ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2007, том 57, № 4, с. 450-460
ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (ПСИХИЧЕСКОЙ) ^^^^ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.821.8+575.1
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОСПРИЯТИЯ ВРЕМЕНИ
У СПОРТСМЕНОВ
© 2007 г. Г. В. Портнова*, О. В. Сысоева*, Н. В. Малшченко**, М. А. Тимофеева**, М. А. Куликова**, А. Г. Тоневицкий***, М. П. Кирпичников**, А. М. Иваницкий*
*Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, **Биологический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. ***Всесоюзный научно-исследовательский институт физической культуры Росспорта, Москва,
e-mail: caviter@list.ru, mal_nat@mail.ru, vniifk@mail.ru
Поступила в редакцию 25.12.2006 Принята в печать 16.05.2007 г.
У спортсменок, занимающихся синхронным плаванием, изучена связь между субъективным восприятием времени и полиморфизмом генов, регулирующих активность серотонина и дофамина. Ген СОМТ (катехол-О-метилтрансфераза), ответственный за разрушение дофамина, влияет на воспроизведение коротких интервалов времени (1-2 с). Гены 5-НТ2А (рецептор серотонина 2А) и МАОА (моноаминоксидаза А), регулирующие активность серотонина, связаны с субъективно воспринимаемой скоростью течения времени. Гены 5-НТТ (транспортер серотонина) и СОМТ, регулирующие соответственно обмен серотонина и дофамина, определяют точность ориентировки во времени. Связь восприятия времени с разными генами и медиаторами указывает на различие механизмов восприятия разных интервалов времени, что соответствует результатам проведенных ранее физиологических исследований. В настоящей работе показано, что эти физиологические механизмы имеют также различную молекулярно-нейрохимиче-скую основу, что способствует преодолению имеющегося разрыва между исследованиями системного и молекулярного уровней.
Ключевые слова: восприятие времени, полиморфизм генов, нейромедиаторы, серотонин, дофамин.
Genetic Basis of Time Perception in Sportsmen
G. V. Portnova, O. V. Sysoeva, N. V. Malyuchenko, M. A. Timofeeva, M. A. Kulikova, A. G. Tonevitsky, M. P. Kirpichnikov, A. M. Ivanitsky
Biological Faculty of Lomonosov Moscow State University, Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Science, Russian Research Institute of Sport and Physical Education, Moscow, e-mail: mal_nat@mail.ru, caviter@list.ru, vniifk@mail.ru
The association between the subjective time perception and polymorphism of some genes, regulating activity of serotonin and dopamine, was studied in 89 synchronized swimmers. COMT gene, responsible for dopamine destruction, influences on reproduction of short time intervals (1-2 s). 5-HT2A h MAOA genes, regulating activity of serotonin, influence on subjective time flow. 5-HTT h COMT genes, regulating activity of serotonin and dopamine respectively, are related with accuracy of orientation in time. Association of time perception with different genes and mediators suggests different perception mechanisms, in different time ranges, in concordance with the previous physiological studies. The current study reveals that these physiological mechanisms have different molecular-neurochemical basis that helps to overcome the gap between the investigation on systemic and molecular levels.
Key words: genetic polymorphism, serotonin, 5-HTTLPR, dopamine, COMT, 5-HTT2A, MAOA, time perception, synchronized swimmers.
Настоящее исследование основано на сотрудничестве психофизиологов и генетиков, объединившихся для изучения механизмов психического отражения времени. Конечная цель работы - выстроить единый логический ряд от гена до психической функции, в качестве промежуточных звеньев рассматривая нейрохимический уровень и системную организацию процессов мозга. В работе, проведенной на спортсменках, занимающихся синхронным плаванием, приведены данные о влиянии полиморфизмов генов МАОА, 5-НТТ, 5-НТ2А, СОМТ на восприятие времени в нескольких временных диапазонах от секунд до десятков минут.
Известно, что люди различаются по тому, как они воспринимают время. Так, одни испытуемые имеют стойкую тенденцию к переоценке, а другие к недооценке временных интервалов [7]. Первый тип обозначается как брадихронический, с тенденцией к ускорению, а второй - тахихронический, запаздывающий. Интересно, что тренировка способна на некоторое время повысить точность оценки временных интервалов, но стойкие индивидуальные различия при этом не исчезают [7, 12]. Одна из наиболее разработанных типологий, основанная на различиях в оценке "действенного настоящего", предложена Б.И. Цукановым [11]. Величина отношения субъективного и объективного времени определяет положение индивида в так называемом континууме тау-типов. В частности, обнаружена зависимость "индивидуальной минуты" от конституционально-биологических факторов [4, 8]. Наиболее короткая "индивидуальная минута" была выявлена у лиц с пикническим сома-тотипом и у лиц с циклоидными чертами характера, наиболее длительная минута отмечена при астенических чертах личности.
