только определёнными условиями среды и не является сущностью данного индивида, данного животного. Во всех случаях необходима провокационная среда, конфликтная ситуация, в которой развивается агрессивное поведение.
Александр Гордон: «Только от жизни собачьей собака бывает кусачей»…
Н.К. Да, по-видимому, так. Лоренц рассматривал агрессию как инстинкт, сходный пищевому и половому инстинктам. Предполагал, и даже находил свидетельства тому, что в организме спонтанно и постоянно продуцируется агрессивная энергия, которая рано или поздно должна находить выход. И потому возникает и всегда находится повод для её разрядки. И развивая эту мысль, он говорил о том, что войны и агрессия неизбежны в человеческом обществе. Однако, многие исследователи, работавшие в области агрессологии, эти представления Лоренца о спонтанном продуцировании агрессивной энергии критиковали, утверждая, что нужна провокационная среда и видоспецифические стимулы, запускающие проявление агрессии. У мышей это феромоны, запахи других самцов. У птиц это визуальные стимулы. Агрессия возникает, если расстояние между птицами меньше их размаха крыльев. Агрессия часто возникает при скученности животных, нарушении каких-либо стабильных условий существования.
Но если пусковые стимулы, запускающие агрессивное поведение у представителей разных видов, как показывают некоторые исследования, разные, то механизмы регуляции агрессивного поведения во многом сходны.
Контроль агрессивного поведения сложен. И от многих физиологических и нейрохимических составляющих зависит характер и выраженность протекания агрессии в провоцирующей среде. В частности, запускают агрессивное поведение сенсорные стимулы. Это значит, что некоторые особенности их восприятия могут повлиять на проявление агрессивного поведения. Особенности обоняния, зрения, особенности болевых ощущений или тактильного восприятия. Например, есть агрессия, вызванная болью или раздражительностью, когда животное отвечает агрессивной реакцией в ответ на болевое, тактильное или какое-либо другое воздействие. И если у индивида снижен порог болевой чувствительности или раздражительности, то есть вероятность, что эти виды агрессии у него разовьются быстрее, чем у той особи, у того индивида, у которого этот порог повышен.
Кроме того, некоторые общие свойства нервной системы, по Небылицыну, это эмоциональность и активность – могут влиять на возникновение и течение агрессивного поведения. Одно из определений эмоциональности – это способность индивида развивать реакцию страха в угрожающих условиях, которая может тормозить или стимулировать у особей проявление агрессии. В последнем случае этот вид агрессии, называется агрессией, вызванной страхом. Под активностью имеется в виду не просто двигательная активность, это может быть активность и на мыслительном уровне, и исследовательская активность, отражающие особенности реагирования на окружение и события. Полагают, что активность также оказывает влияние на проявление агрессивного поведения, например, «механически». Активное животное, активный индивид, чаще попадает в ситуации, в которых может развиться конфронтационное взаимодействие. Однако, как полагают, между агрессивностью и активностью существует не только «механическая связь», но и внутренняя. Известно, например, что отбор на агрессивный тип поведения сопровождается и повышением двигательной активности у этих животных в процессе селекции.
Большое значение на проявление агрессии оказывает гормональный фон, на котором разворачивается или не разворачивается агрессивное поведение при наличии провоцирующей ситуации. Я хочу всё время подчеркнуть, что должна быть провоцирующая ситуация, должен быть определённый социальный контекст, формирующий агрессивную мотивацию.
Общепризнано, что мужской половой гормон тестостерон, который у мужских особей присутствует в существенно больших количествах, чем у женских, является гормоном агрессии. Существует множество доказательств того, что тестостерон необходим для внутривидовой агрессии: физическую агрессию, в основном, проявляют самцы. Известно, что кастрация животных снижает, а чаще полностью блокирует проявление агрессии. Введение тестостерона таким животным её восстанавливает. Введение тестостерона самкам, которые в норме не агрессивны, вызывает у них проявление агрессии. У дзюдоистов было найдено, что чем выше уровень тестостерона, тем больше атак по отношению к своему партнёру спортсмен проявляет.
Однако есть данные, противоречащие представлению о позитивной корреляции между уровнем тестостерона и уровнем агрессивности, присущей мужскому индивиду. У дзюдоистов было отмечено, что уровень тестостерона повышался после борьбы только в том случае, если были успех и победа. То есть повышенный уровень тестостерона обусловлен скорее социальным успехом, чем влиянием агрессии. Полагают, что эта взаимосвязь может быть обусловлена взаимосвязью между социальным и репродуктивным успехом, по крайней мере, в популяции: повышенный уровень тестостерона у доминанта скорее вызван его репродуктивным опытом, а не агрессивностью, поскольку хорошо известно, что в популяции со стабильными иерархическими взаимоотношениями агрессия возникает редко, поскольку подчинённые животные избегают конфликтных ситуаций.
