Можно ли управлять нашим мозгом?

In Последний из нас, серии видеоигр и недавнем телешоу, грибковые патогены виноваты в зомби-подобной чуме. После заражения люди теряют контроль над своим телом и становятся все более агрессивными, стремясь заразить других с помощью насилия. Знакомый троп: тот же грибок, Ophiocordyceps, мучает человечество в фильме Девушка со всеми подарками, а вирусы делают работу в фильме 28 дней спустя и роман World War Z.

Но концепция патогена, который может манипулировать поведением своего хозяина — против его воли и часто в ущерб себе — не является чистой выдумкой. В этих зомби-подобных случаях патоген (будь то вирус, бактерия, грибок или что-то еще) действует специально, чтобы изменить поведение своего хозяина.

В то время как мы знаем приличное количество об этих возбудителях — в том числе о самых настоящих Ophiocordyceps грибок, который превращает насекомых в невольных агентов социального коллапса — еще многое предстоит узнать.

Значит, грибок кордицепс реален?

«Кордицепс» стал общим названием группы грибов, поражающих насекомых. В эту группу входят виды Ophiocordyceps односторонний, более известный как «гриб-зомби-муравей». Он распространяется путем прорастания грибковых структур, которые прорываются через голову муравья после его смерти.

Проблема этой репродуктивной стратегии заключается в том, что муравьи являются общественными насекомыми, и поэтому они защищают колонию от инфекций. В рамках этого поведения муравьи обычно удаляют мертвых муравьев из гнезда. Одинокий мертвый муравей вне гнезда не будет распространять грибок.

Чтобы обойти это, грибок побуждает зараженного муравья покинуть гнездо, подняться над ним и вгрызаться в близлежащую растительность, когда он умирает — практика, известная как восхождение на вершину. Через день или два после смерти муравья паразитические грибковые споры вырываются из головы муравья, осыпая колонию патогеном.

OphiocordycepsИнфицированные муравьи не единственные, кто проявляет такое поведение при заражении. Он широко распространен среди различных категорий насекомых и может быть вызван вирусыодноклеточные паразиты, называемые трематодыи различные виды грибов, не относящиеся к Ophiocordyceps. Он даже имеет общее имя: вершинная болезнь.

Как действуют эти инфекции?

Мы не знаем наверняка. Недавние исследования обнаружили химические сигналы от грибов у зараженных насекомых. Некоторые из этих сигналов — вероятно, секретируемые белки — могут быть нацелены на поведенческие системы хозяина и контролировать поведение, такое как восхождение на вершину и покидание гнезда.

Ученые предполагают, что патогены могут использовать в своих интересах ранее существовавшее поведение, управляющее линькой и сном, которое развилось миллионы лет назад. Линька — процесс, при котором насекомое сбрасывает свой защитный экзоскелет, чтобы вырастить новый, более крупный, — это время уязвимости, поскольку требуется день или два, чтобы новый экзоскелет затвердел достаточно, чтобы обеспечить безопасность. За это время насекомые развили поведение, которое может включать выход из гнезда и восхождение на вершину. Сон также является уязвимым временем, поэтому некоторые виды насекомых научились спать, цепляясь за траву или листья.

Линька и сон контролируются циркадным ритмом насекомого, и восхождение на вершину, по-видимому, тоже, поскольку многие виды инфицированных насекомых делают это в предсказуемое время. В Ophiocordyceps-зараженные муравьи-древоточцы, например, восхождение на вершину всегда происходит около солнечного полудня. Таким образом, биологический механизм, связанный с циркадным ритмом насекомого, кажется хорошим местом для изучения.

Может ли кордицепс заразить человека?

Нет. Поскольку они настолько специализированы, отдельные виды Ophiocordyceps грибы поражают лишь ограниченный круг насекомых и вообще не заражают людей. (На самом деле добавки кордицепса продаются как здоровье еда, несмотря на отсутствие научных доказательств их предполагаемой пользы для здоровья.)

Означает ли это, что нам не о чем беспокоиться из-за таких инфекций?

Не совсем. Мы давно знаем, что некоторые соединения из грибов могут изменить наше поведение, например, галлюциногенный химический псилоцибин из Psilocybe грибы и спорынья из Claviceps- загрязненное зерно.

Другие грибковые инфекции могут быть смертельными, если не фантасмагорическими. В прошлом году Всемирная организация здравоохранения опубликовала свой первый в истории список грибковых «приоритетных патогенов» для людей, отмечая их последствия для здоровья и увеличивающуюся устойчивость к лечению. Грибковый возбудитель Кандида аурис, например, может вызывать инфекции кровотока, которые могут привести к летальному исходу у 60% инфицированных.