Показано также, что в основе восприятия коротких (секунды, минуты) и длительных (часы, дни) интервалов лежат разные механизмы [14]. Исследования мозговых потенциалов показали, что существуют две системы оценки длительности: одна действует автоматически и используется при оценке коротких интервалов, а другая, произвольная, работает для оценки более длительных интервалов [9]. Показано также влияние типа решаемой задачи на механизм восприятия времени [6].
Установлена также связь оценки времени с активностью нейротрасмиттеров. Так, галопе-ридол (антагонист дофаминовых рецепторов) и мидазолам (из группы бензодиазепинов) по-
разному влияют на оценку коротких (до 500 мс) и более длительных интервалов [25]. Кроме того, на оценку коротких интервалов влияет уровень дофаминергической активности в ба-зальных ганглиях [26]. Изучено влияние LSD25 (структурный аналог серотонина) на восприятие времени [21]. Под воздействием этого фармакологического агента происходит утрата чувства времени, но оценка коротких интервалов сохраняется. В. Мэк [20] выделяет две системы восприятия времени - дофаминовую в стриатуме ("внутренние часы") и аце-тилхолиновую во фронтальной коре (память на время). У мышей обнаружено изменение восприятия времени, связанное с делецией гена транспортера дофамина DAT [16]. Эмоциональное состояние, во многом регулируемое серотониновой системой, также оказывает существенное влияние на восприятие времени [1].
Как уже отмечалось, в настоящем исследовании изучена роль полиморфизма генов, влияющих на обмен дофамина и серотонина. Дофаминовая система представлена сложным комплексом ферментов, вовлеченных в синтез и разрушение дофамина, системой рецепторов дофамина, а также белками-транспортерами.
Ключевым ферментом в деградации дофамина в префронтальной коре у человека является катехол-О-метилтрансфераза (COMT) [19]. Функциональный полиморфизм 158 ко-дона гена ведет к замене аминокислоты вали-на (Val) на метионин (Met). В результате образуется фермент, который характеризуется пониженной активностью (продукт с аминокислотой метионин в 3-4 раза менее активен, чем обычный тип c валином). Генетические варианты COMT ассоциированы с изменениями функций префронтальной коры, что, в известных случаях может, привести к дефициту внимания, а также к эмоциональным расстройствам [19].
Серотонинергическая система представлена семейством серотониновых пресинаптических и постсинаптических рецепторов, белком - переносчиком серотонина, ферментами, вовлеченными в его синтез и деградацию.
Рецептор серотонина 2А (ген 5HT2A) в центральной нервной системе в основном расположен в неокортексе и в базальных ганглиях. В мозге он встречается в структурах, которые считают ответственными за когнитивные функции, например в префронтальной коре. Одним из наиболее изученных вариан-
тов гена рецептора серотонина 2А является полиморфизм 102Т/С. Аллель Т сопряжен с повышенной экспрессией гена по сравнению с аллелем С [23], поэтому у носителей аллеля Т плотность рецептора серотонина 2А на пост-синаптической мембране выше, чем у носителей аллея С.
Транспортер серотонина (5-НТТ) отвечает за его активный транспорт в нейронах головного мозга, а также на периферии. Он удаляет серотонин из синаптической щели и перемещает его в пресинаптический нейрон, где он возвращается в нейротрансмиттерный пул. Промотерный полиморфизм представлен коротким 5НТТ аллелем, состоящим из 14 повторяющихся элементов, каждый из 20-23 пар нуклеотидов (п.н.) или длинным (Ц) аллелем из 16 элементов. Короткий аллель связывают с эмоциональной сдержанностью, а также контролем над непосредственным проявлением агрессии [5]. В нейроанатомических исследованиях было показано, что у людей с генотипом SS в ответ на негативные и нейтральные стимулы правая миндалина стимулируется более активно и более продолжительно, чем у носителей LL аллеля [1].
Основным ферментом, расщепляющим серотонин, является моноаминоксидаза А (МАОА). Находясь на внешней мембране митохондрий, этот фермент деаминирует серотонин, выводя его из цикла выброса в си-наптическую щель и обратного захвата. В качестве генетического маркера был выбран промотерный полиморфизм повтора 30 пар нуклеотидов гена МАОА. Отмечено существование аллелей с двумя, тремя, тремя с половиной, четырьмя, пятью и очень редко с шестью повторами, причем, наиболее часто встречаются аллели с тремя и четырьмя повторами [28]. При этом ген с тремя повторами транскрибируется в 5 раз менее эффективно, чем с четырьмя, то есть при трех повторах меньше уровень энзиматической активности и, следовательно, выше уровень серотонина в организме [28].
В соответствии с задачами настоящего исследования был разработан специальный методический комплекс, который включал в себя как различные традиционные методики исследования психического отражения времени, так и достаточно новые диагностические процедуры [30]. Данный методический аппарат был направлен на максимально разностороннее исследование разнообразных временны х
операций, каждая из которых вносит свой специфический вклад в целостный феномен во
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.