Статья на тему:

«Психогенетика»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

Рабочая программа дисциплины: 2

«Психогенетика». 2

1. Цель реализации программы: 2

2. Содержание. 3

Тема 1. Понятие психогенетики. 3

Лекция. 3

Тема 2. Наследственность и изменчивость. Наследственная патология и ее методы диагностирования. 9

Лекция. 9

Тема 3. Методы психогенетики. 15

Лекция. 15

Тема 4. Психогенетика сенсорных способностей двигательных функций и темперамента  17

Лекция. 18

Тема 5. Психогенетические исследования интеллекта. 24

Лекция. 24

Тема 6. Хромосомные нарушения. Хромосомные болезни. 34

Лекция. 34

Тема 7. Генные болезни. Методы генотерапии. 49

Лекция. 49

Тема 8. Болезни наследственной предрасположенности. 54

Лекция. 54

Тема 9. Профилактика наследственной патологии. Пренатальная диагностика. 56

Лекция. 56

3. Самостоятельная работа. 57

4. Вопросы для самоконтроля и подготовки к аттестации по дисциплине. 57

5. Литература. 58

6. Формы аттестации и оценочные материалы по дисциплине. 59

 

Рабочая программа дисциплины:

«Психогенетика»

1. Цель реализации программы: формирование системы знаний по основам генетики и роли генетических факторов в возникновении различных расстройств у человека.

2. Содержание

Тема 1. Понятие психогенетики

Психогенетика. Предмет психогенетики. История становлении психогенетики. Дифференциальная психология.

Лекция

Психогенетика - наука, раздел психологии, использующий данные генетики и генеалогический метод. Предметом психогенетики является взаимодействие наследственности - и среды в формировании межиндивидуальной вариантности психологических свойств человека (когнитивных и двигательных функций, темперамента). В последние годы активно развиваются две отрасли психогенетики: генетическая психофизиология, исследующая наследственные и средовые детерминанты биоэлектрической активности мозга, и генетика индивидуального развития. Основными методами психогенетики являются: популяционный, генеалогический, метод приемных детей — и метод близнецов. Полученные в психогенетике данные говорят в пользу того, что индивидуальные особенности психики — определяются наследственностью в значительной степени.

Предмет психогенетики. За более чем столетнюю историю своего развития психогенетика вошла в общую систему психологических знаний, обогатив методологический и методический аппарат общей психологии. Преимущественно это относится к тем дисциплинам, которые занимаются изучением проблем формирования и структуры индивидуальности.

Психогенетика (в англоязычной литературе традиционно используется название «Ьehavioral genetics» - генетика поведения) сформировалась как междисциплинарная область знаний, предметом изучения которой являются наследственные и средовые детерминанты вариативности психологических и психофизиологических функций человека. На современном этапе
развития цель большинства психогенетических исследований - определение относительного вклада генетических и средовых факторов в формирование индивидуально-психологических различий, а также изучение возможных механизмов, опосредующих генетические и средовые влияния на формирование разноуровневых свойств психики.

Несмотря на интенсивное развитие психогенетики как в теоретическом, так и в экспериментальном направлении, вопрос о генетической детерминации психологических особенностей донастоящего времени остается предметом острых дискуссий психологов, генетиков, философов, социологов. Так, ряд психологов и даже генетиков отрицают возможность влияния генетических факторов на нормальное поведение человека, его индивидуальность и интеллектуальные способности. Такое положение в немалой степени обусловлено тем, что конкретные психогенетические исследования потенциально могут привести к негативным социальным последствиям. Необходимо признать, что такие последствия (вплоть до принят ия В некоторых странах законодательных актов), к сожалению, действительно имели место в современной истории (исследования по евгенике в США и Великобритании первых десятилетий хх в., в Германии). Однако основное теоретическое положение психогенетики, в соответствии с которым фенотипическая (наблюдаемая, измеряемая) дисперсия психологических характеристик обусловлена генетическими и средовыми факторами, экспериментально подтверждено результатами огромного количества психогенетических исследований, проведенных в разных
странах мира. В психологии психогенетика является частью дифференциальной психологии и изучает роль наследственности и среды в формировании межиндивидуальной вариативности психологических и психофизиологических характеристик человека.

В генетике психогенетика (генетика поведения человека) является частью более широкой области — генетики поведения, объединяющей в себе, кроме психогенетики, генетику поведения животных и нейрогенетику.

Генетика поведения объединяет те разделы генетики, которые изучают наследственные основы любых проявлений жизнедеятельности животных и человека, в осуществлении которых принимают участие мозг и нервная система. Генетика поведения включает в себя все уровни изучения, начиная от молекулярного и нейронного, и кончая собственно психологическим.

Психогенетика является областью науки, возникшей на стыке психологии и генетики. Как часть психологии психогенетика принадлежит к более широкой области - психологии индивидуальных различий (дифференциальной психологии), которая, в свою очередь, является частью общей психологии. Дифференциальная психология занимается исследованием индивидуальных различий между людьми или группами людей. В сферу ее компетенции входит довольно широкий диапазон проблем (Егорова М.С., 1997). В частности, одной из задач дифференциальной психологии является изучение происхождения индивидуальных различий, а именно роли биологических и социальных причин их возникновения. Одним из направлений исследований в этой области является изучение роли наследственных и средовых факторов в формировании межиндивидуальной вариативности различных психологических и психофизиологических характеристик человека. Это и есть основной предмет психогенетики. Несомненно, психогенетику можно отнести к разряду дисциплин, составляющих естественно-научные основы психологии.
          Место психогенетики в генетике обозначить несколько сложнее. Генетика как наука изучает закономерности наследственности и изменчивости. Классификация областей генетики может осуществляться по различным принципам. Например, в основу может быть положен объект изучения (генетика растений, генетика микроорганизмов, генетика человека и т.д.). В этом случае психогенетика является частью генетики человека. В основу другого принципа классификации может быть положен уровень изучения (молекулярная генетика, цитогенетика, генетика популяций и т.д.), и тогда классическая психогенетика скорее может быть отнесена к популяционной генетике, поскольку изучает причины изменчивости психологических признаков (происхождение индивидуальных психологических различий в популяциях). Выделяют также определенные направления внутри крупных областей генетики, связанные с предметом изучения и поставленными задачами, например, сельскохозяйственная генетика, фармакогенетика, медицинская генетика и др. В этом отношении психогенетика является частью генетики поведения, включающей также генетику поведения животных и нейрогенетику. Если придерживаться классификации, опирающейся на выделение основных методов исследования, то психогенетика, скорее всего, может быть отнесена к сфере компетенции биометрической генетики, поскольку в основном имеет дело с количественными признаками и использует обширный арсенал средств математической статистики, разработанный биометриками. Вместе с тем все эти классификации достаточно условны, поскольку существует взаимодействие и взаимопроникновение отдельных областей генетики, как и в любой другой науке. Нужно отметить, однако, что в современной зарубежной научной литературе, которая выходит преимущественно на английском языке, термин "психогенетика" практически не употребляется. Для обозначения этой научной дисциплины обычно используется название "генетика поведения человека" ("human behavioral genetics"). Некоторое время назад, особенно в немецкоязычной литературе, можно было встретить и иные обозначения. Например, в 1969 г. вышло руководство по генетике человека под редакцией П.Е. Беккера, одна из глав которого называлась "Humangenetische Psychologie" (Bracken H., 1969), что вполне допустимо перевести на русский язык как "психогенетика". В 1982 г. была опубликована книга немецкого психогенетика Ф. Вайса (Weiss V., 1982), в которой интересующая нас область знаний прямо обозначена как "психогенетика" (Psychogenetik).
          В отечественной психологии для обозначения дисциплины в высшей школе прочно закрепилось название "психогенетика". В научной и учебной литературе можно встретить наряду с термином "психогенетика" также и термины "генетика поведения" или "генетика поведения человека", которые часто употребляются как синонимы. Однако за названием науки стоит и определенное содержание. Прежде чем определить, каково будет содержание излагаемого здесь курса, необходимо понять, что вкладывается в само понятие поведения в отечественной и зарубежной психологии.
          Если заглянуть в различные словари и справочники, то в большинстве из них мы не найдем четкого единого определения, что такое поведение. Во втором издании "Большого толкового психологического словаря" А. Ребера 1995 г., переведенного на русский язык и изданного в нашей стране в 2001 г., поведение кратко определяется как "родовой термин, охватывающий действия, деятельность, реакции, движения, процессы, операции и т.д., то есть любую измеряемую (курсив наш) реакцию организма". Однако дальнейшие рассуждения автора по поводу определения понятия "поведение" приводят его к заключению, что в настоящий момент "имеется конфликт между, с одной стороны, настоятельной потребностью сохранить психологию объективной и точной и, с другой - расширять ее область, изучая познание и нейропсихологию, чтобы объяснить то, что делают организмы". Автор полагает, что сам термин "поведение" в психологии "был случайным. Сегодня он употребляется в таком значении, которое отражает теоретическую точку зрения того, кто его использует, и сейчас уже нельзя сказать, что у него есть четкая область определения". В своем предисловии к учебнику "Психогенетика" (1999) И.В. Равич-Щербо, один из ведущих специалистов в этой области, основатель первой в нашей стране лаборатории психогенетики, уделяет значительное внимание проблеме названия науки и различным толкованиям понятия "поведение". Автор подчеркивает неправомерность отождествления психологии с наукой о поведении и считает, что область знаний, которую можно было бы назвать психологической генетикой, правильнее именовать психогенетикой, а не генетикой поведения человека, как это принято на Западе.

Таким образом, интересующая нас область науки в нашей стране не всегда обозначается одинаково. Нам кажется, что в этом нет большой беды. По-видимому, нет смысла отказываться от принятого у нас названия учебного курса "Психогенетика": оно емко, кратко и хорошо обозначает область предмета. Что касается области науки, то здесь можно иметь различные точки зрения. Строго говоря, при современном уровне интеграции науки, следовало бы принять то обозначение, которое является общепризнанным, чтобы не разговаривать на разных языках, однако для "внутреннего" употребления привычный для нас термин "психогенетика" следует сохранить, но договориться, какое содержание будет стоять за этим наименованием.
          Совершенно очевидно, что принятое во всем мире название одной из областей генетики - "Генетика поведения" ("behavioral genetics") - это родовое название. В него входят все разделы генетики, занятые изучением тех проявлений жизнедеятельности животных и человека, в осуществлении которых принимает участие мозг и нервная система. Все эти проявления объединяются общим термином "поведение". Таким образом, генетика поведения в целом включает в себя все уровни изучения, начиная от молекулярного и нейронного и кончая собственно психологическим. Если исходить из такого понимания, то психологическая генетика (психогенетика) является частью генетики поведения и охватывает лишь психологический уровень изучения. Что же входит в этот уровень? Думается, что определить это непросто, подобно тому, как непросто определить, что такое поведение. Нам кажется, что наиболее конструктивным решением проблемы будет сочетание принятого в нашей стране названия "психогенетика" с тем содержанием, которое в мировой науке вкладывается в название "генетика поведения человека". Современная же генетика поведения человека охватывает чрезвычайно широкий круг проблем. Она имеет дело со всеми уровнями изучения наследственности, начиная с молекулярного и кончая популяционным, использует в качестве моделей эксперименты с животными, занимается проблемами наследственности не только нормальных психологических характеристик, но и различных психических заболеваний и отклоняющегося поведения, изучает среду развития и действие генов в процессе развития, пытается найти и локализовать на хромосомах главные гены, управляющие поведением, и еще многое другое. Обо всем этом мы и попытаемся рассказать на страницах данного учебника.

Тема 2. Наследственность и изменчивость. Наследственная патология и ее методы диагностирования

Основные понятия современной генетики. Наследственность. Изменчивость. Наследственная патология. Методы диагностики.

