11.4. Половое поведение

Развитие полового поведения

Анатомическое и функциональное половое развитие обусловлено генетически. Оно зависит от XY-хромосом (XY — мужские, XX-женские). Ген SRY (sex-determining region Y) в Y-хромосоме является решающим в формировании мужского типа развития.

!Первичное и постнатальное различие половых органов и мозга определяет вместе с процессами обучения половое поведение человека.

Дефеминизация и маскулинизация. Независимо от половых хромосом в первые недели беременности плод развивается обеполым, т. е. неопределенного пола. При наличии XY-хромосомы с 6–7 недели начинается повышение уровня тестостерона и продукция андрогенов и таким образом происходит маскулинизация тела и мозга. Без андрогенов развивающийся организм остается женским (принцип Евы). Андрогены, прежде всего тестостерон, оказывают до и незадолго после рождения решающее организующее действие на развитие мозга, а в пубертатный период и после этого первично активирующий эффект на половое поведение.

Под организующим влиянием гормонов мы понимаем тот факт, что они обратимо или необратимо меняют клеточный обмен веществ в определенной области организма, например строение гипоталамических ядер, ответственных за половое поведение. Активирующие гормоны усиливают для своей функции работы систем клеточного обмена веществ, которые до сих пор были неактивны, не меняя их качественно.

При развитии плода мы делаем различие между

дефеминизацией и маскулинизацией:

дефеминизация является следствием торможения развития тех нейронных структур, которые управляют женским половым поведением, за счет действия андрогенов.

маскулинизация поведения является следствием запуска развития тех нейронных структур, которые управляют мужским половым поведением, с помощью андрогенов.

У человека на актуальный процесс полового поведения оказывает влияние различное развитие отдельных нейронных структур (см. ниже); женский и мужской цикл половых реакций (разд. 20.8) похожи. Решающим является организующее влияние андрогенов на половое поведение подростка и взрослого. Критическими неделями беременности считаются 8–22 неделя. В головном мозге тестостерон превращается в эстрадиол, который влияет на маскулинизацию мозга. Во время беременности мозг, прежде всего женского организма, защищен от маскулинизации особым белком α-фетопротеи-

ном, который вырабатывается в печени, желчном пузыре и желудочно-кишечном тракте.

Механизмы маскулинизации в развитии.

Y-хромосома отвечает за превращение недифференцированных гонад в мужскую тестикулу (семенник). При отсутствии Y-хромосомы гонады становятся яичниками. Развитие тестикул вызывает серию изменений, из которых наиболее важна половая дифференциация мозга. Семенники вырабатывают андрогены, которые управляют маскулинизацией центральной нервной системы. В нервной ткани под действием ароматазы из тестостерона образуется эстадиол. Этот стероид стимулирует рост нейронных соединений и предотвращает отмирание клеток (апоптоз) в некоторых областях гипоталамуса. Диморфное ядро в преоптической области увеличивается; после наступления половой зрелости оно важно для формирования половых реакций у мужчины. Поскольку женские гонады не осуществляют синтез эстрогенов в раннем развитии, женский мозг «избегает» эту зависимую от стероидов трансформацию.

Женская и мужская гомосексуальность. Андрогенизация развивающегося женского мозга

приводит к дефеминизации женского выбора партнера, т. е. вероятность выбора партнера мужского пола понижается; одновременно с этим, однако, может проявиться маскулинизация, т. е. вероятность выбора партнера женского пола повышается (лесбизм). Андрогенизация женского плода в достаточной степени может произойти на поздних сроках беременности, например из-за патологического повышения продукции андрогенов надпочечниками (см. 11.3).

11.3. Врожденная гиперплазия коры надпочечников

У индивидуумов женского пола предположительно бывает так, что кора надпочечников вырабатывает большое количество андрогенов, так что женский организм, прежде всего мозг, подвергается в своем развитии влиянию циркулирующих андрогенов. При рождении у этих женщин формируются нормальные яичники и нет тестостерона, но внешние половые органы развиты патологически: у них большой клитор (или маленький пенис). Посредством хирургических вмешательств и медикаментов таким женщинам можно придать женскую внешность. В зависимости от степени «омужествления» мозга и времени повреждения по сравнению с нормальными женщинами большой процент взрослых женщин с врожденной гиперплазией коры надпочечников гомосексуальны: в своем поведении они агрессивнее и ведут себя больше «по-мужски».