Гормоны стресса также влияют на проявление агрессии, хотя уровень стрессированности особи и агрессивность также связаны неоднозначно. Сильный стресс, особенно хронический, снижает уровень тестостерона, и значит, снижает агрессивность. Однако, проявит ли особь агрессию в данной конкретной ситуации зависит, в первую очередь, от её предыдущего социального опыта – негативного или позитивного.
Хорошо известно, что уровень агрессивности наследственно обусловлен. Об этом свидетельствует разная выраженность агрессивного поведения у линейных животных. Об этом свидетельствует возможность селекции на высокий и низкий уровень агрессивности. Показан различный характер наследования уровня агрессивности при скрещивании животных. В исследованиях на нокаутных животных с отсутствием какого-либо гена показано, что как минимум 17 генов участвуют в регуляции агрессивного поведения: их отсутствие снижает или увеличивает агрессивность особей. То есть, можно говорить о полигенном характере наследования.
Результаты изучения нейрохимических механизмов агрессии свидетельствуют об участии как минимум, 5-6 медиаторных систем головного мозга в регуляции и в контроле агрессивного поведения. Воздействуя на каждую из этих систем определённым образом, например, фармакологически, можно изменить, запустить или полностью ингибировать агрессивное поведение.
Надо сказать, что в последние 30 лет преобладает серотонергическая теория агрессии, которую поддерживает много исследователей. Полагают, что одним из основных веществ, которое выполняет роль ингибитора агрессии в организме, является серотонин. И действительно, когда мы вводим вещества, которые активируют серотонергическую систему, агрессия снижается. И наоборот, если снижать активность этой системы тем или иным способом, агрессия увеличивается.
А.Г. Фармакологически снижаете активность?
Н.К. …Да, и фармакологически. Одно время было даже такое направление исследований, как поиски препаратов на серотонинпозитивной основе, снижающих проявление агрессии.
Но снизить или повысить уровень агрессивности можно воздействием и на другие медиаторные системы. Например, на катехоламинергические системы (норадренергическую и дофаминергические). Показано, что активация дофаминергических систем усиливает проявление агрессии, а блокаторы этой системы эффективно её подавляют.
Показано вовлечение опиоидэргических систем в механизмы контроля агрессии. Основная биологическая функция этих систем состоит в обеспечении положительного (или отрицательного) подкрепления любого физиологического или поведенческого акта, осуществляемого на уровне формирования эмоций. Эти системы дают возможность индивиду понять, хорошо это было или плохо. Если говорить в терминах психологических, опиоидэргическим системам приписывают функции вознаграждения. И именно они обеспечивают положительное подкрепление агрессивного акта, который сопровождается победой. Именно поэтому агрессивное поведение, проявленное раз стремится быть проявленным вновь.
Чтобы завершить эту часть краткого рассмотрения исследований, проводимых на животных, и посвящённых изучению нейробиологических составляющих агрессивного поведения, нужно сказать, что существует много нейрохимических, поведенческих и физиологических механизмов, влияющих на возникновение, характер, и реализацию агрессивного поведения в провоцирующих условиях среды.
До сих пор мы говорили о той агрессии, которая играет позитивную роль в приспособлении особи к среде обитания и носит позитивный характер, поскольку позволяет особи сохранить жизнь и достичь положительного результата в борьбе за самку, пищу, среду обитания. Этот вид агрессивного поведения у животных рассматривается аналогом так называемой импульсивной агрессии у людей. И всё то, что мы знаем о механизмах агрессии у животных, можно отнести и к человеку, у которого импульсивная агрессия возникает в ответ на провоцирующий стимул в конфликтных ситуациях. Фромм называл такую агрессию доброкачественной.
Но помимо этого вида агрессии человеку присущи, как минимум, ещё два вида агрессии, которые не встречаются у животных в естественных условиях. Прежде всего, это патологическая агрессия, сопровождающая развитие многих психических заболеваний. Это маниакально-депрессивный психоз, это эпилепсия, это шизофрения, это различные токсикозы мозга. Агрессия вызывается токсическими веществами, которые образуются в мозге во время болезни.