Лекция

Представления о том, что для живых существ характерны наследственность и изменчивость, сложились еще в древности. Было замечено, что при размножении организмов из поколения в поколение передается комплекс признаков и свойств, присущих конкретному виду (проявление наследственности). Однако столь же очевидно и то, что между особями одного вида существуют некоторые различия (проявление изменчивости).

Знание о наличие этих свойств использовалось при выведении новых сортов культурных растений и пород домашних животных. Исстари в сельском хозяйстве применялась гибридизация, т. е. скрещивание организмов, отличающихся друг от друга по каким-либо признакам. Однако до конца XIX в. такая работа осуществлялась методом проб и ошибок, поскольку не были известны механизмы, лежащие в основе проявления подобных свойств организмов, а существовавшие на этот счет гипотезы имели чисто умозрительный характер.

В 1866 г. вышел в свет труд Грегора Менделя, чешского исследователя, «Опыты над растительными гибридами». В нем были описаны закономерности наследования признаков в поколениях растений нескольких видов, которые Г. Мендель выявил в результате многочисленных и тщательно выполненных экспериментов. Но его исследование не привлекло внимания современников, не сумевших оценить новизну и глубину идей, опередивших общий уровень биологических наук того времени. Лишь в 1900 г., после открытия законов Г. Менделя заново и независимо друг от друга тремя исследователями (Г. де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Австрии), начинается развитие новой биологической науки — генетики, изучающей закономерности наследственности и изменчивости. Грегора Менделя справедливо считают основоположником этой молодой, но очень бурно развивающейся науки.

Основные понятия современной генетики.

Наследственностью называется свойство организмов повторять в ряду поколений комплекс признаков (особенности внешнего строения, физиологии, химического состава, характера обмена веществ, индивидуального развития и т. д.).

Изменчивость — явление, противоположное наследственности. Она заключается в изменении комбинаций признаков или появлении совершенно новых признаков у особей данного вида.

Благодаря наследственности обеспечивается сохранение видов на протяжении значительных промежутков (до сотен миллионов лет) времени. Однако условия окружающей среды меняются (иногда существенно) с течением времени, и в таких случаях изменчивость, приводящая к разнообразию особей внутри вида, обеспечивает его выживание. Какие-то из особей оказываются более приспособленными к новым условиям, это и позволяет им выжить. Кроме того, изменчивость позволяет видам расширять границы своего местообитания, осваивать новые территории.

Сочетание двух указанных свойств тесно связано с процессом эволюции. Новые признаки организмов появляются в результате изменчивости, а благодаря наследственности они сохраняются в последующих поколениях. Накапливание множества новых признаков приводит к возникновению других видов

Виды изменчивости

Различают наследственную и ненаследственную изменчивость.

Наследственная (генотипическая) изменчивость связана с изменением самого генетического материала. Ненаследственная (фенотипическая, модификационная) изменчивость — это способность организмов изменять свой фенотип под влиянием различных факторов. Причиной модификационной изменчивости являются изменения внешней среды обитания организма или его внутренней среды.

Норма реакции

Это границы фенотипической изменчивости признака, возникающей под действием факторов внешней среды. Норма реакции определяется генами организма, поэтому норма реакции по одному и тому же признаку у разных индивидов различна. Размах нормы реакции различных признаков также варьирует. Те организмы, у которых норма реакции шире по данному признаку, обладают более высокими адаптивными возможностями в определенных условиях среды, т. е. модификационная изменчивость в большинстве случаев носит адаптивный характер, и большинство изменений, возникших в организме при воздействии определенных факторов внешней среды, являются полезными. Однако фенотипические изменения иногда утрачивают приспособительный характер. Если фенотипическая изменчивость клинически сходна с наследственным заболеванием, то такие изменения называются фенокопией.

Комбинативная изменчивость

Связана с новым сочетанием неизменных генов родителей в генотипах потомства. Факторы комбинативной изменчивости.

1.Независимое и случайное расхождение гомологичных хромосом в анафазе I мейоза.

2.Кроссинговер.

3.Случайное сочетание гамет при оплодотворении.

4.Случайный подбор родительских организмов.

Мутации

Это редкие, случайно возникшие стойкие изменения генотипа, затрагивающие весь геном, целые хромосомы, части хромосом или отдельные гены. Они возникают под действием мутагенных факторов физического, химического или биологического происхождения.

Мутации бывают:

1)  спонтанные и индуцированные;

2)  вредные, полезные и нейтральные;

3)  соматические и генеративные;

4)  генные, хромосомные и геномные.

Спонтанные мутации — это мутации, возникшие ненаправленно, под действием неизвестного мутагена.

Индуцированные мутации — это мутации, вызванные искусственно действием известного мутагена.

Хромосомные мутации — это изменения структуры хромосом в процессе клеточного деления. Различают следующие виды хромосомных мутаций.

1.Дупликация — удвоение участка хромосомы за счет неравного кроссинговера.

2.Делеция — потеря участка хромосомы.

3.Инверсия — поворот участка хромосомы на 180°.

4.Транслокация — перемещение участка хромосомы на другую хромосому.

Геномные мутации — это изменение числа хромосом. Виды геномных мутаций.

1.Полиплоидия — изменение числа гаплоидных наборов хромосом в кариотипе. Под кариотипом понимают число, форму и количество хромосом, характерные для данного вида. Различают нуллисомию (отсутствие двух гомологичных хромосом), моносомию (отсутствие одной из гомологичных хромосом) и полисомию (наличие двух и более лишних хромосом).

2.Гетероплоидия — изменение числа отдельных хромосом в кариотипе.

Генные мутации встречаются наиболее часто.

Причины генных мутаций:

1)  выпадение нуклеотида;

2)  вставка лишнего нуклеотида (эта и предыдущая причины приводят к сдвигу рамки считывания);

3)  замена одного нуклеотида на другой.

Передача наследственных признаков в ряду поколений особей осуществляется в процессе размножения. При половом — через половые клетки, при бесполом наследственные признаки передаются с соматическими клетками.

Единицами наследственности (ее материальными носителями) являются гены. В функциональном отношении конкретный ген отвечает за развитие какого-то признака. Это не противоречит тому определению, которое мы давали гену выше. С химической точки зрения ген - участок молекулы ДНК. Он содержит генетическую информацию о структуре синтезируемого белка (т. е. последовательности аминокислот в белковой молекуле). Совокупность всех генов в организме определяет совокупность конкретных белков, синтезируемых в нем, что в конечном счете приводит к формированию специфических признаков.

У прокариотной клетки гены входят в состав единственной молекулы ДНК, а у эукариотной - в молекулы ДНК, заключенные в хромосомах. При этом в паре гомологичных хромосом в одних и тех же участках располагаются гены, отвечающие за развитие какого-то признака (например, окраска цветка, форма семян, цвет глаз у человека). Они получили название аллельных генов. В одну пару аллельных генов могут входить либо одинаковые (по составу нуклеотидов и определяемому ими признаку), либо отличающиеся гены.

Понятие «признак» связано с каким-то отдельным качеством организма (морфологическим, физиологическим, биохимическим), по которому мы можем отличить его от другого организма. Например: глаза голубые или карие, цветки окрашенные или неокрашенные, рост высокий или низкий, группа крови I(0) или II(A) и т. д.

Совокупность всех генов у организма называется генотипом, а совокупность всех признаков — фенотипом.

Фенотип формируется на базе генотипа в определенных условиях внешней среды в ходе индивидуального развития организмов.

Как свидетельствует многолетний опыт лечебных учреждений стран всего мира, при всех хронических или рецидивирующих заболеваниях в определенной мере присутствует генетический компонент. По данным за­рубежных авторов, приблизительно у 25 % больных этого профиля, нахо­дящихся на стационарном лечении, выявляется наследственная патология.

Это обстоятельство должен помнить врач любой специальности и ис­пользовать достижения медицинской генетики для улучшения профилак­тики, диагностики и лечения заболеваний.

Большую помощь врачам-практикам в профилактике наследственных заболеваний оказывает медико-генетическое консультирование. Это пре­жде всего консультация врача-генетика о возможном риске возникновения заболевания среди членов семьи. Таким образом, основная задача медико-генетического консультирования - прогноз здорового потомства.

Медико-генетические консультации в своей деятельности используют такие методы медицинской генетики:

Генеалогический метод - сбор данных о родословной больного и ана­лиз этих данных, что позволяет проследить развитие болезни или выявить ее отдельный признак у членов семьи; уточнить наследственную природу заболевания, тип наследования и т.п.

Цитогенетический метод используется для диагностики хромосом­ных заболеваний, синдромов.

Биохимический метод используется для уточнения болезней обмена и выявления внешне здоровых носителей мутированного гена.

Метод антенатальной диагностики - определение наследственных за­болеваний плода, находящего в утробе матери. Во время беременности сро­ком 14-16 нед путем амниоцентеза берут околоплодную жидкость для био­химического и цитогенетического исследования если у плода определяют признаки заболевания, то беременность можно прервать.

5.  Популяционно-статистический метод используется для количественной оценки риска и тина наследственности во время обследования популяции.

Используют также близнецовый метод, метод моделирования наслед­ственных болезней, биопсию мышц, ЭМГ.

Степень риска, которую определяют врачи-генетики, может быть раз­ной. Для этого необходимо иметь данные о типе наследования заболевания, пенетрантности мутантного гена. Рекомендации относительно деторождаемости следует давать с большой осторожностью, оставляя последнее слово за родителями. Врач лишь дает объективную информацию.

Задача медицинской генетики: выявление и учет наследственных заболе­ваний; выявление и изучение мутантных факторов; выявление первичного биохимического продукта дефектного гена; дифференциальная диагностика наследственных заболеваний и их фенокопий.

Тема 3. Методы психогенетики

Генеалогический метод. Метод приемных детей. Близнецовый метод.

Лекция

Эта группа методов направлена на выделение факторов среды и наследственности в индивидуальных вариациях психологических качеств.

Генеалогический метод – метод исследования семей, родословных, который использовался Ф. Гальтоном при написании книги «Наследственный гений». Посылкой для использования метода служит следующее положение: если некоторый признак является наследственным и кодируется в генах, то чем ближе родство, тем выше сходство между людьми по этому признаку. Поэтому в генеалогическом методе обязательно используется информация о родственниках первой степени родства, образующих нуклеарную семью (это пары родитель –  потомок и сиблинг – сиблинг). Только они имеют в среднем 50% общих генов. По мере уменьшения степени родства в (предположительно) наследуемых качествах должно проявляться меньше сходства.

Существуют определенные правила составления генеалогических древ, символы и обозначения. Человек, ради которого составляется древо, называется пробандом (нем. der Proband – испытуемый). Члены родословной располагаются по строкам, соответствующим поколениям, от ранних к более поздним; дети также располагаются внутри одной строки по порядку рождения.

Для задач психодиагностических и психотерапевтических иногда используют вариант генеалогического метода, называемый генограммой, в котором, наряду с отношениями родства, фиксируют отношения психологической близости (тесные – отдаленные), конфликтности, а также семейные сценарные установки. Генограмма составляется по крайней мере для семьи в пределах трех поколений и позволяет уточнить психологический контекст жизни человека (в этом случае можно говорить уже и о социальной наследуемости).

Метод приемных детей состоит в том, чтобы в исследование включить детей, максимально рано отданных на воспитание биологически чужим родителям-воспитателям, приемных и биологических родителей. Поскольку с биологическими родителями дети имеют 50% общих генов, но не имеют общих условий жизни, а с приемными, напротив, не имеют общих генов, но разделяют средовые характеристики жизни, то возможно разведение качеств, обусловленных наследственностью и средой. Интересующий признак изучается попарно (ребенок – биологический родитель, ребенок – приемный родитель). Мера сходства указывает на природу качества.

Несмотря на многочисленные критические замечания по поводу операциональной валидности метода, в настоящее время он признан наиболее чистым в психогенетике.