Гомосексуальная ориентация мужчины не однозначно вызывается пониженным влиянием андрогенов во время беременности. Вероятно, в каче-

стве причины можно рассматривать ослабленные дефеминизацию и маскулинизацию. Ослабленная маскулинизация из-за слишком низкой концентрации тестостерона у плода на средних или последних сроках беременности может быть, например, обусловлена сильной физической нагрузкой матери во время беременности или вызвана органически. В действительности в переднем гипоталамусе у гомосексуальных мужчин обнаружили андрогенчувствительное ядро, которое имело такой же размер, как и у гетеросексуальных женщин, но в 3 раза меньший, чем у гетеросексуальных мужчин. Уровень тестостерона у взрослых гомосексуальных и биили гетеросексуальных мужчин оказался одинаковым.

Признаки первичной гомосексуальности. Женщины и мужчины еще до вступления в половую зрелость окончательно направлены на собственный пол, даже если есть возможность выбрать партнера противоположного пола; воспитание и психологическое влияние предположительно не играют никакой роли или играют очень незначительную.

Интеграция нейронных и гормональных механизмов

!Половое поведение связано с интеграцией нейронных и гормональных механизмов в спинном мозге и гипоталамусе.

Спинальные и супраспинальные механизмы полового поведения. Рефлексивные компоненты мужских и женских половых реакций, такие как

эрекция, эякуляция и оргазмическое сокращение вагинальных мышц, могут запускаться только через крестцовый отдел спинного мозга. Нейроны

Рис. 11.11. Медиальная преоптическая область гипоталамуса и ее связи. Сагиттальный вид этой области у макаки-резус. Ее разрушение (закрашенная красным и обведенная область) приводит к нарушению связующих реакций. Это ядро также несет ответственность за маскулинизацию и у лиц мужского пола увеличено

в этих спинальных областях обладают рецепторами, которые связывают андрогены и эстрогены. Такие

автономные спинальные рефлексы модулируются структурами промежуточного мозга, и представляют собой периферический конец половой рефлекторной иерархии (разд. 20.8).

У млекопитающих мужского пола медиальная преоптическая область (ПОО) гипоталамуса отвечает за координированное копулятивное поведение. Находящееся внутри ПОО (рис. 11.11) половое диморфное ядро (ПДЯ, центральная часть ПОО) богато тестостероном и рецепторами тестостерона. О его точном положении в человеческом мозге до сих пор неизвестно.

Эта ядерная область тем не менее не отвечает за «желание» полового поведения или половой ориентации, так как животные с разрушением ПДЯ мастурбируют и приближаются к животным женского пола «в половом отношении», но не могут координировать имеющиеся раздражители окружающей среды с моторными программами в упорядоченный цикл реакций.

Женский аналог ПОО расположен в вентромедиальном ядре гипоталамуса. Части этого ядра насыщены эстрадиолом и прогестероном и управляют координацией положения тела (например, лордоз позвоночного столба у крысы). У самки эта область больше и в два раза более насыщена женскими гормонами, чем у самца.

Роль половых гормонов при стимуляции социальной связи. Половое поведение не имеет репродуктивного значения, а усиливает и укрепляет социальную связь и совместную жизнь. В этих функциях принимают участие гипофизарные гормоны окситоцин, вазопрессин и пролактин, которые также синтезируются в нейронах различных областей лимбической системы и гипоталамуса. Окситоцин выделяется нейрогипофизом и вызывает родовые схватки. Исходя из этого, данный нейропептид поддерживает материнский инстинкт, в комбинации с андрогенами — репродуктивное поведение, а в комбинации с опиоидами — физическое влечение.