Другой вид агрессии, который не встречается у животных, но встречается у человека, называется преднамеренной агрессией. Когда нет стимула, во всяком случае очевидного стимула в конкретный момент совершения агрессивного акта, и есть отставленное во времени его исполнение. Агрессия рождается в результате какого-то внутреннего побуждения. Формируется намерение совершить агрессию и насилие по отношению к другому индивиду. У каждого индивида свой собственный (физиологический и психологический) стимул запускает агрессивное поведение.
Различают подтипы преднамеренной агрессии. Выделяют инструментальную агрессию, когда человек использует агрессию в качестве инструмента для получения желаемого. Он не относится плохо к объекту агрессии, но ему нужно нечто определённое, для чего необходимо проявить агрессию. Например, человек убивает прохожего для того, чтобы завладеть его кошельком. При этом эмоциональные компоненты преднамеренной агрессии могут быть самыми разными: позитивный, негативный или вообще полное отсутствие эмоциональной реакции в момент исполнения агрессивного акта.
Другой тип преднамеренной агрессии называется «обученной агрессией». Нет такого слова в русском языке, которое бы можно было с полным правом применить для обозначения этого вида агрессии. Индивид научается быть агрессивным, побеждать и подавлять своего соперника в повторных пробах или же просто смотря телевизор или другими способами.
Хочу отметить, что не всегда у человека речь идёт физической агрессии. В определение понятия агрессии включают любые формы поведения, которые наносят существенный вред другому индивиду, по отношению к которому они направлены. Наиболее общепринятым является определение агрессии, по которому любая форма поведения, направленная на оскорбление или причинение вреда любому другому живому существу, не желающему подобного обращения, может быть рассмотрена как агрессия. Это физическая агрессия, но это и вербальная агрессия. Это сплетни, козни. Можно предполагать, что механизмы агрессии во всех этих случаях могут быть сходны, поскольку всегда есть некое побуждение к агрессии, есть её реализация, которые обеспечиваются определёнными нейрофизиологическими механизмами. И есть результат, выражающийся в каком-либо позитивном исходе и стимулирующий её повторное проявление для получения позитивного результата и т.д.
Нам удалось разработать модель, которая позволяет изучать влияние повторного опыта агрессии на состояние индивида, его индивидуальное и социальное поведение в различных ситуациях, его физиологию и нейрохимию мозга. Если ранее исследователи изучали влияние изменения различных состояний, например, гормонального фона, на проявление агрессии, то мы изучаем, каким образом повторный опыт агрессии влияет на организм индивида.
На самом деле это очень актуальная тема, поскольку повторный опыт агрессии человеку приходится проявлять довольно часто в силу определённых обстоятельств или выбора: это армия, это службы безопасности, это спорт. Это бизнес, в котором есть конкуренция, есть подавление, а иногда, и уничтожение противника, пусть даже способами, которые не являются физическими.
В предлагаемых условиях нашей модели самцы мышей каждый день демонстрируют агрессию по отношению к своему партнёру. Условия сенсорного контакта, в которых животные живут в общей клетке через прозрачную перегородку с отверстиями, при этом они видят, слышат, воспринимают запахи друг друга, но не имеют возможности физически контактировать, стимулируют агрессивность у самцов мышей. Сам агрессивный акт во время 10 минутного тестирования, когда перегородка убирается, длится секунды, и по времени не отличается от той агрессии, которая происходит практически каждый день в лабораторных популяциях – при проживании животных в группе. Но именно повторный последовательный опыт агрессии каждый день, сопровождаемый победами, вызывает очень глубокие изменения в организме самцов мышей, которые проявляет эту агрессию.
Мы наблюдаем животных в течение 10-20, иногда 30 дней конфронтационных взаимодействий. Надо сказать, что у самцов под влиянием повторного опыта агрессии увеличивается двигательная и исследовательская активность в различных поведенческих тестах, они меньше умываются, у них изменяется реакция на боль, иногда они гиперчувствительны даже к тактильному воздействию. У таких самцов после длительного опыта агрессии развивается тревожность, которую мы отслеживаем в самых разных поведенческих тестах, используемых для измерения тревожности. У них снижается эмоциональность, самцы теряют способность дифференцировать партнёра по его «качеству», то есть, не способны отличить, например, молодого самца от зрелого, нападают на подчинённого самца, демонстрирующего позы полного подчинения, чего ранее никогда не наблюдалось. Они могут напасть на руку экспериментатора или на самца, существенно большего его по весу.