Близнецовый метод использовался Э. Торндайком, Р. Заззо. Среди близнецов выделяют монозиготных (развившихся из одной яйцеклетки и потому обладающих идентичными генными наборами) и дизиготных (по своему генному набору аналогичных обычным братьям и сестрам, с той только разницей, что родились одновременно).

Метод контрольных близнецов состоит в сравнении внутрипарно монозиготных и дизиготных близнецов.

Метод близнецовой пары, заключается в изучении распределения ролей и функций внутри близнецовой пары, нередко образующей замкнутую социально-психологическую систему, включающую каждого из близнецов в качестве подсистемы, в силу чего близнецы образуют так называемую «совокупную личность».

Метод контрольного близнеца состоит в том, что на одного из близнецов оказывают формирующее воздействие, а на другого – нет, и фиксируют время появления навыка. Если в конечном счете навык проявляется одновременно, это может быть отнесено за счет фактора созревания. Подобные эксперименты в области приучения годовалых детей к горшку и выработки навыка хождения по лестнице описаны Т. Бауэром.

Метод разлученных монозиготных близнецов используется в условиях социальных катаклизмов, когда в силу обстоятельств близнецы оказываются в существенно разных средовых условиях. Сходство качеств связывается с фактором наследственности, различие – с фактором среды.

Тема 4. Психогенетика сенсорных способностей двигательных функций и темперамента

Вкусовые ощущения. Обоняние. Зрение. Слух. Другие сенсорные системы. Двигательные функции. Психогенетика темперамента.

Лекция

Роль генетических и средовых факторов в формировании мира ощущений человека. Индивидуальная специфика развития ощущения и восприятия. Вкус и обоняние. Зрение. Слух. Другие сенсорные системы.

Индивидуальная специфика развития внимания и памяти. Индивидуальная специфика мышления. Дифференциальные характеристики воображения. Генетика эмоций. Природа эмоций. Ранние проявления эмоций у человека. Индивидуальные особенности эмоциональных реакций, предпочтений и стилей.

Наследуемость сложных поведенческих навыков. Наследуемость двигательных характеристик, регистрируемых с помощью стандартизованных двигательных проб (теппинг, время сенсомоторной реакции). Изучение физиологических систем обеспечения мышечной деятельности. Изучение наследуемости двигательной активности на нейрофизиологическом уровне. Потенциалы мозга, связанные с движением (ПМСД) и их наследуемость. Изменение наследуемости ПМСД в зависимости от структуры двигательного акта.

Ориентировочная и оборонительная реакции - функциональные системы с противоположными целями. Применение близнецового метода. Детерминанты изменчивости двигательных функций.

1. Индивидуальная специфика развития ощущения и восприятия.

2. Индивидуальная специфика развития внимания и памяти.

при развитии нервной системы имеются критические периоды, когда принципиально важную роль играют сенсорные воздействия из окружающего мира, без которых невозможно правильное формирование нервных механизмов восприятия. Генетические программы развития реализуются таким образом, что в них предусмотрен учет воздействий из окружающей среды.

при развитии нервной системы имеются критические периоды, когда принципиально важную роль играют сенсорные воздействия из окружающего мира, без которых невозможно правильное формирование нервных механизмов восприятия. Генетические программы развития реализуются таким образом, что в них предусмотрен учет воздействий из окружающей среды.

Вкусовые ощущения.

Во вкусовой сенсорной системе традиционно выделялись 4 категории ощущений - кислого, горького, соленого и сладкого вкуса.

Различия в восприятии вкусовых ощущений могут быть весьма велики. Креатин одним людям кажется горьким, другим - безвкусным. Бензоат натрия при определенных концентрациях одним людям кажется сладким, другим - соленым, а третьим - горьким! Это чисто качественные отличия восприятия, но если обратиться к количественным характеристикам, то и здесь также обнаруживается поразительное разнообразие. Так, например, отмечались 100-кратные различия в пороговых концентрациях таких простых веществ как NaCl, KC1, НС1. Рихтер наблюдал детей, которым 20% -ный раствор сахара казался безвкусным. Кстати, существуют определенные закономерности в изменении вкусовой чувствительности с возрастом. У детей пороги выше, затем они понижаются и в старости снова начинают увеличиваться. Врожденные дефекты вкуса могут имет. ь и более грубый характер, например, описана семейная дизантономия - синдром, характеризующийся целым рядом нарушений, в том числе полным отсутствием вкусовых сосочков и луковиц.

В целом следует отметить, что анализ индивидуальных различий вкусового восприятия показывает значительное разнообразие ощущений. Особенности вкуса, конечно, в первую очередь влияют на предпочтения в выборе пищи. Например, было показано, что высокая чувствительность к горькому коррелирует с повышенной разборчивостью в отношении пищи.

Обоняние.

С обонянием у млекопитающих связано и половое поведение, в частности выбор партнера. Оказалось, что мыши предпочитают спариваться с партнером, который отличается по данному набору генов. Биологический смысл данного явления очевиден - у потомства будет более разнообразный набор этих генов, а значит, иммунная система будет функционировать эффективнее. Ученые сделали заключение, что женщины могут ощущать генетические отличия по запаху, причем отличия могут заключаться в единичных генах. Женщины: нет запахов, предпочитаемых всеми одинаково; предпочитают запахи тех мужчин, чьи Я1Л-гаплотипы похожи на их собственные, но не идентичны им. При этом выбор основывался на генах, полученных ими от отца. Те гены, которые эти женщины получили от матери, не оказывали влияния на предпочтение мужских запахов.

В отношении обоняния наблюдаются еще более выраженные различия б восприятии. Описан целый ряд мутаций, приводящих к полной аносмии - неспособности воспринимать запахи. Так, на Фарерских островах в нескольких поколениях наблюдалась семейная аносмия, передававшаяся по наследству Индивидуальные различия в отношении обоняния поразительно велики. Пороговые значения концентрации веществ для разных людей могут различаться в 1000 раз, даже внутрисемейные отличия чувствительности могут достигать 5-кратных.

Существует и общее понижение чувствительности к запахам - так называемая гипосмия. Она сопровождает некоторые заболевания, например поджелудочной железы, а также болезнь Паркинсона.

Зрение.

В развитии зрительной сенсорной системы принимает участие огромное число генов. Описан целый ряд мутаций, которые приводят к очень тяжелым нарушениям, например атрофии зрительного нерва. Наряду с мутациями, вызывающими очень тяжелые последствия, имеется ряд мутаций, приводящих к специфическим изменениям восприятия. Особенно интересны нарушения цветовосприятия или различные варианты цветовой слепоты (дальтонизма). Поскольку рецессивные мутации, находящиеся на Х-хромосоме, у мужчин сразу проявляются в фенотипе, то цветовая слепота этого типа намного чаще встречается у мужчин, чем у женщин. цветовая слепота у женщин с синдромом Шереше веко го-Тернера встречается так же часто, как и у мужчин. В целом получается, что у 8,8% мужчин имеются те или иные генетически обусловленные нарушения цветовосприятия.

Одним из наиболее показательных примеров воздействия среды, способного повлиять на работу органов зрения, является нарушение работы палочек в результате нехватки витамина А, необходимого для образования зрительного пигмента родопсина. Возникает болезнь, именуемая курипой, или ночной, слепотой, при которой больные утрачивают способность видеть в сумерках. Если недостаток витамина А продолжается длительное время, то это может привести к разрушению наружных сегментов фоторецепторов и к полной слепоте.

Слух.

Описано большое количество мутаций, приводящих к полной или частичной глухоте. Некоторые из них демонстрируют четкое доминантное наследование. Так, у нескольких семей наблюдалась невосприимчивость к низким частотам. Другие признаки - речь, умственное развитие, функция вестибулярной системы - были в норме, восприятие тональных посылок частотой 2000 Гц также не отличалось от нормального. Предполагается, что причиной такого дефекта могло быть избирательное нарушение верхушки улитки во внутреннем ухе. Встречается и глухота к средним тонам. Сообщалось о семье, и которой у матери и у трех из шести ее детей наблюдалось отсутствие восприятия частот от 500 до 4000 Гц. Как доминантный признак наследуется и глухота к высоким топам, описанная в четырех поколениях у одного семейства мормонов. Встречается даже односторонняя глухота! Была исследована одна семья, в которой четверо детей из восьми были глухи на одно ухо, такой же дефект был у матери, у ее отца и сестры.

Около 10% нормальных индивидов в популяции являются носителями того или иного гена, связанного с глухонемотой.

В то же время ряд физиологических характеристик нормальной слуховой системы отличается высокой степенью стабильности. При этом индивидуальная изменчивость, связанная с разнообразием генотипов, очень невелика.

Другие сенсорные системы.

Врожденные дефекты в других сенсорных системах, например в соматической или проприоцептивяой, как правило, связаны с целым рядом патологических изменений. Например, описана врожденная анальгезия, т.е. нечувствительность к боли, при которой наряду с полным отсутствием болевых ощущений была существенно ослаблена тактильная и температурная чувствительность, отсутствовали сухожильные рефлексы.

Двигательные функции.

Как правило, оценки наследуемости сложных поведенческих навыков получаются довольно низкими. Например, при оценке почерка монозиготных близнецов, как разлученных, так и воспитывавшихся вместе, обнаружено очень небольшое количество пар с совпадавшими характеристиками (5-15%). Коэффициент наследуемости для сложных двигательных функций резко падает по мере их развития (как в случае выработки почерка), поскольку индивидуальные различия здесь в неизмеримо большей степени связаны с особенностями индивидуальной тренировки, чем с изменчивостью генотипов.

Возьмем в качестве примера музыкальную деятельность, которая, с одной стороны, представляет собой реализацию сложнейших приобретенных моторных программ, а с другой стороны, предполагает развитие весьма тонких сенсорных способностей.

Изучение наследуемости музыкальных способностей (оценка давалась по 8 параметрам) дало любопытные результаты. Если испытуемые никогда не брали уроков музыки и не упражнялись в игре на музыкальных инструментах, то значения коэффициента наследуемости были довольно высокие. Но показатели наследуемости сразу уменьшались, если исследовалась группа людей, хоть в какой-то степени обучавшихся музыке.

Психогенетика темперамента

В современной психогенетике речь чаще идет о характеристиках личности, поскольку понятие темперамент, особенно в зарубежной литературе, в настоящее время связывается главным образом с типом эмоциональных реакций (особенно их выражением), а также с характерными или привычными склонностями личности.

В качестве метода выявления основных особенностей личности весьма популярен подход определения пяти факторов, так называемой "большой пятерки" (Big Five).

Экстраверсия (extroversion). Даются оценки интроверсии-экстраверсии, общительности-нелюдимости, уверенности-застенчивости.

Способность к согласию (agreeableness). Оценивается уступчивость-неуступчивость, дружелюбность-безразличие к другим, послушность-враждебность.

Добросовестность (conscientiousness). Это самый неопределенный фактор.

Нейротицизм (neuroticism). Выясняется уровень эмоциональной стабильности, приспособляемости-тревожности, зависимости-независимости.

Откровенность, прямота (openness). Определяются легкость приспособляемости - подчинение, непослушность - покорность.

При анализе наследуемости отдельных компонентов этого списка самые высокие значения были получены для экстраверсии (0,49) и откровенности (0,45), а наименьшие - для способности к согласию (0,35) и добросовестности (0,38). Для всех показателей значение вклада общей среды в изменчивость оказалось близким к нулю (от 0,02 до 0,11). Можно сделать вывод, что в изменчивости личностных характеристик основную роль играют индивидуальные средовые эффекты либо генотип-средовые взаимодействия.

При изучении симптомов тревожности и боязливости (компонента эмоциональности, называемого нейротицизмом по другим методикам) было обнаружено, что примерно половина наблюдавшейся изменчивости может быть отнесена на счет генетических факторов. Эти данные были получены на основе опросов монозиготных близнецов, как воспитанных вместе, так и разлученных. В исследованиях, в которых кроме самоотчетов привлекались оценки поведения, данные сверстниками, были получены сходные результаты.