А как насчет негрибковых инфекций?

Несколько патогенов могут изменить поведение млекопитающих и, возможно, людей. Одним из известных примеров является одноклеточный паразит. Toxoplasma гондий, который размножается у кошек и заражает около трети населения мира.

Инфекция, которую он вызывает, известная как токсоплазмоз, обычно не имеет большого значения для людей, вызывая в лучшем случае только легкие симптомы гриппа. Но для людей с ослабленным иммунитетом это может быть разрушительным и может вызвать серьезные проблемы у развивающегося плода. Вот почему беременным женщинам следует избегать контакта с кошачьим туалетом.

Подобно Ophiocordyceps, Toxoplasma также может манипулировать поведением хоста. В нескольких исследованиях на грызунах, в том числе в одном из в прошлом году, исследователи показали, что Toxoplasma-зараженные грызуны больше не боятся запаха кошачьей мочи. Вместо этого они испытывают физическое влечение к этому. Паразит, по-видимому, вызывает поведение, при котором его грызун-хозяин съедается кошкой — окончательным хозяином паразита.

В течение последних 70 лет исследователи изучали поведенческие эффекты Toxoplasma инфекции у человека. Многочисленные исследования связывают его с расстройствами настроения и проблемами психического здоровья, в том числе шизофрения. Паразит также может вызывать более тонкие поведенческие изменения, такие как пропаганда рискованного поведения и, возможно, даже влияет политические взгляды.

Опять же, мы не знаем, как паразит делает это. Исследователи подозревают, что он слегка меняет химические вещества, вырабатываемые нашими клетками, что может привести к изменению поведения. Исследования также показывают, что хроническая инфекция паразита может влиять на количество нейротрансмиттеров — химических веществ, которые передают сигналы между нейронами — связанных с вознаграждением и мотивацией, в том числе допамин. Манипулируя нейрохимическими веществами хозяина, паразит мог изменить наши действия.

Что еще потенциально может изменить поведение человека против его воли?

Бешенство — это вирус млекопитающих, передающийся через инфицированную слюну, как правило, при укусах. В Соединенных Штатах, летучие мыши являются основной причиной инфекции бешенства, хотя еноты, скунсы и лисы также распространяют вирус. За пределами США бешеные собаки являются основной причиной заражения людей, что приводит к 60,000 смерти в год по всему миру. Инфекции делают хозяина агрессивным и более склонным кусать других — потенциально манипулятивное поведение, которое способствует передаче вируса.

Описания инфекций бешенства датируются сотнями лет, но мы все еще изучаем молекулярные пути, которые он использует. Вирус является нейротропным, то есть поражает нервную систему, но до сих пор неясно, как это приводит к конкретным симптомам. Исследования показывают, что гликопротеин бешенства — большая молекула на поверхности вируса, которая прикрепляется к клеткам-хозяевам — может взаимодействуют с белками хозяина которые помогают производить мышечные сокращения. Если гликопротеин бешенства связывается с рецептором и занимает его, это может нарушить связь нейронов с другими клетками. Было обнаружено, что искусственное ингибирование этого рецептора частью гликопротеина бешенства вызывает у мышей поведение, подобное бешенству.

Знаем ли мы наверняка, что патогены могут активно изменять поведение человека?

Инфекции могут изменить поведение хозяина несколькими возможными способами. Может быть, патоген уговаривает хозяина действовать так, чтобы увеличить вероятность размножения, например Ophiocordyceps делает для муравьев. Или, может быть, изменения в поведении хозяина — это просто побочный эффект плохого самочувствия — что-то вроде совпадения. Трудно изучить эту взаимосвязь на людях из-за этических проблем, поднятых клиническими испытаниями. Вместо этого мы должны использовать эпидемиологические исследования, которые сравнивают поведение инфицированных людей с типичным поведением. Или мы полагаемся на исследования на животных, которые не всегда точно воспроизводят человеческое поведение.

Даже при отсутствии исследований, проверяющих, как происходят поведенческие изменения, ясно, что может произойти некоторая потеря контроля. Поэтому, хотя маловероятно, что мы увидим чуму, похожую на зомби, или вирус, который сможет получить полный контроль над действиями человека, неразумно недооценивать природу. Мы остаемся во власти многих патогенов, независимо от того, контролируется мозг или нет.