То есть процесс намагничивания молекулы идёт путём квантовых скачков. Это был важный момент. И вот эта нижняя кривая, она как раз показывает, как ведёт себя восприимчивость этой молекулы, виден пик восприимчивости, он находится при полях примерно 600 Тесла, то есть это 6 миллионов Эрстед. Это реально было всё сделано. И я эту картинку очень люблю и горжусь этой картинкой. Какой результат? То есть фактически мы сейчас, после того как включились теоретики и раздраконили эту молекулу, мы знаем все взаимодействия. Конечно, работы ещё довольно много с этой молекулой и с другими. Но это путь к измерению того, как внутри устроены эти молекулы, это нужно для синтеза новых молекул. Вот это самый последний и новый результат. И это тоже проявление квантового поведения этих объектов.
А.Г. А синтез нужен для создания новых технологий, которые приведут в том числе и к созданию новых макрообъектов, которые будут работать на нанопринципах. Например, компьютеров.
А.З. Именно так. То есть обнаружение макроскопического квантового поведения магнитных молекул – это интересно с физической точки зрения. Но здесь есть и шаг к квантовому компьютеру. И такие компьютеры квантовые на вот этом принципе использования магнитных нанокластеров, они предложены. Они предложены и европейскими физиками, американскими, и у нас есть свои идеи в этом направлении. Но, нужно сказать, всё ещё впереди, вся работа впереди.
А.Г. Понятно. Говоря об этих компьютерах, всё-таки в чём будет принципиальное, кроме способа хранения информации, различие между классическими компьютерами и квантовыми компьютерами? Это что, скорость обработки информации или это попытка решения задач, которые принципиально не могут быть решены на классических компьютерах?
А.З. Я думаю, второе. То есть фактически здесь речь идёт о задачах, которые принципиально трудны для классических компьютеров, сила квантового компьютера в том, что он позволяет проводить параллельные вычисления. Ну, представляете это, что бит классический – это два состояния. А кьюбит квантовый, т.е. бит квантового компьютера, это фактически все состояния на сфере. И, конечно, поэтому и эффективность квантового компьютера намного сильнее.
Но сейчас в наше время на этом пути сделаны только двухкубитные системы, из двух битов.
А.Г. Я так понимаю, что отказ от бинарной системы записи влечёт за собой отказ и от формальной логики, которая буквально преследует компьютерную технику и компьютерные программы сегодня. То есть, грубо говоря, современный компьютер, как бы ни была написана программа, не может решить вопрос: кто красивее – женщина или паровоз? – обладая только этим набором данным. А квантовый компьютер может попытаться ответить на этот вопрос – со своей точки зрения, разумеется.
А.З. Если мы в него что-то сможем внести. Но сейчас пока реализованы только двухкьюбитные системы.
А.Г. А уже есть прототипы такие?
А.З. А вот буквально за последние годы, за последний год даже, два я примера знаю. На кремнии с фосфором – есть такой квантово-компьютерный центр в Австралии. Они сделали двухкубитную систему. И буквально недавно сделали на джозефсоновских элементах двухкубитную систему. Это тоже интернациональная группа, состоящая из наших, российских физиков, из японских, из американцев, два таких варианта сейчас есть.
А.Г. Но всё-таки, прогнозируя революционные изменения (это очень, кстати, похоже на график намагничивания вашего) – должен быть какой-то взлёт по развитию технологии, за достаточно короткое время. Когда вы его прогнозируете, этот взлёт?
А.З. Вы имеете в виду технологию квантовых компьютеров?
А.Г. Не обязательно квантовых компьютеров. Как это точнее сказать-то… Квантовые матрицы больше сейчас, чем двухкюбитные.
А.З. Как говорят специалисты, что для того чтобы квантовый компьютер мог конкурировать с современными бинарными компьютерами, нужно чтобы компьютер состоял примерно из тысячи кюбитов, тогда они могут конкурировать. Но сейчас два. Если опереться опять же на тот закон Мура и считать, что за полтора года его интеграция удвоится, где-то через 15-20 лет до тысячи дойдём. Если, конечно, в этой области этот закон будет работать.
А.Г. Да. Ну, хорошо, я всё время вспоминаю Симона Шноля, который любому теоретику говорит: «А что от этого нашему колхозу?» Кроме компьютерных технологий, о которых вы уже упоминали, нанотехнологии могут работать буквально везде. В ближайшее время каких нам здесь прорывов ждать?