Тема 5. Психогенетические исследования интеллекта

Коэффициент интеллекта (IQ). Различия в коэффициенте интеллекта между группами людей. Изменения наследуемости коэффициента интеллекта с возрастом. Вербальные способности. Одаренность. Талант. Экстраординарные способности у обычных людей.

Лекция

Коэффициент интеллекта (IQ) представляет собой наиболее интенсивно изучавшийся в психогенетических исследованиях психологический показатель. Различия в умственных способностях человека очевидны, они могут быть очень значительными, но насколько точно они отражаются в психометрических показателях? Использование тестов, иногда чрезмерное, приводит к достаточно серьезным противоречим, поскольку до сих пор неизвестно, что имеет отношение к интеллекту человека, а что нет. Обычно подчеркивают важность таких свойств, как способность к обучению и адаптации. В последнее время добавилось понятие способностей понимать и контролировать себя самого. Очень важно помнить, что в этих исследованиях изучается "психометрический интеллект", который показывает различия между людьми в выполнении тестов.

Общий, или генеральный фактора (g) интеллекта. Природа этого общего фактора всегда была предметом споров. Некоторые считали фактор g эпифеноменом, порожденным связью общих когнитивных задач с лингвистическими навыками и культурными знаниями. Другие исследователи объясняли фактор g тем, что тесты зависят от вовлечения общих мозговых ресурсов, представляемых либо просто как структуры мозга, либо как некие когнитивные модули. Иными словами, имеется некий набор генов, определяющий свойства общего фактора g. Эти трактовки не исключают друг друга. Так, очевидно, что точки зрения Дженсена и Пломина могут быть приняты обе, если представить себе, что генетически обусловленные задатки касаются как раз скорости и эффективности работы нейрональных сетей.

Вопрос о том, насколько общий фактор g может быть предопределен генетическими причинами, был предметом многих исследований. Все они приводят к выводу, что генетические факторы играют большую роль в определении g. Оценки коэффициента наследуемости для общего фактора g варьируют от 40 до 80%; в целом можно считать, что, как минимум, половина наблюдаемой изменчивости g связана с генотипической изменчивостью. С возрастом коэффициент наследуемости растет (до 60% у взрослых).

Другая точка зрения на интеллект - интеллект как сумма отдельных способностей. Часть исследователей (Гилфорд, Терстоун) вообще утверждали, что генеральный фактор не выявляется, а имеется широкий спектр узких способностей, не коррелирующих друг с другом. Коэффициент интеллекта тем самым представляет собой некую сумму отдельных способностей. Выделялось до 120 таких специфичных способностей.

Современная концепция иерархии интеллектуальных способностей в какой-то мере объединяет эти противоречивые точки зрения. С одной стороны, несомненно наличие общего фактора (g), который составляет, таким образом, некоторое "ядро" интеллектуальных способностей (первый уровень). Экспериментально это подтверждается значительной корреляцией в успешности решения тестов, позволяющих оценить различные ментальные способности. Считается, что общий фактор обусловливает около 50% наблюдающейся в популяции изменчивости по способностям к решению широкого набора различных тестов.

С возрастом коэффициент интеллекта изменяется незначительно, обнаруживая высокую стабильность на протяжении многих десятков лет. Отдельные способности могут изменяться в разной степени, некоторые демонстрируют определенный рост (словарные, общие знания, определенные навыки), другие постепенно снижаются по мере старения, например, способность к абстрактным рассуждениям, память, скорость обработки информации. Последний фактор особенно важен, поскольку имеются данные, показывающие, что наблюдаемые изменения когнитивных процессов при старении в основном связаны со снижением скорости переработки информации. Результаты тестов по определению психометрического интеллекта обладают довольно значительной прогностической ценностью в некоторых сферах человеческой деятельности, прежде всего в отношении образования и профессиональных достижений. Существует умеренно сильная позитивная корреляция (до 0,5) между коэффициентом интеллекта и последующими успехами в образовании, профессиональной карьере, заработках, воспитании детей.

Различия в коэффициенте интеллекта между группами людей

Исследования по психогенетике интеллекта затрагивают целый спектр социальных и политических вопросов. До сих пор имеется тенденция рассматривать природу человека как бесконечно пластичную, способную к любым изменениям благодаря социальным воздействиям. "Для чудовищного расистского общества генетика поведения является еще одним способом сказать, что проблемы людей - это их собственная вина, поскольку у них "плохие гены"" (Breggin, 1994) - это высказывание, инкриминирующее современной генетике обслуживание политических интересов, удивительно перекликается с обвинениями, выдвигавшимися против нее в Советском Союзе. Тогда также считали, что человек является "продуктом" общественных отношений, которого можно перевоспитать в кого угодно.

Еще более деликатная область исследований - это оценка межэтнических различий. Между различными популяциями людей могут обнаруживаться определенные генетические отличия, в том числе и касающиеся поведения. Что касается коэффициента интеллекта, то здесь наиболее известно различие между белым и негритянским населением США (рис.9.1). В свое время (в 70-е гг. XX в.) публикация данных о том, что средние значения коэффициента интеллекта этих групп отличаются на 15 баллов, вызвала скандал в обществе ("скандал Дженсена"). Ученых обвиняли в реакционности, расизме, фальсификации данных и т.п.

Попытки объяснить эту разницу социальными причинами или культурными отличиями выглядят резонно, однако целый ряд данных показывает, что не все так просто. У американских индейцев не обнаруживается таких отличий в IQ от белого населения, а у метисов его значения даже выше, чем у белых. Различия в IQ остаются и при воспитании детей-негров в семьях белых приемных родителей. Отвечая на обвинения в расизме, видный генетик Добжапский писал, что те, кто отрицает значимость или существование генетических различий между людьми, не понимают или забывают, что человеческое разнообразие есть наблюдаемое природное явление, тогда как равенство - этическая заповедь.

Следует также напомнить, что речь идет все-таки о способностях к решению определенных тестов, а не об интеллекте как таковом. Кроме того, независимо от конкретных значений коэффициента наследуемости тех или иных признаков основной задачей психогенетики как раз и является выявление тех условий среды, которые являются оптимальными для развития определенных генотипов. В идеале это позволит, зная генетические особенности личности, определить оптимальные условия ее развития (воспитания, образования и пр.).

Психогенетика интеллект темперамент двигательный

При исследовании монозиготных близнецов, выросших порознь, обнаружена высокая степень корреляции коэффициента интеллекта (в пределах 0,64-0,78). Оценка наследуемости (в широком смысле, т.е. с учетом всех генетических факторов) в этих работах составила 0,75.

Согласно некоторым другим подсчетам, наследуемость этого коэффициента оценивается в 0,50, вклад общей среды 0, 20-0,30, а остальная часть фепотипической дисперсии приходится на индивидуальные средовые воздействия и ошибку измерения (Chipuer et al., 1990; Loehlin, 1989).

Прямая оценка влияния общей среды возможна в исследованиях приемных детей. Если вычислить корреляцию по коэффициенту интеллекта между родными и неродными детьми, воспитанными в одной семье, то она составляет только 0,04 (данные четырех исследований, полученные уже на взрослых). Другие данные показывают, что в раннем детстве имеется небольшая корреляция между IQ генетически неродных детей, воспитывающихся в одной семье. Причем с возрастом, несмотря на увеличение длительности совместного воспитания, происходит падение корреляции практически до нуля. Эти данные показывают отсутствие влияния общей семейной среды на наблюдаемую изменчивость умственных способностей.

Корреляция IQ между детьми и их биологическими родителями во всех исследованиях была существенно выше, чем между приемными детьми и усыновителями (0,35-0,40 против 0,15). Очень интересные данные были получены в лонгитюдных исследованиях. Если в раннем детстве фиксируется небольшая корреляция IQ приемных детей и усыновителей, то начиная с 7 лет усиливается сходство между уровнем интеллекта приемных детей и их биологических родителей, а корреляция "приемные дети-усыновители" падает. При низких значениях коэффициента интеллекта у биологических родителей усиление сходства "приемные дети-биологические родители" достигается за счет снижения IQ у детей. Кроме того, было отмечено, что на это снижение не влиял социально-экономический статус усыновителей.

Самое репрезентативное исследование IQ было основано на данных призыва на военную службу в Дании (Teasdale, Owen, 1984). Все мужчины независимо от годности к службе выполняли тест по оценке интеллекта. Корреляция результатов тестирования среди родных детей, выросших вместе, составила 0,52, у родных детей, выросших в разных семьях, - 0,47, для сводных братьев и сестер, выросших порознь, этот показатель не превышал 0,22, а для приемных детей, выросших в одной семье, - 0,02. Таким образом, результаты указывают на высокую наследуемость и на незначительное влияние общей среды.

Изменения наследуемости коэффициента интеллекта с возрастом

Увеличение наследуемости по мере взросления противоречит предположениям о том, что с возрастом все большую роль для возникновения индивидуальных различий играет воздействие среды. По мере взросления и перехода от детства к взрослому состоянию наблюдается постепенное снижение практически до нуля вклада общей (разделенной) среды в наблюдаемую изменчивость IQ. Вклад индивидуальной среды остается сравнительно значимым для всех возрастов.

Вербальные способности

Значения коэффициента наследуемости вербальных способностей превосходят показатели для невербального интеллекта. Получается, что невербальные способности более чувствительны к влияниям среды. Значения коэффициента наследуемости для памяти на словесные стимулы оказались намного ниже (зрительные стимулы - 0,38; слуховые стимулы - 0,37).

Воздействия среды и коэффициент интеллекта.

Поиски факторов, относящихся к средовым влияниям, которые могли бы повлиять на коэффициент интеллекта, дали относительно немного сведений. Подавляющее большинство работ указывает на незначительность влияния общей (разделенной) среды. Что касается индивидуальных средовых влияний, то большинство так или иначе сказывающихся на IQвоздействий относится к обеспечению нормального развития организма и нервной системы, в особенности на стадии раннего онтогенеза. Например, вирусные внутриутробные инфекции могут вызвать серьезные нарушения физического и умственного развития с падением коэффициента интеллекта. Недостаточное или неполноценное питание, нехватка витаминов, нарушающие нормальное развитие болезни приводят к снижению умственных способностей и коэффициента интеллекта. Столь же негативно сказываются и плохие условия жизни, недостаточный уровень медицинского обслуживания, неудовлетворительные санитарно-гигиенические условия.

Например, было обнаружено, что некоторое влияние на коэффициент интеллекта оказывает грудное вскармливание. Особенно заметен этот эффект на детях недоношенных или родившихся в срок, но с пониженным весом (меньше 2,4 кг). У тех из них, кого вскармливали только грудью, IQ в возрасте 5 лет был в среднем на 11 баллов выше по сравнению с группой, где грудное вскармливание было ограниченным и применялись различные питательные смеси. Для детей с нормальным весом наблюдалась та же закономерность, но эффект не был таким выраженным (в среднем на 3 балла выше для группы с грудным вскармливанием). В настоящее время Американская академия педиатрии рекомендует грудное вскармливание в течение не менее 6 месяцев. Если сопоставить показатели детей, которых кормили грудью 7-9 месяцев, с теми, у которых этот срок был меньше месяца, то у первых IQ в среднем на 6 баллов выше.

Влияние на IQ ребенка числа детей в семье, причем значение имеет число старших. Чем больше детей в семье и чем меньше интервалы между рождениями, тем ниже коэффициент интеллекта у младших детей. Однако следует отметить, что действительно значимые отличия наблюдаются только при большом количестве детей в семье (более 5-7). Определенное влияние оказывает процедура усыновления, особенно ранняя, которая повышает IQ на 10-15 баллов. Причина, очевидно, также связана с обеспечением нормальных условий развития, поскольку приемные дети, как правило, происходят из неблагополучных семей, не обеспечивающих надлежащего ухода и воспитания.