Коротко

Половое поведение

Половое поведение и сексуальная ориентация первично определяются пренатальным развитием

структур промежуточного мозга под влиянием периферических половых гормонов. Гетеро- и гомосексуальная ориентация зависят от организующего действия андрогенов на ЦНС. Женский и мужской мозг обнаруживают анатомические различия в областях, демонстрирующих высокую плотность рецепторов половых гормонов.

Половое поведение связано с интеграцией нейронных и гормональных механизмов в спинном мозге и гипоталамусе:

•Рефлексообразные компоненты половых реакций опосредуются крестцовым отделом спинного мозга.

•Преоптическая область гипоталамуса предположительно может быть важна для организации координируемого полового поведения от влечения

до копуляции. Ее функциональная активность у организма мужского пола зависит от выработки андрогенов в семенниках.

11.5. Голод

Голод, сытость и гомеостатические регуляции

!Голод и сытость — функции гомеостатической долговременной регуляции энергетического обмена организма и гомеостатической регуляции приема пищи.

Основным источником энергии организма служит жировая ткань (примерно 5–6 × 105 кДж

у 75-килограммового мужчины с 15% жира от массы тела). Малая часть доступной энергии накапливается в виде углеводов (в печени и скелетной мускулатуре). Этот источник энергии начинает использоваться практически сразу, и его хватает на один день (рис. 11.12).

Регуляция массы жировой ткани. Регуляция состояния жировой ткани является долговременной, медленной и количественно очень точной. В нормальных условиях масса жировой ткани (и вместе с ней масса тела) в течение месяцев и лет изменяется менее чем на 1%. Центры контроля этой регуляции в гипоталамусе включа-

ют два сигнальных пути, концентрация связанных с ним веществ в крови пропорциональна величине жировой ткани (сигналу адипоцитов). Речь идет о пептиде лептине, который синтезируется адипоцитами, и инсулине из В-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы.

Регуляция приема пищи. Регуляция приема пищи через желудочно-кишечный тракт является кратковременной, быстрой и количественно недостаточно точной. Центры регуляции располагаются в продолговатом мозге (ncl. tractus solitarii, NTS, ncl. dorsalis nervi vagi, NDNV) и гипоталамусе. Они получают многочисленные афферентные нейронные и гормональные сигналы от желудочно-кишеч- ного тракта, которые прежде всего контролируют окончание приема пищи (сигналы насыщения). Вагусные афференты к NTS сигнализируют о механических и химических раздражителях (глюкоза, аминокислоты, липиды). Сигнализация частично осуществляется холецистокинином (ХЦК) в качестве нейромодулятора. Гормоны из желудоч- но-кишечного тракта холецистокинин ХЦК, GLP-1 (glycagon like peptide 1), панкреатический пептид (ПП), нейропептид PYY сигнализируют через нейрогемальный орган area postrema области о содержании липидов и глюкозы в проксимальной части тонкого кишечника. Нейропептид грелин из слизистой оболочки желудка стимулирует прием пищи. Нейропептид PYY из слизистой оболочки желудка тормозит потребление пищи. Оба нейропептида действуют антагонистически на нейроны в аркуатном ядре гипоталамуса (рис. 11.13).

Центры гомеостатической долговременной и кратковременной регуляции массы. Центры гомеостатической долговременной и кратковременной регуляции жировой ткани в гипоталамусе

и продолговатом мозге и прием пищи синаптически связаны между собой (рис. 11.13). В этом взаимодействии принимают участие нейроны в различных ядерных областях гипоталамуса и несколько нейропептидов. На рис. 11.13 показано, как различные популяции нейронов в гипоталамусе и заднем мозге взаимодействуют с их медиаторами и нейронными, гормональными и пищевыми сигналами с периферии (от жировой ткани и желудочно-кишечного тракта) в ходе регуляции метаболизма и приема пищи. При этом анаболический способ обмена веществ (увеличение приема пищи и запасов энергии) и катаболический (снижение потребления пищи и запасов энергии) различаются:

Концентрация лептина и инсулина в крови пропорциональны объему жировой ткани. Оба способствуют отказу от анаболического спосо-