А.З. Костя, по-моему, хотел об этом сказать, но не сказал почему-то. Вот магнитные нано-кластеры, нано-частицы, они не только в спинтронике интересны. Из ультрадисперсной системы, – грубо говоря, это органика, и пластмасса, и в неё погружаются эти малые частицы – можно делать массу всяких интересных вещей.
А.Г. А именно?
А.З. Постоянный магнит, это всем известно сейчас.
К.З. Мягкие магниты фактически.
А.З. Да. Причём в Штатах сейчас это очень здорово развивается. Они делают, скажем, магнитную рекламу. Она как лента – на автомобиле, где угодно крепится. И хотя эта работа требует использования очень мелкодисперсного порошка, но его можно покупать. Пластмасса тоже, так сказать, не Бог весть какая технология. Это могут делать малые предприятия, малые фирмы – и делают. Вот у нас в университете я знаю команду, они активно в это дело влезли, они, например, изобрели магнитную пену для того, чтобы всякое масло, нефть с поверхности моря снимать. Другая интересная штука – магнитный клей. Вот это то, что колхоз может использовать, если колхозом назвать малую фирму.
А.Г. Малое предприятие.
А.З. Малое предприятие, да.
К.З. Или, например, MRAM, который появится, буквально, это может быть, в следующем году. С её помощью переносной компьютер, ноутбук сможет без подзарядки работать несколько месяцев. Сейчас огромное количество энергии тратится на обновление информации в оперативной памяти, эта энергия будет сохраняться. То есть фактически энергия будет тратиться только во время обработки операции.
А.Г. То есть на той же самой литиевой батарее, только срок жизни компьютера возрастёт необычайно.
К.З. Или, например, мобильный телефон, которым можно без подзарядки пользоваться месяцами.
А.З. Но это малое предприятие не потянет.
А.Г. Но что-то же мы должны отдать из этой технологии большим.
А.З. Но на самом деле то, о чём мы сейчас говорим, это из области прогнозов. А 20-й век показал нам, что прогнозы – очень неблагодарное дело. И многие, ещё после войны, когда началась микроэлектроника, многие прогнозировали на ближайшие 20-30 лет, и их прогнозы оказались намного более робкими, чем действительность.
К.З. Кроме прогнозов Фейнмана, наверное.
А.З. Да, конечно.
А.Г. Это даже не прогноз, это установка к действию. Это как рассказ о том самом лондонце, который представлял себе Лондон конца 21 века погрязшем в навозе, потому что будет столько лошадей, что убирать за ними… Ну, что? Вот видите, хоть вы вселяете оптимизм какой-то.
Нейробиологические механизмы агрессии
18.06.03
(00:49:36)
Участник:
Наталия Николаевна Кудрявцева – доктор биологических наук
Наталия Кудрявцева: Хорошо известно, что внутривидовая агрессия – это базовая форма поведения, которая встречается у животных, находящихся на различных ступенях эволюционной лестницы, от насекомых до приматов. Как правило, агрессия демонстрируется животными в угрожающих условиях, при защите территории доминирования, в борьбе за самку, пищу, среду обитания. Кроме того, с помощью агрессии устанавливаются доминантно-субординантные отношения, формирование которых является эволюционно адаптивным, поскольку доминирующее положение, как правило, занимают самые сильные и самые приспособленные особи. И именно они оставляют потомство. Таким образом, поддерживается рождение тех животных, которые выживут в данных условиях среды. Всё это свидетельствует о том, что агрессия играет позитивную роль в эволюции вообще и в жизни отдельной особи, в частности, позволяя ей сохранить жизнь и освоить жизненные пространства. И поэтому Конрад Лоренц, основатель науки этологии, много писавший об агрессии у животных, назвал свою книгу «Агрессия, так называемое зло». Это «зло», которое дано животному во благо, потому что с помощью агрессии животное может отстоять своё право на существование в окружающей среде. Однако внутривидовая агрессия встречается довольно редко, и встретить кровавые сцены агрессии у самцов в природе практически не представляется возможным, поскольку агрессия блокируется уже на ранних этапах взаимодействия особей. Запах, вид, партнёра, его поведение способствуют тому, что агрессия не проявляется. Происходит дистантная оценка возможностей и намерений друг друга. Часто достаточно угроз – у мышей, например, это вибрация хвостом, – чтобы агрессия у партнёра прекратилась, не начавшись. И особи, как правило, расходятся в разные стороны, не проявив агрессивного поведения. Причём, в каждой конкретной ситуации и поведенческом контексте, механизм, приводящий к блокаде агрессии, может быть разным.