Высокая наследуемость коэффициента интеллекта очень часто совершенно неправильно воспринимается как указание на бесполезность обучения. Существуют две точки зрения. Первая заключается в том, что в низкой успеваемости человека, который плохо учится, виноват не он сам, а его гены. Согласно второй, всех обладающих низким коэффициентом интеллекта не стоит учить вовсе, так как это бесполезная трата средств. Оба этих подхода неверны. Прежде всего высокая наследуемость совсем не означает, что признак нечувствителен к воздействиям среды. Представим себе, что мы знаем оптимальные условия для развития, образования и воспитания личности и обеспечиваем их для всех детей. В таком обществе подавляющая часть индивидуальных различий между людьми будет определяться особенностями их генотипа, т.е. коэффициент наследуемости будет приближаться к максимальным значениям. Наследуемость IQ должна быть выше в эгалитарных обществах! И наоборот, чем больше будет различий в социально-экономическом положении людей, в условиях их жизни, образовании и воспитании, тем больше будет вклад среды в наблюдаемую изменчивость признака.

Кроме того, интеллект и коэффициент интеллекта - это все-таки вещи разные, и обученный человек радикально отличается от необученного, даже если у них одинаковый IQ. Более того, лица со сниженным коэффициентом интеллекта нуждаются в особенно тщательном и методичном обучении, чтобы компенсировать недостаток способностей.

Второй момент, тоже очень важный: нельзя забывать о том, что в случае коэффициента интеллекта речь идет об определенных способностях. Каким образом будут использованы эти способности в жизни конкретной личности - это уже совсем другой вопрос. В некоторых случаях, как это ни парадоксально звучит, слишком хорошие способности могут оказать дурную услугу.Н. Винер в свое время заметил, что on видел немало способных умов, ничего не достигших, потому что легкость усвоения защищала их от дисциплины обычной школы и они ничего не получили взамен нее.

К психогенетике одаренности (гениальности)

Изобретатели и гении почти всегда при начале своего поприща (а очень часто и в конце) считались в обществе не более как дураками, - это уж самое рутинное замечание, слишком всем известное.Ф.М. Достоевский. Идиот.

Одним из основоположников психогенетики считается английский ученый Ф. Гальтон. Его книга "Наследственный гений" была посвящена проблеме влияния наследственных задатков на возникновение талантливых людей и гениев.

Само понятие "одаренность" уже заключает в себе идею о неком даре, полученном от рождения. Представления о том, что гениальность или талантливость имеет наследственную природу, проникает в самую сущность наших представлений о таланте, который и определяется как природная одаренность. Таким образом, концепция врожденного таланта уже априори связывает выдающиеся способности с наследственными задатками.

Талантливость или гениальность поддается определению еще труднее, чем интеллект. И в том и в другом случае имеются значительные проблемы с определением "фенотипа". Психологические свойства, которые обычно упоминают в качестве необходимых условий гениальности, включают интеллект, творческое начало и мотивацию. Айзенк настаивает на существовании генетически передаваемых талантов, которые он считает необходимым, но не достаточным условием для возникновения гения.

Концепцию врожденного таланта довольно трудно доказать или опровергнуть обычными методами, однако анализ биографий одаренных людей дает основания для сомнения в ее априорной справедливости (Howe, 1996). Если одаренность базируется на неких генетических предпосылках и имеет врожденный характер, то должны быть какие-то признаки, по которым ее можно было бы заметить заранее, еще до того как она проявится в полной мере. По этим признаком можно было бы предсказать, кто преуспеет в какой-либо сфере деятельности. Должна быть какая-то специфичность в способностях, например музыкальная одаренность, хотя этот талант может реализовываться в разных формах (композитор, исполнитель, импровизатор). Наконец, одаренным должно быть относительно небольшое количество детей, в противном случае концепция теряет смысл, поскольку невозможно предсказать успех того или иного индивида.

Рассмотрим вопрос о раннем появлении признаков таланта. Существует огромное количество сообщений о необычных способностях, которые проявляются у детей в раннем возрасте. Подавляющее большинство этих описаний имеет ретроспективный характер и редко наблюдались специалистами с самого начала. Кроме того, следует сразу сказать, что нужно как-то различать случаи раннего появления признаков таланта и преждевременного развития. Большое количество таких описаний относятся именно к случаям, когда по каким-то причинам наблюдается ускоренное развитие, особенно это касается речи. По большей части такие вундеркинды впоследствии ничего выдающегося собой не представляют.

Анализ биографий выдающихся композиторов показывает, что все они в раннем возрасте подвергались интенсивнейшей и регулярной тренировке под руководством взрослых в течение нескольких лет. Получается, что появление необычных способностей скорее следовало за периодом высокой степени поддержки родителей, поощрения, когда были предоставлены необычные условия для развития навыка.

Даже такие особенности, как наличие абсолютного музыкального слуха, когда человек способен узнать или спеть ноту определенной высоты без эталонного тона, не являются примером врожденного качества. Доказано, что абсолютный слух можно приобрести в результате упражнений.

Имеются сообщения о проявлении необычных способностей у детей, страдающих аутизмом. Это могут быть выдающиеся счетные способности (мгновенное перемножение многозначных чисел или определение дня недели для любой даты календаря). В исследовании Миллера описан умственно отсталый ребенок, почти не способный говорить, который мог воспроизводить на фортепиано любую мелодию, транспонировать в любом ключе и импровизировать. Сообщалось об аутичных детях, которые были блестящими рисовальщиками, изображали животных с удивительным соблюдением пропорций и перспективы, с иллюзией движения.

Экстраординарные способности у обычных людей.

Существует масса сведений о появлении экстраординарных способностей у обычных людей, которые, уже будучи взрослыми, значительное время тренировались в каких-то навыках или умениях. Например, официантки, которых наблюдал Беннетт, были способны одновременно удерживать в памяти до двадцати заказов одновременно (Bennett, 1983). Емкость рабочей вербальной памяти в данном случае намного превосходит норму.

Тема 6. Хромосомные нарушения. Хромосомные болезни.

Этиология хромосомных заболеваний. Классификация хромосомных патологий. Распространенность хромосомных аномалий. Типы и исследования хромосомных аномалий

Лекция

Организм человека является сложной системой, деятельность которой регулируется на различных уровнях. При этом определенные вещества должны участвовать в конкретных биохимических процессах, чтобы все клетки, органы и целые системы могли правильно функционировать. А для этого требуется заложить правильное основание. Подобно тому, как многоэтажный дом не выстоит без соответствующим образом подготовленного фундамента, «здание» человеческого тела требует корректной передачи наследственного материала. Именно заложенный в нем генетический код управляет развитием зародыша, позволяет сформироваться всем взаимодействиям и обуславливает нормальное существование человека.

Однако в некоторых случаях в наследственной информации появляются ошибки. Они могут возникать на уровне отдельных генов или же касаться их крупных объединений. Подобные изменения называются генными мутациями. В отдельных ситуациях проблема относится к целым хромосомам, то есть к структурным единицам клетки. Соответственно, их называют хромосомными мутациями. Наследственные болезни, развивающиеся вследствие нарушений хромосомного набора или строения хромосом, получили название хромосомных.

В норме каждая клетка организма содержит одно и то же количество хромосом, объединенных в пары с одинаковыми генами. У человека полный набор состоит из 23 пар, и только в половых клетках вместо 46 хромосом находится половинное число. Это необходимо для того, чтобы в процессе оплодотворения при слиянии сперматозоида и яйцеклетки получилась полноценная комбинация со всеми необходимыми генами. Гены распределены по хромосомам не случайно, а в строго определенном порядке. При этом линейная последовательность сохраняется одинаковой для всех людей.

Однако в процессе образования половых клеток могут произойти различные «ошибки». В результате мутаций изменяется количество хромосом или их структура. По этой причине после оплодотворения в яйцеклетке может оказаться избыточное или, напротив, недостаточное количество хромосомного материала. Из-за дисбаланса процесс развития зародыша нарушается, что может привести к самопроизвольному прерыванию беременности, рождению мертвого ребенка либо развитию наследственного хромосомного заболевания.

Этиология хромосомных заболеваний

К этиологическим факторам хромосомных патологий относятся все разновидности хромосомных мутаций. Кроме того, некоторые геномные мутации также способны оказывать подобное действие.

У человека встречаются делеции, дупликации, транслокации и инверсии, то есть все типы мутаций. При делеции и дупликации генетическая информация оказывается в недостаточном и избыточном количестве соответственно. Поскольку современными методами можно выявить отсутствие даже небольшой части генетического материала (на уровне гена), то провести четкую границу между генными и хромосомными заболеваниями практически невозможно.

Транслокации представляют собой обмен генетическим материалом, который происходит между отдельными хромосомами. Иными словами, происходит перемещение участка генетической последовательности на негомологичную хромосому. Среди транслокаций выделяют две важные группы – реципрокные и Робертсоновские.

Транслокации реципрокного характера без потери задействованных участков называются сбалансированными. Они, как и инверсии, не вызывают потери генной информации, поэтому не приводят к паталогическим эффектам. Тем не менее, при дальнейшем участии таких хромосом в процессе кроссинговера и редукции могут образовываться гаметы с несбалансированными наборами, обладающие недостаточным набором генов. Их участие в процессе оплодотворения приводит к тому, что у потомства развиваются те или иные наследственные синдромы.

Для Робертсоновских транслокаций характерно участие двух акроцентрических хромосом. В ходе процесса короткие плечи утрачиваются, а длинные сохраняются. Из 2 исходных хромосом формируется одна цельная, метацентрическая. Несмотря на потерю части генетического материала развития патологий в таком случае обычно не происходит, поскольку функции утраченных участков компенсируются аналогичными генами в остальных 8 акроцентрических хромосомах.

При концевых делециях (то есть при их утрате) может сформироваться кольцевая хромосома. У ее носителя, получившего такой генный материал от одного из родителей, отмечают частичную моносомию по концевым участкам. При разрыве через центромеру может сформироваться изохромосома, имеющая одинаковые по набору генов плечи (у обычной хромосомы они отличаются).

В некоторых случаях может развиваться однородительская дисомия. Она возникает, если при нерасхождении хромосом и оплодотворении возникнет трисомия, а после этого одна из трех хромосом будет удалена. Механизм этого явления в настоящее время не изучен. Однако в результате в хромосомном наборе появится две копии хромосомы одного родителя, в то время как часть генной информации от второго родителя будет утеряна.

Многообразие вариантов искажения хромосомного набора обуславливает различные формы заболеваний.

Классификация хромосомных патологий

Имеется три базовых принципа, которые позволяют точно классифицировать возникшую хромосомную патологию. Их соблюдение обеспечивает однозначное указание на форму отклонения.

Согласно первому принципу необходимо определить характеристику мутации, генной или хромосомной, причем требуется также четко указать конкретную хромосому. К примеру, это может быть простая трисомия по 21 хромосоме или триплоидия. Сочетание индивидуальной хромосомы и типа мутации определяет формы хромосомной патологии. Благодаря соблюдению этого принципа можно точно установить, в какой структурной единице имеются изменения, а также выяснить, зафиксирован избыток или недостаток хромосомного материала. Такой подход более эффективен, чем классификация по клиническим признакам, поскольку многие отклонения вызывают сходные нарушения развития организма.

Согласно второму принципу нужно определить тип клеток, в котором произошла мутация – зигота или гамета. Мутации в гаметах приводят к появлению полных форм хромосомного заболевания. В каждой клетке организма будет содержаться копия генетического материала с хромосомной аномалией. Если же нарушение происходит позднее, на этапе зиготы или во время дробления, то мутация классифицируется как соматическая. В этом случае часть клеток получает изначальный генетический материал, а часть – с измененным хромосомным набором. Одновременно в организме может присутствовать два и более типа наборов. Их сочетание напоминает мозаику, поэтому такая форма болезни называется мозаичной. Если в организме присутствует более 10% клеток с измененным хромосомным набором, клиническая картина повторяет полную форму.

