Ученые выяснили, как гены родителей влияют на формирование поведения и когнитивные функции детей

Одним из главных предметов спора среди психологов всегда были дискуссии на тему "природа против воспитания", определяющие, в какой степени те или иные аспекты нашего поведения являются результатом наследственных (заложенных в нас генетически) или приобретенных (полученных в результате обучения) признаков. В новом исследовании ученые из Университета Юты доказали, что гены, унаследованные от каждого родителя, оказывают свое влияние на гормоны и важные нейромедиаторы, которые регулируют наше настроение и поведение.

Интересно, что некоторые из этих генетических признаков зависят от пола. К примеру, ученые обнаружили, что генетика, унаследованная от матери, может определять решения и действия сыновей, в то время как гены отца имеют преимущественное влияние на дочерей.

Credit: Pixabay

Я получил это от мамы и папы

Как и хромосомы, гены тоже бывают парными. У матери и отца есть по две копии, или аллели, каждого из генов, но каждый родитель передает ребенку только одну копию каждого из них. Эти гены определяют развитие различных признаков, например, цвет волос или кожи.

Но гены влияют не только на нашу внешность. В новом исследовании ученые обнаружили, что два гена (тирозингидроксилаза и дофа-декарбоксилаза), принимающие активное участие в синтезе гормонов и нейромедиаторов, таких как дофамин, серотонин и эпинефрин, по-разному экспрессируются в материнских и отцовских генотипах. Они играют решающую роль в регуляции целого ряда важнейших функций организма - от формирования настроения до управления двигательной деятельностью.

На снимке: Кристофер Грегг. Кредит: Джен Пилгрин.

Эти гены также участвуют в выработке надпочечной железой адреналина, который запускает реакцию "бей или беги", в момент, когда мы сталкиваемся с опасностью или стрессом. В совокупности эти механизмы образуют ось "мозг - надпочечники".

"Ось мозг - надпочечники контролирует порядок принятия решений, реакцию на стресс и выброс адреналина, который иногда называют реакцией "бей или беги". Наше исследование показывает, как гены матери и отца контролируют эти процессы у своего потомства и влияют на выброс адреналина. Гены матери контролируют мозг, а гены отца - надпочечники", - рассказывает Кристофер Грегг, руководитель эксперимента и доцент кафедры нейробиологии Университета Юты.

Чтобы изучить, как наследуемые гены влияют на формирование материнских или отцовских факторов, ученые модифицировали гены мышей, прикрепив флуоресцентные метки к ферменту допа-декарбоксилазы. Используя микроскоп, они определили, от кого был унаследован тот или иной ген - от матери (красный цвет) или от отца (синий цвет).

 

В результате эксперимента учёные обнаружили, что в  11 областях мозга, нейроны содержат только материнскую копию гена. С другой стороны в надпочечниках были идентифицированы  группы клеток, которые экспрессировали исключительно копию гена, унаследованную от отца.

В рамках эксперимента ученые продолжили изучать поведение грызунов. Животные были помещены в просторный вольер, где могли свободно исследовать окружающую среду, причем любое внешнее воздействие было сведено к минимуму.

Оказалось, что сталкиваясь с различными препятствиями, одни животные предпочитали рисковать и продолжать "охоту" за едой, другие же отступали в безопасное укрытие, выжидали некоторое время, и только потом возобновляли поиски пищи.

Эти механизмы и поведение на первый взгляд выглядят случайными и хаотичными, но алгоритм, разработанный исследователями, позволил обнаружить тонкие, но важные закономерности. Когда модели поведения были разложены на составляющие, исследователям удалось определить поведенческие различия, связанные с копией генов допа-декарбоксилазы каждого из родителей.

"Мы столкнулись с большим скептицизмом со стороны научного сообщества. Для ученых было сложно понять, каким образом мы исследовали процесс принятия решений. Сообщество было удивлено тем, что такие хорошо изученные гены (Th и Ddc) экспрессируют копии генов матери и отца в разных клетках мозга и надпочечников. Нам пришлось проделать большую работу, чтобы продемонстрировать, насколько убедительны подтверждения нашего открытия", - сказал Грегг.

 Когнитивное искажение

Грегг начал изучать проблему влияния биологических факторов на наши решения, когда впервые познакомился с работами Дэниела Канемана в области поведенческой экономики.  В 1970-х годах Канеман и Амос Тверски ввели термин "когнитивное искажение" для описания наших систематических, но ошибочных моделей реагирования на суждения и проблемы принятия решений.

Например, понятие "ошибка игрока" - ошибочное восприятие случайности событий. Связана с тем, что, как правило, интуитивно, человек не осознаёт тот факт, что вероятность каждого последующего исхода не зависит от предыдущих исходов случайного события. Игрок считает, что с каждым броском монеты вероятность выпадения "орла" увеличивается, но на самом деле это не так и шансы по-прежнему 50 на 50. Однако существует множество других предубеждений, и в Википедии их насчитывается не менее 180.

Когнитивные искажения можно представить в виде четырех групп: переизбыток информации; трудности в понимании; необходимость быстро реагировать и соотношение вспоминаемого и забытого

Грегг убежден, что когнитивное искажение, как и другие процессы принятия решений глубоко укоренились в биологии человека и млекопитающих. И при дальнейших исследованиях, возможно, удастся изменить дезадаптивное поведение, что в перспективе поможет найти новые методы лечения таких заболеваний, как тревожность или депрессия.

Однако главная загвоздка заключается в том, что пока вся эта работа была проведена на мышах. В настоящее время Грегг и его коллеги разрабатывают технологию искусственного интеллекта под названием Storyline Health, которая будет анализировать принятие решений и поведение человека. Они рассчитывают обнаружить генетические факторы, управляющие нашим поведением и когнитивными способностями, аналогично тому, как это происходит у грызунов.

"Я очень воодушевлен новым направлением, которое появилось в результате нашей работы и объединило процессы принятия решений, машинное обучение и генетику. Мы собираемся узнать много нового о важных аспектах формирования решений в нашем сознании", - сказал он.

Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Reports.

Источники:    
https://storylinehealth.com/
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(22)00236-4
 https://ru.wikipedia.org/wiki/