Общепринятым является представление о том, что агрессия провоцируется только определёнными условиями среды и не является сущностью данного индивида, данного животного. Во всех случаях необходима провокационная среда, конфликтная ситуация, в которой развивается агрессивное поведение.
Александр Гордон: «Только от жизни собачьей собака бывает кусачей»…
Н.К. Да, по-видимому, так. Лоренц рассматривал агрессию как инстинкт, сходный пищевому и половому инстинктам. Предполагал, и даже находил свидетельства тому, что в организме спонтанно и постоянно продуцируется агрессивная энергия, которая рано или поздно должна находить выход. И потому возникает и всегда находится повод для её разрядки. И развивая эту мысль, он говорил о том, что войны и агрессия неизбежны в человеческом обществе. Однако, многие исследователи, работавшие в области агрессологии, эти представления Лоренца о спонтанном продуцировании агрессивной энергии критиковали, утверждая, что нужна провокационная среда и видоспецифические стимулы, запускающие проявление агрессии. У мышей это феромоны, запахи других самцов. У птиц это визуальные стимулы. Агрессия возникает, если расстояние между птицами меньше их размаха крыльев. Агрессия часто возникает при скученности животных, нарушении каких-либо стабильных условий существования.
Но если пусковые стимулы, запускающие агрессивное поведение у представителей разных видов, как показывают некоторые исследования, разные, то механизмы регуляции агрессивного поведения во многом сходны.
Контроль агрессивного поведения сложен. И от многих физиологических и нейрохимических составляющих зависит характер и выраженность протекания агрессии в провоцирующей среде. В частности, запускают агрессивное поведение сенсорные стимулы. Это значит, что некоторые особенности их восприятия могут повлиять на проявление агрессивного поведения. Особенности обоняния, зрения, особенности болевых ощущений или тактильного восприятия. Например, есть агрессия, вызванная болью или раздражительностью, когда животное отвечает агрессивной реакцией в ответ на болевое, тактильное или какое-либо другое воздействие. И если у индивида снижен порог болевой чувствительности или раздражительности, то есть вероятность, что эти виды агрессии у него разовьются быстрее, чем у той особи, у того индивида, у которого этот порог повышен.
Кроме того, некоторые общие свойства нервной системы, по Небылицыну, это эмоциональность и активность – могут влиять на возникновение и течение агрессивного поведения. Одно из определений эмоциональности – это способность индивида развивать реакцию страха в угрожающих условиях, которая может тормозить или стимулировать у особей проявление агрессии. В последнем случае этот вид агрессии, называется агрессией, вызванной страхом. Под активностью имеется в виду не просто двигательная активность, это может быть активность и на мыслительном уровне, и исследовательская активность, отражающие особенности реагирования на окружение и события. Полагают, что активность также оказывает влияние на проявление агрессивного поведения, например, «механически». Активное животное, активный индивид, чаще попадает в ситуации, в которых может развиться конфронтационное взаимодействие. Однако, как полагают, между агрессивностью и активностью существует не только «механическая связь», но и внутренняя. Известно, например, что отбор на агрессивный тип поведения сопровождается и повышением двигательной активности у этих животных в процессе селекции.
Большое значение на проявление агрессии оказывает гормональный фон, на котором разворачивается или не разворачивается агрессивное поведение при наличии провоцирующей ситуации. Я хочу всё время подчеркнуть, что должна быть провоцирующая ситуация, должен быть определённый социальный контекст, формирующий агрессивную мотивацию.
Общепризнано, что мужской половой гормон тестостерон, который у мужских особей присутствует в существенно больших количествах, чем у женских, является гормоном агрессии. Существует множество доказательств того, что тестостерон необходим для внутривидовой агрессии: физическую агрессию, в основном, проявляют самцы. Известно, что кастрация животных снижает, а чаще полностью блокирует проявление агрессии. Введение тестостерона таким животным её восстанавливает. Введение тестостерона самкам, которые в норме не агрессивны, вызывает у них проявление агрессии. У дзюдоистов было найдено, что чем выше уровень тестостерона, тем больше атак по отношению к своему партнёру спортсмен проявляет.