Согласно третьему принципу выявляется поколение, в котором мутация появилась первый раз. Если изменение было отмечено в гаметах здоровых родителей, то говорят о спорадическом случае. Если же оно уже имелось в материнском или отцовском организме, то речь идет о наследуемой форме. Значительная часть унаследованных хромосомных заболеваний вызывается робертсоновскими транслокациями, инверсиями и сбалансированными реципрокными транслокациями. В процессе мейоза они могут привести к образованию патологической комбинации.

Полная точная диагностика подразумевает, что установлены тип мутации, затронутая хромосома, выяснен полный или мозаичный характер заболевания, а также установлена передача по наследству или спорадическое возникновение. Получить необходимые для этого данные можно при проведении генетической диагностики с использованием проб пациента, а в некоторых случаях и его родственников.

Общие вопросы

Интенсивное развитие генетики в течение последних десятилетий позволило развить отдельное направление хромосомной патологии, которая постепенно приобретает все большое значение. К этой области относятся не только хромосомные болезни, но и различные нарушения во время внутриутробного развития (к примеру, выкидыши). В настоящее время счет аномалий идет уже на 1000. Свыше ста форм характеризуются клинически очерченной картиной и называются синдромами.

Выделяется несколько групп болезней. Триплоидией называется случай, при котором в клетках организма имеется лишняя копия генома. Если же появился дубликат только одной хромосомы, то подобное заболевание называется трисомией. Также причинами аномального развития организма могут быть делеции (удаленные участки генетического кода), дупликации (соответственно, лишние копии генов или их групп) и иные дефекты. Английский врач Л. Даун в 1866 году описал одну из самых известных болезней такого рода. Синдром, получивший его имя, развивается при наличии лишней копии 21 хромосомы (трисомия-21). Трисомии по другим хромосомам, как правило, заканчиваются выкидышами или приводят к смерти в детском возрасте из-за серьезных нарушений в развитии.

Позже были открыты случаи моносомии по X-хромосоме. В 1925 году Шерешевский Н.А и в 1938 году Тернер Г. описали его симптомы. Трисомия-XXY, которая встречается у мужчин, была описана Клайнфельтером в 1942 году.

Указанные случаи заболеваний стали первыми объектами исследований в этой области. После того, как расшифровали этиологию трех перечисленных синдромов, фактически появилось направление хромосомных болезней. В течение 60-х годов дальнейшие цитогенетические исследования привели к формированию клинической цитогенетики. Ученые доказали связь между патологическими отклонениями и хромосомными мутациями, а также получили статистические данные о частоте появления мутаций у новорожденных и в случаях самопроизвольного прерывания беременности.

Типы хромосомных аномалий

Хромосомные аномалии могут быть как относительно крупными, так и небольшими. В зависимости от их размеров меняются методы исследования. К примеру, для точечных мутаций, делеций и дупликаций, касающихся участков длиной в сотню нуклеотидов, обнаружение при помощи микроскопа невозможно. Определить хромосомное нарушение при помощи метода дифференциального окрашивания возможно только в том случае, если величина затронутого участка исчисляется в миллионах нуклеотидов. Небольшие мутации можно выявить лишь при помощи установления нуклеотидной последовательности. Как правило, большие по размерам нарушения (к примеру, видимые в микроскоп) приводят к более выраженному воздействию на функционирование организма. Кроме того, аномалия может затрагивать не только ген, но и участок наследственного материала, функции которого в настоящее время не исследованы.

Моносомией называется аномалия, выражающаяся в отсутствии одной из хромосом. Обратным случаем является трисомия – добавление лишней копии хромосомы к стандартному набору из 23 пар. Соответственно, меняется и число копий генов, которые в норме присутствуют в двух экземплярах. При моносомии отмечается нехватка гена, при трисомии – его избыток. Если хромосомная аномалия приводит к изменению числа отдельных участков, то говорят о частичной трисомии или моносомии (к примеру, по плечу 13q).

Известны также случаи однородительской дисомии. При этом пара гомологичных хромосом (либо одна и часть гомологичной ей) попадает в организм от одного из родителей. Причиной является неизученный механизм, предположительно состоящий из двух фаз – образование трисомии и удаление одной из трех хромосом. Воздействие однородительской дисомии может быть как незначительным, там и заметным. Дело в том, что если в одинаковых хромосомах имеется рецессивный мутантный аллель, то он автоматически проявляется. В то же время родитель, от которого была получена хромосома с мутацией, из-за гетерозиготности по гену может не иметь проблем со здоровьем.

Из-за высокой важности генетического материала для всех этапов развития организма даже небольшие аномалии могут вызвать серьезные изменения в скоординированной деятельности генов. Ведь их совместная работа шлифовалась в течение миллионов лет эволюции. Неудивительно, что последствия от возникновения такой мутации, скорее всего, начинают проявляться уже на уровне гамет. Особенно сильно они влияют на мужчин, поскольку зародыш в определенный момент должен перейти с женского пути развития на мужской. Если же активности соответствующих генов недостаточно, возникают различные отклонения, вплоть до гермафродитизма.

Исследование хромосомных отклонений

Первые исследования эффектов от хромосомных нарушений стали проводить в 60-х годах, после того как был установлен хромосомный характер некоторых заболеваний. Можно условно выделить две большие группы связанных эффектов: врожденные пороки развития и изменения, вызывающие летальные исходы. Современная наука располагает сведениями, что хромосомные аномалии начинают проявляться уже на стадии зиготы. Летальные эффекты при этом являются одной из основных причин гибели плода в утробе (этот показатель у человека достаточно высок).

Хромосомные аберрации – это изменение структуры хромосомного материала. Они могут как возникать спорадически, так и передаваться по наследству. Точная причина, по которой они появляются, не установлена. Ученые полагают, что за некоторую часть таких мутаций отвечают различные факторы окружающей среды (например, химически активные вещества), которые воздействуют на эмбрион или даже на зиготу. Интересен тот факт, что большая часть хромосомных аберраций обычно связана с хромосомами, которые зародыш получает от отца.

Значительная часть хромосомных аберраций встречается очень редко и была обнаружена один раз. В то же время некоторые другие достаточно часто встречаются, причем даже у людей, не связанных родственными узами. К примеру, широко распространена транслокация центромерных или близких к ним районов 13 и 14 хромосом. Утрата неактивного хроматина коротких плеч практически не влияет на состояние здоровья. При аналогичных робертсоновских транслокациях в кариотип попадает 45 хромосом.

Примерно две трети всех обнаруживаемых у новорожденных хромосомных аномалий компенсируются за счет других копий генов. По этой причине они не несут серьезной угрозы нормальному развитию ребенка. Если же компенсация нарушения невозможна, возникают пороки развития. Часто такая несбалансированная аномалия выявляется у больных с умственной отсталостью и другими врожденными пороками, а также у плода после самопроизвольных абортов.

Известны компенсированные аномалии, которые способны наследоваться из поколения в поколение без возникновения заболеваний. В некоторых случаях такая аномалия может перейти в несбалансированную форму. Так, если имеется транслокация, затрагивающая 21 хромосому, возрастает риск трисомии по ней. По статистике такие транслокации имеются у каждого 20 ребенка, у которого зафиксирована трисомия-21, причем в каждом пятом случае аналогичное нарушение есть у одного из родителей. Поскольку большая часть детей с вызванной транслокацией трисомией-21 рождается у молодых (менее 30 лет) мам, то в случае обнаружения этого заболевания у ребенка необходимо произвести диагностическое обследование молодых родителей.

Риск появления нарушений, которые не компенсируются, сильно зависит от транслокации, поэтому теоретические расчеты затруднены. Тем не менее, приблизительно определить вероятность соответствующей патологии можно на основании статистических данных. Такая информация собрана для распространенных транслокаций. В частности, робертсоновская транслокация между 14 и 21 хромосомами у матери с вероятностью 2 процента приводит к трисомии-21 у ребенка. Эта же транслокация у отца передается по наследству с вероятностью 10%.

Распространенность хромосомных аномалий

Результаты исследований показывают, что как минимум десятая часть яйцеклеток после оплодотворения и около 5-6 процентов плодов имеют различные хромосомные аномалии. Как правило, на 8-11 неделе в таком случае происходит самопроизвольное прерывание беременности. В некоторых случаях они вызывают более поздние выкидыши или приводят к рождению мертвого ребенка.

У новорожденных (по результатам обследования более 65 тысяч детей) изменение числа хромосом либо значительные хромосомные аберрации встречаются примерно у 0,5% от общего количества. Как минимум каждый 700-й имеет трисомию по 13, 18 или 21 хромосоме; около 1 из 350 мальчиков имеют расширенный до 47 единиц набор хромосом (кариотипы 47,XYY и 47,XXY). Моносомия по X-хромосоме встречается реже – единичные случаи на несколько тысяч. Порядка 0,2% имеют компенсированные хромосомные аберрации.

У взрослых иногда также выявляются наследуемые отклонения (как правило, компенсированные), иногда с трисомией по половым хромосомам. Исследования также показывают, что примерно 10-15 процентов от общего числа случаев умственной отсталости могут быть объяснены наличием хромосомной аномалии. Этот показатель значительно возрастает, если вместе с нарушениями умственного развития наблюдаются анатомические дефекты. Бесплодие также часто вызывается лишней половой хромосомой (у мужчин) и моносомией/аберрацией по X хромосоме (у женщин).

Связь хромосомных аномалий и злокачественных образований

Как правило, исследование клеток злокачественных новообразований приводит к обнаружению видимых в микроскоп хромосомных аномалий. Сходные результаты дает проверка при лейкозе, лимфоме и ряде других заболеваний.

В частности, для лимфом нередким случаем является обнаружение транслокации, сопровождающейся разрывом внутри или рядом с локусом тяжелой цепи иммуноглобулина (14 хромосома). При этом ген MYC перемещается с 8 хромосомы на 14.

Для миелолейкоза в большинстве случаев (свыше 95%) фиксируется транслокация между 22 и 9 хромосомами, вызывающая появление характерной «филадельфийской» хромосомы.

Бластный криз в процессе развития сопровождается появлением в кариотипе последовательных хромосомных аномалий.

Методами дифференциального окрашивания с последующим наблюдением в микроскоп, а также при помощи молекулярно-генетических способов тестирования, можно своевременно выявлять хромосомные аномалии при различных лейкозах. Эта информация помогает сделать прогноз развития, по ней уточняется диагноз и корректируется терапия.

Для распространенных солидных опухолей, таких, как рак толстой кишки, рак молочной железы и т.д. обычные цитогенетические методы применимы с некоторыми ограничениям. Тем не менее, характерные для них хромосомные аномалии также были выявлены. Имеющиеся в опухолях отклонения часто связаны с генами, отвечающими за процесс нормального роста клеток. Из-за амплификации (образования множественных копий) гена иногда отмечается формирование мелких мини-хромосом в клетках новообразований.

В некоторых случаях появление злокачественного образования вызывает потеря гена, который должен обеспечивать подавление пролиферации. Причин может быть несколько: делеции и разрыв в процессе транслокации являются наиболее частыми. Мутации такого рода принято считать рецессивными, поскольку наличие даже одной нормальной аллели обычно обеспечивает достаточный контроль роста. Нарушения могут появляться или наследоваться. Если же в геноме отсутствует нормальная копия гена, то пролиферация перестает зависеть от регулирующих факторов.