Рис. 11.13. Нейронные и гормональные компоненты регуляции метаболизма и приема пищи. Афферентные гормональные сигналы (лептин, инсулин, холецистокинин (ХЦК), грелин, поджелудочный пептид (РР), пептид YY (PYY), глюкагоноподобный пептид-1 (GLP-1) и нейронные вагусные сигналы жировой ткани и желудочно-кишечного тракта. Популяции нейронов и их включение в гипоталамусе (аркуатное ядро, паравентрикулярное гипоталамическое ядро (PVN), латеральная гипоталамическая область (ЛГО). Нейроны характеризуются своими нейропептидами (см. текст). Путем воздействия на дорсолатеральный вагусный комплекс (NTS — ядро одиночного пути; NDNV — дорсальное ядро блуждающего нерва; АР — area postrema; X — блуждающий нерв; (1) нейроны в PVH тормозят прием пищи и стимулируют катаболический уровень обмена веществ, и (2) нейроны стимулируют в ЛГО прием пищи и анаболический уровень обмена веществ. (+) активация; (–) торможение

ба обмена веществ и его перестройке на катаболический. Они возбуждают нейроны в аркуатном ядре гипоталамуса через специфические рецепторы лептина или инсулина. Эти нейроны содержат α-меланоцитстимулирующий гормон (α-MSH), который является продук-

том расщепления, отщепляется от первичного гормона проопиомеланокортина (РОМС). Эти нейроны активируют перивентрикулярные гипоталамические нейроны (PVH), которые содержат пептиды окситоцин, кортиколиберин или тиролиберин. Активация опосредована рецепторами меланокортина Мс4R. Окситоцинергические нейроны проецируются к заднему мозгу (NTS, NDNV). Прерывание сигнальной цепи лептин/инсулин → α-MSH → Мс4R приводит

к снижению катаболизма и стимулирует анаболизм, в результате чего возникают потребление пищи, объем жировой ткани и массы тела.

Активация второй группы нейронов в аркуатном ядре стимулирует анаболический способ обмена веществ. Эти нейроны содержат NPY (нейропептид Y) и агути-родственные пептиды (АgRP). Их возбуждение приводит к активации нейронов в латеральной гипоталамической области (ЛГО), которая осуществляется через рецепторы Y1 и Y5. Нейроны NPY/АgRP в аркуатном ядре затормаживаются посредством адипоцитных сигналов лептина и инсулина, пептид YY (PYY) — желудочно-кишечным трактом, а пищевые сигналы тормозятся содержащимися в крови глюкозой и липидами и возбуждаются пептидом грелином, который вырабатывается слизистой оболочкой желудка. Последний мощно активирует потребление пищи. Нейроны в ЛГО содержат либо пептид орексин, либо меланинконцентрирующий гормон (МСН). Введение обоих пептидов в гипоталамус усиливает у крыс желание принимать пищу.

Нейроны, возбуждение которых стимулирует катаболический способ обмена веществ (рис. 11.13, красный), и нейроны, возбуждение которых стимулирует анаболический способ обмена веществ (рис. 11.13, зеленый), взаимно тормозят друг друга. Торможение осуществляется в аркуатном ядре посредством медиатора ГАМК. В паравентрикулярном гипоталамическом ядре АgRP выступает в качестве эндогенного антагониста на Мс4-рецепторы и блокирует опосредуемую α-MSH синаптическую передачу к оксито-

цинергическим нейронам.

Афферентные нейронные и гормональные сигналы к NTS и к area postrema служат в основном сигналами насыщения. Вагусные афференты механически или химически чувствительны (на глюкозу и/или липиды). Гастроинтестинальными гормонами являются ХЦК, GLP-1, ПП и PYY.

Центральные представительства ощущений голода и сытости

!Ощущения голода и сытости и специфические вкусовые и обонятельные ощущения представлены в висцеральной сенсорной коре.

Компоненты входов висцеральной коры. Сознательные физические ощущения голода и сытости и специальные вкусовые ощущения представлены в висцеральной сенсорной коре. Эта кора состоит из островковой (гранулярной и агранулярной) и инфралимбической коры, которая является частью медиальной префронтальной коры. Она активируется многочисленными механически и химически чувствительными афферентами же- лудочно-кишечного тракта, механически чувствительными афферентами носоглотки, вкусовыми афферентами и предположительно гастроинтестинальными гормонами (например, ХЦК через area postrema).

Направление афферентов. Афференты желу- дочно-кишечного тракта, от носоглотки и вкусовых рецепторов, висцеротопически проецируются в ncl. tractus solitarii (NTS). Вторичные нейроны в NTS висцеротопически проецируются в парабрахиальное ядро (РВ), нейроны которого, с одной стороны, проецируются в ядерные области гипо-

Рис. 11.14. Центральное представительство афферентных сигналов желудочно-кишечного тракта и рецепторов вкуса. Передача афферентных (нейронных и гормональных (ХЦК, GLP-1, PP, PYY; рис. 11.13) сигналов к рефлекторным центрам в продолговатом мозге, регуляторным центрам в гипоталамусе и висцеральным сенсорным областям коры. РВ — парабрахиальное ядро. Промежуточный мозг: DMH — дорсолатеральное ядро в гипоталамусе; ЛГО — латеральная гипоталамическая область; PVH — паравертебральное гипоталамическое ядро; AIC — агранулярная островковая кора; GIC — гранулярная островковая кора; ILC — инфралимбическая кора (часть медиальной префронтальной коры); ncl. асс — прилежащее ядро прозрачной перегородки

таламических регуляторных центров и, с другой стороны, через специфическое таламическое ядро (базальную часть вентромедиального ядра, ВМЯ) к островковой коре (рис. 11.14). Дальнейшие синаптические входы поступают в островковую кору от гипоталамических ядерных областей.

Висцеротопия. В РВ, ВМЯ и островковой коре топически организованы вкусовые ощущения и же- лудочно-кишечный тракт (наряду с другими висцеральными органами). Висцеротопия представляет основу для общих физических ощущений (например, голода и сытости). Дофаминергическая мезолимбическая система подкрепления в прилежащем ядре находится под контролем висцеральной сенсорной коры (рис. 11.14).

Мезолимбическая система и гомеостатические реакции физической энергии и потребления пищи

!Побуждения к поиску пищи и ее приему, возникающие в результате обучения, более значимы, чем гомеостатическая регуляция физической энергии и потребления пищи.

Модуляция гомеостаза. Гомеостатическая регуляция потребления энергии и приема пищи, как правило, не может быть заменена негомеостатическими механизмами (рис. 11.12 и 11.14). Таким образом, вид, запах, представление и ожидание вкусной и хорошо приготовленной пищи переигрывают гомеостатические процессы насыщения. Эти влияния предположительно осуществляются через мезолимбическую дофаминергическую систему подкрепления.

Области взаимодействия гомеостатических и негомеостатических механизмов. Прилежащее ядро, которое получает дофаминергический синаптический вход от вентральной покрышки среднего мозга (VTA) и находится под контролем висцеральной сенсорной коры (рис. 11.14), синаптически реципрокно связано с нейронами в ЛГО. Мезолимбическая система подкрепления активирует нейроны в ЛГО и стимулирует потребление пищи и анаболический способ обмена веществ (рис. 11.13) через это нейронное соединение посредством торможения ГАМКергических нейронов. Далее нейроны могут активироваться в прилежащем ядре МСН-нейронами (рис. 11.15).

Контакты между ЛГО, прилежащим ядром, висцеральной корой и дофаминергической системой предположительно служат нейронным субстратом для интеграции гомеостатических и негомеостатических компонентов регуляции энергетических резервов и приема пищи. При физиологических условиях гомеостатические регуляторные системы взаимодействуют с эндогенной системой подкрепления. Модулирующие влияния мезолимбической системы подкрепления и кортикальных систем

Рис. 11.15. Интеграция между гомеостатической регуляторной системой регуляции потребления пищи, энергетическим обменом веществ и системой положительного подкрепления. Прилежащее ядро активируется латеральным гипоталамусом через МСН-нейроны и действует на латеральный гипоталамус через (тормозные) ГАМКергические нейроны. Оно находится под контролем висцеральной сенсорной коры и дофаминергической системы в вентральной области покрышки (VTA) среднего мозга; ДA — дофамин; МСН — меланинконцентрирующий гормон (рис. 11.13); NTS — ядро одиночного пути; VP — вентральный паллидум

на гомеостатические регуляторные системы предположительно несут ответственность за неправильную работу этой гомеостатической регуляции при пищевых нарушениях.

Обусловленный (условнорефлекторный, или обусловленный обучением) прием пищи. При достаточном объеме пищи еда, как правило, вызывается классическим обусловливанием (разд. 10.1). Социальные стимулы и раздражители окружающей среды, такие как время приема пищи, ее вкус и вид блюд, а также присутствующие во время еды люди, определяют время и объем пищи больше, чем физиологические факторы. Вкусовые раздражители сами по себе, прежде всего сладкие на вкус блюда, повышают аппетит, хотя голод уже давно «утолен». Для отбора определенных продуктов питания особенно существенны выученные вкусовые антипатии или предпочтения.

Итак, речь идет о заранее планируемом приеме пищи, который зависит от культуры и воспитания и преимущественно покрывается ожидаемой потребностью в энергии. Это поведение соответствует вторичному приему напитков, что является нормальной формой потребления жидкости при ее запланированном потреблении (разд. 30.4).

Пререзорбтивное и резорбтивное насыщение

!Пререзорбтивное и резорбтивное насыщение обеспечивают хорошо настроенный во временном отношении прием пищи.

Факторы пререзорбтивного насыщения. Стимулирование обонятельных, вкусовых и механических рецепторов носоглоточной полости и пище-

вода и, вероятно, жевательного аппарата, связанное с приемом пищи, способствует пререзорбтивному насыщению. Их влияние на проведение и поддержание насыщения, однако, ограничено. Временное пререзорбтивное насыщение стимулируется возбуждением хемо- (глюкоза, аминокислоты, липиды) и механочувствительных вагусных афферентов желудка и проксимальной части тонкого кишечника.

Факторы резорбтивного насыщения. В резорбтивном насыщении принимают участие хемочувствительные вагусные афференты и гастроинтестинальные гормоны пищеварительного тракта, которые информируют регуляторные центры о существующих в кишечнике концентрациях ценных питательных веществ (рис. 11.13). Кроме того, гастроинтестинальные гормоны играют значительную роль при долговременном насыщении. Таким образом, различные гормоны желудочно-кишечно- го тракта тормозно воздействуют на area posterma и стимулируют насыщение (рис. 11.13).

Ошибки в регуляции голода и сытости

!Ожирение (obesitas) и истощение (нервная анорексия) в совокупности с приступами обжорства после произвольных периодов голодания (нервная булимия) имеют биологические и психологические причины.

Анорексия и булимия. Отказ от пищи, который приводит к истощению, и стремление вызвать рвоту после ее приема (булимия) намного чаще встречаются у девочек или молодых девушек среднего и высшего слоев. Их возникновение первично вызвано культурно-психологическим страхом перед лишним весом и потерей идеальной стройности. Оба нарушения постоянно провоцируются диетой.

Биологические последствия избыточного голодания, которые не связаны с психологическим нарушением, представляют непосредственную угрозу и поддерживают замкнутый круг голодания и ощущение успешности (оставаться стройной): во время голодания повреждаются эндокринные системы (прежде всего гипофиз и надпочечники), а также системы, управляющие половыми и репродуктивными функциями. Иногда наблюдается даже потеря мозгового вещества. Эти изменения вызывают негативные долговременные последствия (психические нарушения, продолжительные проблемы с массой тела) почти у 30% пациентов. Предполагается, что психические и органические последствия этих повреждений облегчают сохранение строгих правил голодания.

11.4. Лишний вес и ожирение как проблема медицины и здравоохранения

Лишний вес и ожирение являются отражением патологической регуляции энергетического обмена,