Однако есть данные, противоречащие представлению о позитивной корреляции между уровнем тестостерона и уровнем агрессивности, присущей мужскому индивиду. У дзюдоистов было отмечено, что уровень тестостерона повышался после борьбы только в том случае, если были успех и победа. То есть повышенный уровень тестостерона обусловлен скорее социальным успехом, чем влиянием агрессии. Полагают, что эта взаимосвязь может быть обусловлена взаимосвязью между социальным и репродуктивным успехом, по крайней мере, в популяции: повышенный уровень тестостерона у доминанта скорее вызван его репродуктивным опытом, а не агрессивностью, поскольку хорошо известно, что в популяции со стабильными иерархическими взаимоотношениями агрессия возникает редко, поскольку подчинённые животные избегают конфликтных ситуаций.
Гормоны стресса также влияют на проявление агрессии, хотя уровень стрессированности особи и агрессивность также связаны неоднозначно. Сильный стресс, особенно хронический, снижает уровень тестостерона, и значит, снижает агрессивность. Однако, проявит ли особь агрессию в данной конкретной ситуации зависит, в первую очередь, от её предыдущего социального опыта – негативного или позитивного.
Хорошо известно, что уровень агрессивности наследственно обусловлен. Об этом свидетельствует разная выраженность агрессивного поведения у линейных животных. Об этом свидетельствует возможность селекции на высокий и низкий уровень агрессивности. Показан различный характер наследования уровня агрессивности при скрещивании животных. В исследованиях на нокаутных животных с отсутствием какого-либо гена показано, что как минимум 17 генов участвуют в регуляции агрессивного поведения: их отсутствие снижает или увеличивает агрессивность особей. То есть, можно говорить о полигенном характере наследования.
Результаты изучения нейрохимических механизмов агрессии свидетельствуют об участии как минимум, 5-6 медиаторных систем головного мозга в регуляции и в контроле агрессивного поведения. Воздействуя на каждую из этих систем определённым образом, например, фармакологически, можно изменить, запустить или полностью ингибировать агрессивное поведение.
Надо сказать, что в последние 30 лет преобладает серотонергическая теория агрессии, которую поддерживает много исследователей. Полагают, что одним из основных веществ, которое выполняет роль ингибитора агрессии в организме, является серотонин. И действительно, когда мы вводим вещества, которые активируют серотонергическую систему, агрессия снижается. И наоборот, если снижать активность этой системы тем или иным способом, агрессия увеличивается.
А.Г. Фармакологически снижаете активность?
Н.К. …Да, и фармакологически. Одно время было даже такое направление исследований, как поиски препаратов на серотонинпозитивной основе, снижающих проявление агрессии.
Но снизить или повысить уровень агрессивности можно воздействием и на другие медиаторные системы. Например, на катехоламинергические системы (норадренергическую и дофаминергические). Показано, что активация дофаминергических систем усиливает проявление агрессии, а блокаторы этой системы эффективно её подавляют.
Показано вовлечение опиоидэргических систем в механизмы контроля агрессии. Основная биологическая функция этих систем состоит в обеспечении положительного (или отрицательного) подкрепления любого физиологического или поведенческого акта, осуществляемого на уровне формирования эмоций. Эти системы дают возможность индивиду понять, хорошо это было или плохо. Если говорить в терминах психологических, опиоидэргическим системам приписывают функции вознаграждения. И именно они обеспечивают положительное подкрепление агрессивного акта, который сопровождается победой. Именно поэтому агрессивное поведение, проявленное раз стремится быть проявленным вновь.
Чтобы завершить эту часть краткого рассмотрения исследований, проводимых на животных, и посвящённых изучению нейробиологических составляющих агрессивного поведения, нужно сказать, что существует много нейрохимических, поведенческих и физиологических механизмов, влияющих на возникновение, характер, и реализацию агрессивного поведения в провоцирующих условиях среды.
До сих пор мы говорили о той агрессии, которая играет позитивную роль в приспособлении особи к среде обитания и носит позитивный характер, поскольку позволяет особи сохранить жизнь и достичь положительного результата в борьбе за самку, пищу, среду обитания. Этот вид агрессивного поведения у животных рассматривается аналогом так называемой импульсивной агрессии у людей. И всё то, что мы знаем о механизмах агрессии у животных, можно отнести и к человеку, у которого импульсивная агрессия возникает в ответ на провоцирующий стимул в конфликтных ситуациях. Фромм называл такую агрессию доброкачественной.
Но помимо этого вида агрессии человеку присущи, как минимум, ещё два вида агрессии, которые не встречаются у животных в естественных условиях. Прежде всего, это патологическая агрессия, сопровождающая развитие многих психических заболеваний. Это маниакально-депрессивный психоз, это эпилепсия, это шизофрения, это различные токсикозы мозга. Агрессия вызывается токсическими веществами, которые образуются в мозге во время болезни.
Другой вид агрессии, который не встречается у животных, но встречается у человека, называется преднамеренной агрессией. Когда нет стимула, во всяком случае очевидного стимула в конкретный момент совершения агрессивного акта, и есть отставленное во времени его исполнение. Агрессия рождается в результате какого-то внутреннего побуждения. Формируется намерение совершить агрессию и насилие по отношению к другому индивиду. У каждого индивида свой собственный (физиологический и психологический) стимул запускает агрессивное поведение.
Различают подтипы преднамеренной агрессии. Выделяют инструментальную агрессию, когда человек использует агрессию в качестве инструмента для получения желаемого. Он не относится плохо к объекту агрессии, но ему нужно нечто определённое, для чего необходимо проявить агрессию. Например, человек убивает прохожего для того, чтобы завладеть его кошельком. При этом эмоциональные компоненты преднамеренной агрессии могут быть самыми разными: позитивный, негативный или вообще полное отсутствие эмоциональной реакции в момент исполнения агрессивного акта.
Другой тип преднамеренной агрессии называется «обученной агрессией». Нет такого слова в русском языке, которое бы можно было с полным правом применить для обозначения этого вида агрессии. Индивид научается быть агрессивным, побеждать и подавлять своего соперника в повторных пробах или же просто смотря телевизор или другими способами.
Хочу отметить, что не всегда у человека речь идёт физической агрессии. В определение понятия агрессии включают любые формы поведения, которые наносят существенный вред другому индивиду, по отношению к которому они направлены. Наиболее общепринятым является определение агрессии, по которому любая форма поведения, направленная на оскорбление или причинение вреда любому другому живому существу, не желающему подобного обращения, может быть рассмотрена как агрессия. Это физическая агрессия, но это и вербальная агрессия. Это сплетни, козни. Можно предполагать, что механизмы агрессии во всех этих случаях могут быть сходны, поскольку всегда есть некое побуждение к агрессии, есть её реализация, которые обеспечиваются определёнными нейрофизиологическими механизмами. И есть результат, выражающийся в каком-либо позитивном исходе и стимулирующий её повторное проявление для получения позитивного результата и т.д.
Нам удалось разработать модель, которая позволяет изучать влияние повторного опыта агрессии на состояние индивида, его индивидуальное и социальное поведение в различных ситуациях, его физиологию и нейрохимию мозга. Если ранее исследователи изучали влияние изменения различных состояний, например, гормонального фона, на проявление агрессии, то мы изучаем, каким образом повторный опыт агрессии влияет на организм индивида.
На самом деле это очень актуальная тема, поскольку повторный опыт агрессии человеку приходится проявлять довольно часто в силу определённых обстоятельств или выбора: это армия, это службы безопасности, это спорт. Это бизнес, в котором есть конкуренция, есть подавление, а иногда, и уничтожение противника, пусть даже способами, которые не являются физическими.
В предлагаемых условиях нашей модели самцы мышей каждый день демонстрируют агрессию по отношению к своему партнёру. Условия сенсорного контакта, в которых животные живут в общей клетке через прозрачную перегородку с отверстиями, при этом они видят, слышат, воспринимают запахи друг друга, но не имеют возможности физически контактировать, стимулируют агрессивность у самцов мышей. Сам агрессивный акт во время 10 минутного тестирования, когда перегородка убирается, длится секунды, и по времени не отличается от той агрессии, которая происходит практически каждый день в лабораторных популяциях – при проживании животных в группе. Но именно повторный последовательный опыт агрессии каждый день, сопровождаемый победами, вызывает очень глубокие изменения в организме самцов мышей, которые проявляет эту агрессию.
Мы наблюдаем животных в течение 10-20, иногда 30 дней конфронтационных взаимодействий. Надо сказать, что у самцов под влиянием повторного опыта агрессии увеличивается двигательная и исследовательская активность в различных поведенческих тестах, они меньше умываются, у них изменяется реакция на боль, иногда они гиперчувствительны даже к тактильному воздействию. У таких самцов после длительного опыта агрессии развивается тревожность, которую мы отслеживаем в самых разных поведенческих тестах, используемых для измерения тревожности. У них снижается эмоциональность, самцы теряют способность дифференцировать партнёра по его «качеству», то есть, не способны отличить, например, молодого самца от зрелого, нападают на подчинённого самца, демонстрирующего позы полного подчинения, чего ранее никогда не наблюдалось. Они могут напасть на руку экспериментатора или на самца, существенно большего его по весу.