Таким образом, наиболее значимыми хромосомными аномалиями, влияющими на возникновение и рост злокачественных новообразований, являются следующие типы:

- транслокации, поскольку они могут привести к нарушению нормального функционирования генов, отвечающих за пролиферацию (либо вызвать их усиленную работу);

- делеции, которые наряду с прочими рецессивными мутациями вызывают изменения в процессе регуляции роста клетки;

- рецессивные мутации, из-за рекомбинации становящиеся гомозиготными и оттого проявляющиеся в полной мере;

- амплификации, стимулирующие пролиферацию клеток опухоли.

Выявление указанных мутаций в ходе генетической диагностики может указывать на повышенный риск развития злокачественных новообразований.

Известные заболевания хромосомной природы

Одним из самых известных заболеваний, происходящих по причине наличия аномалий в генетическом материале, является синдром Дауна. Он обуславливается трисомией по 21 хромосоме. Характерным признаком этой болезни является отставание в развитии. Дети испытывают серьезные проблемы во время обучения в школе, часто им требуется альтернативная методика преподавания материала. Вместе с тем отмечаются нарушения физического развития – плоское лицо, увеличенные глаза, клинодактилия и другие. Если такие люди прикладывают значительные усилия, они могут достаточно хорошо социализироваться, известен даже случай успешного получения высшего образования мужчиной с синдромом Дауна. У больных повышен риск заболеть деменцией. Это и ряд других причин приводит к небольшой продолжительности жизни.

К трисомии относится и синдром Патау, только в этом случае имеется три копии 13 хромосомы. Для заболевания характерны множественные пороки развития, часто с полидактилией. В большинстве случаев отмечается нарушение деятельности центральной нервной системы либо ее неразвитость. Часто (примерно в 80 процентах) больные имеют пороки развития сердца. Тяжелые нарушения приводят к высокой смертности – в первый год жизни умирает до 95% детей с этим диагнозом. Заболевание не поддается лечению или коррекции, как правило, можно лишь обеспечить достаточно постоянный контроль состояния человека.

Еще одна форма трисомии, с которой рождаются дети, относится к 18 хромосоме. Заболевание в этом случае носит название синдрома Эдвардса и характеризуется множественными нарушениями. Деформируются кости, часто наблюдается измененная форма черепа. Сердечно-сосудистая система обычно с пороками развития, также проблемы отмечаются с органами дыхания. В результате около 60% детей не доживают до 3 месяцев, к 1 году умирает до 95% детей с этим диагнозом.

Трисомия по другим хромосомам у новорожденных практически не встречается, поскольку почти всегда приводит к преждевременному прерыванию беременности. В части случаев рождается мертвый ребенок.

С нарушениями числа половых хромосом связан синдром Шерешевского-Тернера. Из-за нарушений в процессе расхождения хромосом теряется X-хромосома в женском организме. В результате организм не получает должного количества гормонов, поэтому нарушается его развитие. В первую очередь это относится к половым органам, которые развиваются лишь отчасти. Практически всегда для женщины это обозначает невозможность иметь детей.

У мужчин полисомия по Y или X хромосоме приводит к развитию синдрома Клайнфельтера. Для этого заболевания характерна слабая выраженность мужских признаков. Зачастую сопровождается гинекомастией, возможно отставание в развитии. В большинстве случаев наблюдаются ранние проблемы с потенцией и бесплодие. В этом случае, как и для синдрома Шерешевского-Тернера, выходом может стать экстракорпоральное оплодотворение.

Благодаря методам пренатальной диагностики стало возможным выявление этих и других заболеваний у плода во время беременности. Семейные пары могут принять решение о прерывании беременности, чтобы попробовать зачать другого ребенка. Если же они принимают решение выносить и родить малыша, то знание особенностей его генетического материала позволяет заранее подготовиться к определенным методам профилактики или лечения.

Кариотип – систематизированный набор хромосом ядра клетки с его количественными и качественными характеристиками.Исследование кариотипа - процедура, призванная выявить отклонения структуры строения и числа хромосом.

Показания для кариотипирования:

Множественные врожденные пороки развития, сопровождаемые клинически анормальным фенотипом или дизморфизмом

Умственная отсталость или отставание в развитии

Нарушение половой дифференцировки или аномалии полового развития

Первичная или вторичная аменорея

Аномалии спермограммы – азооспермия или тяжелая олигоспермия

Бесплодие неясной этиологии

Привычное невынашивание

Родители пациента со структурными хромосомными аномалиями

Повторное рождение детей с хромосомными аномалиями

К сожалению, с помощью исследования кариотипа можно определить лишь крупные структурные перестройки. В большинстве же случаев аномалии строения хромосом представляют собой микроделеции и микродупликации невидимые под микроскопом. Однако такие изменения хорошо идентифицируются современными молекулярными цитогенетическими методами - флуоресцентной гибридизацией (FISH) и хромосомным микроматричным анализом.

Аббревиатура FISH расшифровывается как fluorescent in situ hybridization – флуоресцентная гибридизация на месте. Это цитогенетический метод, который применяют для выявления и определения положения специфической последовательности ДНК на хромосомах. Для этого используют специальные зонды - нуклеозиды, соединенные с флуорофорами или некоторыми другими метками. Визуализацию связавшихся ДНК-зондов проводят при помощи флуоресцентного микроскопа.

Метод FISH позволяет изучать небольшие хромосомные перестройки, которые не идентифицируются при стандартном исследовании кариотипа. Однако, имеет один существенный недостаток. Зонды являются специфичными только к одному участку генома и, как следствие, при одном исследовании можно определить наличие или число копий только этого участка (или нескольких при использовании многоцветных зондов). Поэтому важным является правильная клиническая предпосылка, а FISH анализ может только подтвердить иди не подтвердить диагноз.

Альтернативой этому методу является хромосомный микроматричный анализ, который при такой же точности, чувствительности и специфичности определяет количество генетического материала в сотнях тысяч (и даже миллионах) точек генома, что дает возможность диагностики практически всех известных микроделеционных и микродупликационных сииндромов.

Хромосомный микроматричный анализ – молекулярно-цитогенетический метод для выявления вариаций числа копий ДНК по сравнению с контрольным образцом. При выполнении этого анализа исследуются все клинически значимые участки генома, что позволяет с максимальной точностью исключить хромосомную патологию у обследуемого. Таким образом могут быть выявлены патогенные деле¬ции (исчезновение участков хромосом), дупликации (появление дополни¬тельных копий генетического материала), участки с потерей гетерозиготности, которые имеют важное значение при болезнях импринтинга, близкородственных браках, аутосомно-рецессивных заболеваниях.

Когда необходим хромосомный микроматричный анализ

В качестве теста первой линии для диагностики пациентов с дизморфиями, врожденными пороками развития, умственной отсталостью/задержкой развития, множественными врожденными аномалиями, аутизмом, судорогами или любым подозрением на наличие геномного дисбаланса.

В качестве замены кариотипа, FISH и сравнительной геномной гибридизации, если подозревается микроделеционный/микродупликационный синдром.

В качестве исследования для выявления несбалансированных хромосомных аберраций.

В качестве дополнительного диагностического исследования при моногенных заболеваниях, связанных с функциональной потерей одного аллеля (гаплонедостаточностью), особенно если при секвенировании не удается выявить патогенную мутацию, и делеция всего гена может быть причиной.

Для определения происхождения генетического материала при однородительских дисомиях, дупликациях, делециях.

Тема 7. Генные болезни. Методы генотерапии

Клинический принцип классификации генных болезней. Патогенетическая классификация наследственных болезней. Генотерапия. Концепция генной терапии.

Лекция

Как и для любой группы заболеваний, классификация генных болезней условна и многокомпонентна. По меньшей мере три разных принципа могут быть положены в основу классификации генных болезней: генетический, клинический, патогенетический. В соответствии с генетическим принципом классификации генные болезни можно подразделить на группы согласно типам наследования:

аутосомно-доминантные,

аутосомно-рецессивные,

Х-сцепленные доминантные,

Х-сцепленные рецессивные,

Y-сцепленные (голандрические) и

митохондриальные.

Отнесение болезни к той или иной группе помогает врачу сориентироваться относительно ситуации в семье и определить вид медико- генетической помощи.

Клинический принцип классификации генных болезней основывается на отнесении болезни к той или иной группе в зависимости от системы или органа, наиболее вовлеченных в патологический процесс. Так, различают наследственные болезни:

нервные,

нервно-мышечные,

кожные,

глазные,

опорно-двигательного аппарата,

эндокринные,

крови,

сердечно-сосудистой системы,

психические,

мочеполовой системы,

желудочно-кишечного тракта,

легких.

Для некоторых групп болезней установились даже специальные термины: нейрогенетика, дерматогенетика, офтальмогенетика. Условность клинического принципа классификации очевидна. Некоторые болезни больше проявляются у одних больных в одной системе, у других - в другой. Например, муковисцидоз , может протекать с преимущественным поражением желудочно-кишечного тракта или легких. Нейрофиброматоз-1 может выражаться либо кожными изменениями (пигментные пятна, нейрофибромы), либо опухолями нервных стволов и мозга. Несмотря на некоторую условность клинической классификации, она помогает врачу соответствующего профиля концентрировать внимание на наследственных болезнях встречающихся в практике данной специальности.

Патогенетическая классификация наследственных болезней подразделяет их на три группы в зависимости от того, на что <направлено> основное патогенетическое звено. Патогенез болезни может привести к нарушенному обмену веществ: аномалиям морфогенеза или комбинации того и другого. В соответствии с этим различают

наследственные болезни обмена веществ,

врожденные пороки развития (моногенной природы) и

комбинированные состояния.

Наследственные болезни обмена веществ в свою очередь подразделяют по типам обмена (углеводный, аминокислотный, обмен витаминов, липидов, металлов и др.).

Генотерапия: перспективы, общие сведения

Важнейший элемент медицины 21 века -генная терапия. Мы посмотрим, как генная терапия развивается в направлении лечения наследственных заболеваний, приобретенных заболеваний таких, как рак или атеросклероз и инфекционных заболеваний, таких как СПИД.

Мы познакомимся со способами введения генов в больные клетки и организмы для того, чтобы компенсировать генетический дефект, делающий клетку больной, или, если это раковая клетка, то чтобы придать ей свойства, достаточные для уничтожения этой и подобных клеток иммунной системой.

Мы познакомимя с двумя основными стратегиями геной терапии-ex vivo и in vivo. Узнаем, что когда сегодня говорят о генной терапии, то имеют ввиду генную терапию соматических клеток. Увидим, что генная терапия и трансгеноз тесно связаны, но при генной терапии, в отличие от трансгеноза, трансгены не вводят в зародышевые линии клеток. Я хотел бы, чтобы было понятно, что генная терапия находится в самом начале своего пути. Поэтому обращайте внмание на основные приципы. Результаты же - впереди.

Откроем Science,269, от 25 Августа 1995 и прочтем: "В последнем сентябре, когда Ашанти ДеСильва, приветливая 8-летняя девочка появилась перед Научным Советом, председатель, в то время конгрессмен Джордж Браун, сказал: "Перед нами доказательство того, что чудо свершилось". О каком же чуде здесь идет речь? Эта девочка страдала наследственнымзаболеванием - недостаточностью аденозиндезаминазы , и в сентябре 1990 года ее начали лечить с помощью генной терапии. И вот она жива здорова и ходит в школу. Простим американскому конгресмену использование термина "чудо", ибо сказано: "Чудеса нельзя приводить в доказательство" (Талмуд). Противопоставим ему следующую пословицу: " Если случилось чудо, значит оно не чудо". И действительно - чуда не случилось. Просто настало время, когда незримые для тех, кого мы называем широкой публикой или, если угодно, налогоплательщиками, исследования генетики, молекулярной биологии биоорганической химиии, биохимии концентрированно проявляются в зримом каждому, социально значимом результате - на наших глазах рождается медицина 21-века. Об этом мы поговорим более подробно позже, а сейчас вот такие цифры: (Nature,378,#6558, 655,1995). Институты Национального Института Здоровья в США (NIH) в 1995 израсходовали на генную терапию 181.5 миллионов долларов из 11.3 миллиардного бюджета. Из них 50 миллионов израсходовано на фундаментальные исследования. Одобрено 136 клинических протоколов. 910 субъектов подверглись переносу генов в США и 1024 - в мире. Нужно сразу сказать, что пока нет однозначных результатов. В значительной степени исследования в этой области продолжают оставаться фундаменьальными. Но то, что происходит, означает, что в короткий срок генная терапия перестала быть просто фантазиями энтузиастов, а стала реальностью. Что же такое генная терапия?

Концепция генной терапии существует уже на протяжении последних десятилетий. Она заключатся в том, что наиболее радикальным способом борьбы с разного рода заболеваниями, вызываемыми изменениями генетического содержания клеток, должна быть обработка, направленныая непосредственно на исправление или уничтожение самой генетической причины заболевания, а не ее следствий. Причиной может быть мутация в зародышевой линии клеток, которая передается по наследству при наследственных заболеваниях, это может быть соматическая мутация, которая вызывает, например, рак, или это может быть изменение вследствие появления в клетке чужеродного генетического материала, например, в результате вирусной инфекции. Способ же борьбы с этими генетическими изменениями заключается в искуственном введению в пострадавшую клетку новой генетической информации, призванной поправить ту, с которой связана болезнь. Эта концепция, по-видимому, появилась сразу после осознания механизмов трансформации клеток опухолеродными вирусами. Они, эти вирусы, осуществляли стабильное внедрение генетического материала в геном клетки хозяина, и поэтому тогда же было предложено использовать их, как векторы для доставки желаемой генетической информациии в геном клеток, чтобы в случае необходимости поправлять клеточные дефекты и лечить болезни генома. Однако это были только общие идеи. Предстояло решить массу технических и этических проблем, прежде чем достичь сегодняшних успехов и надежд. Серьезным уроком и предостережением послужила крайне неудачная попытка вылечить талассемию с помощью введения гена (-глобина. Это было сделано в 1980 году. Исторически генная терапия нацеливалась на лечение наследственных генетических заболеваний, но впоследствии поле ее применения, по-крайней мере теоретически, расширилось таким образом, что она стала рассматриваться, как потенциально универсальный подход к лечению практически всего спектра болезней, начиная от инфекционных, включая так называемые болезни современного общества такие как рак, атеросклероз, диабет и кончая классически генетическими, наследственными заболеваниями.

Существует несколько способов введения новой генетической информации в клетки млекопитающих. Это позволяет разрабатывать прямые методы лечения наследственных болезней - методы генотерапии.

Используют два основных подхода, различающиеся природой клеток- мишеней:

- фетальную генотерапию , при которой чужеродную ДНК вводят в зиготу или эмбрион на ранней стадии развития; при этом ожидается, что введенный материал попадет во все клетки реципиента (и даже в половые клетки, обеспечив тем самым передачу следующему поколению), и

- соматическую генотерапию , при которой генетический материал вводят только в соматические клетки и он не передается половым клеткам.

Есть и третий подход - активация собственных генов организма с целью полного или частичного преодоления действия мутантного гена. Яркий пример такого подхода - использование гидроксимочевины для активации синтеза гемоглобина F у больных с серповидноклеточной анемией и талассемиями.

Тема 8. Болезни наследственной предрасположенности

Мультифакторная патология. Наследственная предрасположенность.

Лекция

При мультифакториальной патологии наследственная предрасположенность может определяться многими генами. Весьма вероятно, что в общей картине данной предрасположенности преобладает эффект одного или немногих генов. Такие генные комплексы должны быть специфическими для каждой болезни, однако это не означает, что для разных болезней в составе комплексов каждый раз имеются новые гены. Сравнительно ограниченное число биохимических реакций, ключевых для гомеостаза, позволяет ожидать преимущественно участия в подверженности разным заболеваниям какого-то числа одних и тех же генов. В патогенезе мультифакториальных болезней могут участвовать аллели генов, вызывающих рецессивно передающиеся моногенные дефекты, которые не имеют прямого отношения к соответствующей болезни. Такие явления отмечены у гетерозиготных носителей генов, вызывающих болезни репарации ДНК - анемию Фанкони , синдром Блюма , атаксию-телеангиэктазию и некоторые другие. У лиц, гетерозиготных по этим генам, существенно повышена частота возникновения рака. В этом случае данные гены играют роль генетически предрасполагающих к болезни факторов, и, по-видимому, болезнь возникает в результате ослабления иммунологической системы элиминации соматических мутаций. Широкое распространение гетерозиготного носительства разных мутантных генов, возможно, еще недостаточно оценено как потенциальный фактор предрасположенности к болезням.

Как же можно понять с общебиологической точки зрения участие наследственных факторов в возникновении болезней, детерминируемых и средой, и наследственностью? Хорошо известно, что каждый человек глубоко индивидуален по биологическим признакам. Полиморфизм у человека обширен. По меньшей мере можно говорить о десятках тысяч полиморфных систем. Эволюционной основой возникновения полиморфизма является большая приспособительная ценность определенных сочетаний наследственных признаков. Но в полном соответствии с законами популяционной генетики, наряду с хорошо приспособительными индивидами должны быть также индивиды с неблагоприятными сочетаниями наследственных факторов. Такие индивиды и составляют группу лиц с наследственной предрасположенностью к болезням. Генетические факторы предрасположенности, как это видно из анализа клинико-генеалогического материала, представлены генами, по- видимому, не из одной, а из нескольких систем. Это так называемые полигенные системы предрасположенности . По характеру своего проявления они могут быть в виде двух вариантов:

1) с пороговым действием и

2) без порогового действия, когда результат действия увеличивается количественно в зависимости от накопления патологических генов. Все многообразие клинических вариантов болезней с наследственной предрасположенностью отражает различную степень количественного накопления полигенных факторов предрасположенности, взаимодействующих с разными по силе факторами среды. Здесь речь идет, конечно, о сложном их взаимодействии. В последние годы достигнуты определенные успехи в изучении болезней с наследственной предрасположенностью на основе анализа конкретных биохимических или иммунологических наследственно обусловленных признаков, которые предрасполагают к болезням. Наряду с разработкой методов генетического анализа полигенно наследующихся признаков это можно считать принципиально новым направлением, позволяющим проникнуть в сущность предрасположенности к болезням. Для ряда заболеваний уже определены некоторые признаки или их сочетания. Методология использования явления генетического полиморфизма для конкретизации генетических факторов предрасположенности к распространенным болезням состоит в сравнении частоты встречаемости тех или иных полиморфных белков (антигенов) при данной болезни и в контрольной группе здоровых индивидов

Тема 9. Профилактика наследственной патологии. Пренатальная диагностика

Направление генетики. Профилактика наследственной патологии. Пренатальная диагностика. Методы диагностики.

Лекция

Цель профилактического направления генетики — предотвратить или снизить риск возникновения заболеваний:

• вновь появившихся вследствие мутации в половых клетках родителей; • унаследованных от предыдущих поколений;

• возникающих в связи с наследственной предрасположенностью под влиянием факторов среды.

Эта цель может быть достигнута на четырёх этапах индивидуального развития:

• прегаметическом (охрана здоровья человека в репродуктивном возрасте, охрана окружающей среды);

• презиготном (например, искусственная инсеминация, медико-генетическое консультирование);

• пренатальном (все виды дородовой диагностики);

• постнатальном (раннее выявление, «профилактическое лечение» — до развития симптомов заболевания; охранительный режим). Медико-генетическое консультирование

Медико-генетическое консультирование является основным видом профилактики врождённой и наследственной патологии. Задача консультирования: сформулировать прогноз для потомства, течения заболевания, качества жизни и здоровья.

Пренатальная диагностика Пренатальная диагностика осуществляется в I и II триместрах беременности (в периоды, когда возможно прерывание беременности при обнаружении патологии плода).

Методы диагностики

• Ультразвуковое исследование (УЗИ) позволяет установить наличие беременности, количество плодов, выявлять грубые аномалии плода.

• Биохимическое исследование сыворотки крови матери: определение концентрации альфа-фетопротеина, хорионического гонадотропина, несвязанного эстриола и других веществ с целью диагностики ВПР и скрининга хромосомной патологии.

• Фетоскопия обеспечивает прямое наблюдение плода с помощью специальной оптической системы, позволяет диагностировать заболевания кожи, нарушения развития половых органов, дефекты лица, конечностей и пальцев, производить биопсию тканей плода.

• Цитогенетические, биохимические и молекулярно-генетические методы применяют на материале, полученном при следующих вмешательствах:

 - Амниоцентез позволяет получить амниотическую жидкость путём пункции амниона, проводят на 15—17-й неделе беременности.

- Кордоцентез обеспечивает возможность взятия крови плода путём пункции пуповины, проводят на 15—17-й неделе беременности.

- Хорионбиопсия — взятие для исследования ворсин хориона, клетки которого генетически идентичны клеткам развивающегося организма, проводят на 6—11-й неделе беременности.

3. Самостоятельная работа

Задания для самостоятельной работы выполняются в произвольной форме. Проверка и оценивание данных заданий не осуществляется.

1. Составить атлас по психогенетике с картинками.

4. Вопросы для самоконтроля и подготовки к аттестации по дисциплине

1.      Понятие психогенетики.

2.      Предмет психогенетики.

3.      Связь с другими науками.

4.      Наследственность.

5.      Изменчивость.

6.      Наследственная патология.

7.      Методы диагностирования наследственной патологии.

8.      Методы психогентики.

9.      Популяционный метод (наследуемость).

10. Близнецовый метод.

11. Метод приемных детей.

12. Семейный (генеалогический) анализ.

13. Психогенетика сенсорных способностей.

14. Двигательные функции.

15. Психогенетика темперамента.

16. Общий фактор когнитивных способностей.

17. Наследуемость коэффициета интеллекта.

18. Воздействие среды и кэффициент интеллекта.

19.  Хромосомные нарушения

20.  Болезни.

21. Генные болезни.

22.  Методы генотерапии.

23.  Болезни наследственной предрасположенности.

24. Профилактика наследственной патологии.

25. Пренатальная диагностика.

5. Литература

1.     Малых С. Б., Егорова М. С, Мешкова Т. А. Основы психогенетики. — М., 1998.

2.     Равич-Щербо И. В., Марютина Т. М., Григоренко Е. Л. Психогенетика. — М.: Аспект-Пресс, 1999.

3.     Фогель Ф., Мотулъски А. Генетика человека: В 3 т. — М.: Мир, 1990. — Т. 3. — Гл. 7: Генетика и поведение человека; Гл. 8: Практические аспекты гене­тики человека и биологическое будущее человечества. http://genetiku.ru/books/item/f00/s00/z0000011/index.shtml

4.     Эрмон Л., Парсонс П. Генетика поведения и эволюция. — М: Мир, 1984. — Гл. 2-5, 7, 11, 12. https://studfiles.net/preview/1905596/page:2/

5.     Анохин А. П. Генетика, мозг и психика человека: тенденции и перспективы исследований. — М., 1988. https://psy.wikireading.ru/16943

6.     Егоров М. С. Развитие как предмет психогенетики // Вопросы психологии. — 1992. - № 5-6. - С. 5-15.

7.     Левонтин Р. Человеческая индивидуальность: наследственность и среда. — М., 1993. http://kinsi.lightingnews.info/meditsina/glob-5199

8.     Эфроимсон В. П. Генетика этики и эстетики. — СПб., 1995.

 

6. Формы аттестации и оценочные материалы по дисциплине

Форма контроля	Виды оценочных материалов
Зачет	Зачет в форме теста

 

Критерии оценивания:

Ø  от 30 до 60 % правильных ответов теста –  оценка «удовлетворительно»;

Ø  от 60 до 90 % правильных ответов теста –  оценка «хорошо»;

Ø   от 90 % правильных ответов теста –  оценка «отлично».

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru