Blogerator.org

× Версия для печати

Это — продолжение прошлой статьи, так сказать практическая часть. Кто не любит обилие теории и заумного занудства, а любит тупо выполнять пошаговые howtо, любезно и заботливо составленными для него некими чужими ему людьми — можно начинать текст читать сразу отсюда, опуская теор-часть сего опуса.

Безусловно, операции «OMCPF сетей» зависят от огромного количества генов, но по аналогии с ИТ безопасностью, эксплойтация одного единственного уязвимого процесса способна дать «рута». А мыши Дуги только дополнительно подчеркивают важность наших молекулярных детекторов совпадений и значимости сигналов, и демонстрируют, как «влажные» сети могут быть «разогнаны» с помощью единственной генной модификации.

Процессинг «влажных» сетей

В конечном итоге мы подошли к моменту понимания операций «влажных» сетей, достаточного, чтобы рассмотреть их «подстройку» (а вернее — разгон) с целью оптимизации эффективности функционирования.

К возможным путям вмешательства относятся:

• увеличение количества соединений между нейронами, ведущее к большему количеству маршрутов для контроля нашим гипотетическим OMCPF и прохождения большего обьема данных;
• увеличение проводимости через отдельно взятое синаптическое соединение для стабилизации существующих маршрутов.

Изюминка в том, что оба этих события тесно взаимосвязаны, причем первое четко зависит от второго. Когда нейроны пропускают через себя очень высокие обьёмы данных, они выбрасывают дополнительные отростки (так называемый «спраутинг») для создания новых физических соединений под большее количество устанавливаемых маршрутов.

В чем-то это сопоставимо с системным администратором, добавляющим новые модули, подключающим дополнительные кабеля и настраивающим распределение нагрузки, только роль администратора в данном случае играет наш генотип.

При этом, одним из важнейших факторов, ведущих новые нейрональные отростки к своим «интерфейсам», являются как раз рассмотренные в первой части АМПА рецепторы на конце отростка (так называемый «конус роста»). Причем, функциональность этих рецепторов в данном случае не меняется, а их постоянная стимуляция глутаматом и служит залогом продолжения разрастания и дальнейшего установления нового соединения.

Таким образом, достигается пластичность «влажных» сетей — чем выше загрузка трафиком, тем сильнее они ветвятся и распараллеливаются, что обеспечивает лучшую адаптацию к трафику и больше возможности по обработке и сохранению данных.

Говоря о втором пути вмешательства, повышенная проводимость глутаматергических синапсов обычно обусловлена большим количеством активированных пар НМДА/АМПА рецепторов и большей продолжительностью их активации.

С электрофизиологической точки зрения, это называется долговременным потенцированием (long term potentiation, LTP).

Иллюстрация: Пример измерения долговременного потенцирования в нейронах

Данный пример демонстрирует измерение частоты и амплитуды импульсов возбуждения активированных нейронов при возниконовении долговременного потенцирования. Раннее LTP на иллюстрации является результатом стимуляции АМПА, в то время как позднее — результатом активации пары рецепторов, стабилизирующей связь между используемыми в эксперименте нейронами.

Именно позднее долговременное потенцирование и увеличивает силу синаптической связи между нейронами, тем самым сигнализируя о детекции совпадения / важности принимаемого сигнала.

LTP и закона обучения Гебба

LTP считается основополагающим в установлении и поддержке маршрутов «влажных» сетей и является электрофизиологическим базисом закона обучения Гебба, который мы уже обсудили в первой части статьи. Долговременная потенциация способна сохраняться на минуты, часы, дни, недели и даже месяцы.

Неудивительно, что данный феномен был впервые обнаружен именно в гиппокампе — части мозга, во многом ответственной за перенос новых паттернов памяти на длительное хранение, а также ориентацию в пространстве.

Активация пар НМДА/АМПА (и, в некоторых случаях, ещё одного глутамат-регулируемого ионного канала, каинатного рецептора) требуется как для инициирования, так и для пролонгирования LTP в гиппокампе и других областях мозга. Тем не менее, иные медиаторные системы, модулирующие глутаматэргическую передачу сигналов, также принимают участие в инициации и поддержке долговременной потенциации, а значит и влияют на операции нашего OMCPF протокола.

Примерами таких систем, способствующих формированию LTP, служат каскады сигнальных путей, использующие катехоламины (в основном, норадреналин и допамин). Функция этих путей связана с эмоциональным подьемом, возбуждением, удовольствием и мотивацией.

Присутствие подобных эмоций при обучении указывает на наличие активной кооперации между глутаматергическими и катехоламиновыми сигнальными системами. Подобное взаимодействие способно значительно увеличить эффективность обработки и сохранения информации «влажными» сетями.

Так как таких структур, как «участок мозга, ответственный за написание кода на С» или «участок мозга, ответственный за понимание сетевых протоколов» в природе не существует, можно предположить, что обретенные выше средних возможности будут отражаться в жизни индивидуума и за пределами хакерства.

Если взять такие постулаты, как «подвергай всё сомнению» (знаменитое «question everything») или рассмотреть «латеральное мышление» (по Эдуарду де Боно), то они просто отражают способность принимать во внимание и манипулировать большим количеством переменных, по сравнению с «не-хакерами». В свою очередь, это можно объяснить способностью формировать большее количество OMCPF маршрутов и их более легкой и быстрой сходимостью и стабилизацией.

А уже эта способность без проблем объясняется биологически через большее количество синаптических сочленений (клеточный уровень) и усиление формирования и динамики изменений LTP (электрофизиологический уровень), которое в свою очередь обусловлено более эффективной сигнализацией посредством глутамата и его рецепторов (молекулярный уровень). Цепь замкнулась.

Истинный ноотроп

И к этой цепи, а также к вопросам мотивации и концепции «брейнбилдинга», мы в этой статье ещё не раз вернемся.

Итак, ставлю свой вопрос ребром:

Так как все рассматриваемые события являются электрохимическими по сути, их фармакологическая модуляция используя ноотропы, представляется более чем рациональной.

Оперируя уже представленной в обоих частях статьи теоретической информацией, легко составить список основных критериев, которым должен соответствовать истинный ноотропный препарат:

• истинный ноотроп должен способствовать спраутингу нейронов, подводя тем самым цитологическую основу под более высокую пропускную способность и емкость хранения данных «влажных» сетей. В придачу, дополнительные соединения увеличивают устойчивость этих сетей к перегрузкам и повреждениям и являются основным методом устранения повреждений.
• истинный ноотроп должен усиливать передачу сигналов посредством глутамата и, как следствие, способствовать инициации и поддержке LTP, подводя тем самым электрофизиологическую и биохимическую основу под более высокую пропускную способность и емкость хранения данных «влажных» сетей.
• истинный ноотроп не должен чрезмерно усиливать передачу сигналов посредством глутамата во избежание токсичности возбуждения, упомянутой в первой части статьи.
• истинный ноотроп не должен иметь никаких значительных эффектов вне мозга. К примеру, он не должен значимо поднимать кровяное давление, ускорять сердечный ритм и так далее

Быстрый старт мозга

Взглянем же поближе на соединения, чаще всего используемые для «повышения продуктивности» и «увеличения производительности», например в ночи перед экзаменами или сдачей проекта.

Наиболее подходящими и доступными кандидатурами здесь являются:

• кофеин;
• никотин;
• гингко билоба, женьшень, пантокрин, аралия, родиола, элеутерококк и так далее;
• кокаин и амфетаминоподобные соединения (Риталин, сиднонимины (Сиднокарб и Сиднофен));
• напитки-энергетики.

Проблема в том, что из всего вышеперечисленного, только единственное соединение — никотин, — в какой-то мере является своеобразным ноотропом. В то время как он не оказывает прямого действия на глутаматэргические рецепторы, ряд исследований продемонстрировал, что никотин способен увеличивать выброс глутамата в коре головного мозга.

В придачу, существует специфическая нейрональная цепь, соединяющая переднюю кору и гиппокамп, и играющая значительную роль в долговременном запоминании — так называемый септогиппокампальный путь. Одним из основных медиаторов этого пути является ацетилхолин, некоторые аспекты действия которого воспроизводит никотин, в частности способствуя улучшению запоминания.

Я не занимаюсь пропагандой курения в этой статье, но считаю нужным подчеркнуть, что негативные эффекты курения связаны в основном со смолами и прочими продуктами тления, а также сердечно-сосудистыми эффектами никотина, а не непосредственно с действием никотина на мозг.

Однако нет необходимости принимать именно никотин для усиления передачи сигналов посредством ацетилхолина как через септогиппокампальный путь, так и в самом гиппокампе.

Так как огромная потеря нейронов этого пути является ключевой в развитии болезни Альцгеймера, для компенсаторного уменьшения симптомов этой болезни был разработан ряд лекарственных препаратов (например Такрин), усиливающих холинэргическую передачу септогиппокампального пути. Однако, эти препараты обладают большим количеством побочных эффектов (к примеру, Такрин может вызвать повреждения печени) и использовать их для улучшения запоминания не рекомендуется.

Однако, это помогает только в случаях истощения имеющихся запасов холина вследствии интенсивного обучения и запоминания. В моем опыте, в состоянии, когда информация более не осваивается и не запоминается (читаешь одну и ту же страницу бестолку, «смотришь в книгу — видишь фигу»), прием холина устраняет «блок памяти» и позволяет «втолкнуть» больше данных на «влажный диск». Иных эффектов я не наблюдал.

Мною использовался холина хлорид в дозировке до 1.2 грамма на прием, дополненный никотинамидом (0.5 грамма на прием) и цинком (22 миллиграмма хелатированного цинка на прием). Диметиламиноэтанол (DMAE) представляет из себя другой коммерчески доступный предшественник ацетилхолина, имеющий подобный эффект. Безусловно, его также можно дополнить никотинамидом и комплексами цинка. Тем не менее, подобные соединения и комбинации нельзя считать истинными ноотропами вследствие узконаправленности их действия и неспособности содействовать цитологическим изменениям архитектуры мозга (спраутинг), ведущим к оптимизации его возможностей по обработке и сохранению информации.

Стимуляторы != ноотропы

Что же касается остальных упомянутых соединений, краеугольным постулатом является «стимуляторы != ноотропы;». Давайте рассмотрим наиболее экстремальные примеры из приведенного ранее краткого списка — кокаин и амфетаминоподобные стимуляторы. На первый взгляд, они должны быть полезны в условиях форсированного обучения, так как усиливают как раз те самые сигнальные системы (а именно норадреналиновые и допаминовые), которых я коснулся в рассуждениях о мотивации и хакерском менталитете.

Такое обучение интегрирует катехоламиновые и глутаматэргические сигнальные системы в специфических нейрональных путях, вовлеченных в выполнение поставленной задачи, тем самым улучшая формирование энграмм памяти (стабилизированных «маршрутов OMCPF»), имеющих отношение к подобного рода деятельности.

Эмоциональная стимуляция, вызванная кокаином и амфетаминами, не связана с обьективными внешними стимулами и неспецифична, происходя без вазимоподкрепления со стороны имеющих непосредственное отношение к процессу обучения глутаматэргических цепей, обуславливающих действительную «процессорную мощность» для выполнения поставленной задачи.

С точки зрения когнитивного анализа и сохранения данных, подобного рода общая стимуляция главным образом приводит к возникновению высокого уровня информационного шума во «влажных» сетях. В реальности, это проявляется высокой частотой возникновения ошибок: под влиянием общих стимуляторов человек не заснет и может написать в 10 раз больше кода, в котором будет содержаться в 10 раз больше ошибок (окей, число 10 ко мне пришло из устройства /dev/urandom , но сама мысль, надеюсь, понятна).

В конечном итоге, всё выигранное время и более уйдет на дебаггинг. Подобный подход не имеет ничего общего с оптимизацией работы «влажных» сетей, а подобные соединения — с ноотропами. Его сетевым эквивалентом будет являться установка дополнительных ISDN и ATM модулей в маршрутизатор, от которого требуется больше Ethernet портов и EtherChannel.

Помимо этого, стимуляторы обладают большим количеством побочных эффектов на периферии, в частности тех, которые уже были упомянуты в перечислении критериев истинных ноотропов. В лучшем случае, такие эффекты будут отвлекать и мешать концентрации на решаемой проблеме. И это далеко не всё, однако не стоит зарываться в фармакологию, ибо сказанного уже достаточно для понимания основополагающего тезиса данного абзаца.

И, безусловно, применение самых слабых стимуляторов, таких как крепкий кофе, вместе с истинными ноотропами, вполне оправданно для авральной ночной работы или учебы, и этим не раз доводилось воспользоваться и автору. Однако, повторюсь, на качество и эффективность работы нейрональных сетей подобные соединения не влияют, в придачу, их эффект кратковременнен.

Огласите весь список

Вас наверное уже замучил вопрос, что же можно отнести к этим пресловутым истинным ноотропам?

В первую очередь, к ним относится Пирацетам и его производные (Прамирацетам, Анирацетам, Нефирацетам, Оксирацетам и так далее), в своей общности именуемые ампакинами. Это название обусловлено механизмом действия подобных соединений — все из них усиливают действие глутамата на АМПА рецепторы. Вместо того, чтобы действовать непосредственно как глутамат, они связываются с отдельным модуляторным участком рецептора и удлинняют время открытия этого ионного канала в присутствии глутамата (естественный сигнал), тем самым увеличивая время прохождения ионов через рецептор и способствуя стабилизации LTP.

Пирацетам не только не ядовит: ряд исследований продемонстрировал, что он способен предохранять нейроны от повреждений, в первую очередь связанных с перегрузками и недостатком кислорода. В экспериментах на добровольцах, предварительный прием 2.4 и более грамм Пирацетама приводил к норме их умственную работоспособность в условии понижения содержания атмосферного кислорода до 10.5 % (эквивалент нахождения на высоте 5300 метров).

Так как роль более высокого уровня активации АМПА рецепторов в направлении конуса роста была показана значительным количеством исследований, подразумевается, что Пирацетам и Ко способны увеличить нейрональный спраутинг, тем самым способствуя возникновению большего количества соединений и пролегающих через них маршрутов.

И действительно, сейчас передо мной лежит замечательная монография Каркищенко, «Психоунитропизм Лекарственных Средств», изданная в 93-ем году и отражающая исследования еще советской поры. Она включает в себя электронные микрофотографии, четко показывающие активное формирование новых межнейрональных связей в крысином гиппокампе всего лишь через 30 минут после иньекции Пирацетама.

Другие отечественные исследования показали подобные результаты действия Пирацетама в иных частях головного мозга, таких как двигательная кора, и при применении различных доз препарата. Таким образом, ампакины идеально соответствуют критериям истинного ноотропа, приведенным ранее.

Вспомните, что ампакины не активируют АМПА рецепторы сами по себе, а всего лишь пролонгируют действие естественно выделяющегося глутамата. А следовательно, и для правильного формирования новых связей, и для включения этих связей во «влажные» сети и их функциональной значимости в вовлеченных сетях, присутствие значимого потока данных и потребность в этом потоке абсолютно необходимы. Другими словами, для того, чтобы ампакины проявили свою полезность, их прием должен сочетаться с интенсивным обучением, с постоянной тренировкой нейрональных сетей.

И именно этот момент был не понят на Западе, вследствие чего подобные соединения не прописываются в большинстве западных стран в качестве ноотропов, да и сама концепция ноотропных препаратов ставится иногда под сомнение.

Легенда Пирацетама

Очень хорошим примером подобного заблуждения служат клинические испытания Пирацетама в Британии на страдающих ранее упомянутой в статье болезнью Альцгеймера. По крайней мере, раньше, в инструкции, прилагаемой к упаковкам отечественного Пирацетама, черным по белому было написано: «препарат не эффективен при развившихся болезнях Альцгеймера и Пика». Несмотря на это, британцы провели массивные испытания Пирацетама на пациентах с болезнью Альцгеймера только для того, чтобы убедиться, что никакого толку от его применения в данном случае нет.

В то время, как многие принимавшие участие в этих испытаниях были неприятно удивлены (как же так, ведь на здоровых добровольцах и шныряющих по лабиринтам крысах и мышах результаты налицо!), большинство просто посчитало, что Пирацетам неэффективен вообще (!). Немало этому содействовали и особенности местного финансирования (при отсутствии «фармакологии здорового человека» как отдельной отрасли науки, на исследования в этой отрасли грантов никто не даст).

А что представляет из себя классический пациент с болезнью Альцгеймера? Обычно, это дряхлый старик, потерявший интерес к любым формам обучения, ведущий интеллектуально пассивный образ жизни и не способный / не желающий его сменить.

Не рассматривая добавляющие масла в огонь генетические факторы, важные для развития этого заболевания, зададим риторический вопрос: сможете ли вы создать чемпиона по культуризму путем иньекций анаболических стероидов человеку, проводящему всё свое время лежа на диване перед телевизором?

И мускулатура, и нейроны подчиняются одним и тем же основополагающим физиологическим законам. Оценивая вышеописанный механизм действия ампакинов критически, можно заметить, что:

• требуется достаточно много новых сформированных и стабилизированных межнейрональных связей для того, чтобы эффект приема подобных препаратов стал ощутимым;
• как для установления самих новых соединений в нужном количестве, так и формирования и стабилизации проходящих через них маршрутов, нужно время.

Эмпирический опыт указывает, что регулярный прием Пирацетама в дозе как минимум по 400 миллиграмм три раза в день с равными интервалами приносит наилучшие результаты. И следуя этому методу, не забывайте упражнять ваши «влажные» сети при помощи интеллектуальной деятельности, приносящей удовольствие и эмоциональное удовлетворение. Это может быть что угодно: от нахождения новых уязвимостей до Сид Мейeровской Цивилизации.

А теперь о специфических положительных моментах действия подобных препаратов:

• эффекты, достигнутые правильным приемом ампакинов, однозначно длительны. В первую очередь это означает то, что новые навыки и познания, освоенные и запомненные с их помощью, не имеют тенденцию забываться и теряться после того, как прием препарата был прекращён;
• существует феномен, который я наблюдал в течении многих лет на себе и окружающих и назвал «пирацетамовым примированием» (Piracetam priming для любителей иностранных языков). Его суть в том, что после регулярного приема Пирацетама в течение длительного времени (несколько месяцев) и последующего его прекращения даже на долгий период, при возобновлении приема единственная достаточно большая доза (от 800 миллиграмм и выше) способна оказать немедленный эффект без нужды ждать пару недель для его развития.

Кстати, за многие годы «сосуществования» с этим веществом, обнаружился еще один любопытный эффект Пирацетама. Если принять как минимум 800 миллиграмм на ночь, перед тем как заснуть после употребления значительного количества алкоголя, похмелье либо отсутствует, либо значительно ослаблено (в зависимости от количества и качества выпитого), и принявший зачастую просыпается с энергичным, продуктивным настроением.

Полезное наблюдение, не так ли?

Глутамат в чистом виде

Сам собой напрашивается вопрос: «как насчет приема собственно глутамата в чистом виде?». Этот вопрос был предметом множества «религиозных войн» с моим участием, так как западные фармакологические школы полностью отрицают этот подход. С другой стороны, глутамат активно использовался в качестве ноотропа в СССР и используется в СНГ, равно как и в Китае, Японии, других развитых странах восточной и юго-восточной Азии, а также в Южной Америке. Оппоненты использования глутамата обычно оперируют следующими аргументами:

• он будет полностью потреблен на периферии, например микрофлорой кишечника;
• он не пересечет гематоэнцефалический барьер (совокупность механизмов, защищающих наш мозг от потенциально вредных соединений и микроорганизмов, присутствующих в организме человека, это биологический межсетевой экран);
• если глутамат всё-таки не будет утилизирован на периферии и пройдет через гематоэнцефалический барьер, он может вызвать токсичность возбуждения.

Безусловно, эти аргументы выглядят достаточно убедительно. Однако, им противопоставлен очень богатый клинический опыт, накопленный в вышеупомянутых частях света. Мои личные взгляды по поводу приема чистого глутамата сводятся примерно к следующему:

• не весь принятый глутамат утилизируется на периферии, особенно если он абсорбирован в ротовой полости или желудке;
• принимать глутамат более энергетически эффективно, чем его эндогенный (внутренний) синтез в организме;
• гематоэнцефалический барьер пропустит недостающее количество глутамата, но «переключится со ввода на вывод», если концентрация этой аминокислоты станет слишком высокой. Таким образом, токсичность возбуждения будет предотвращена.

В качестве аргумента, подчеркивающего возможность токсичности принимаемого глутамата, многие приводят так называемый «Синдром Китайских Ресторанов». Некоторые исследователи связывают этот «синдром» с глутаматом натрия, стандартно используемым в дальневосточной кухне для придания пище вкуса «умами». Этот вкус настолько уважаем в дальневосточной кулинарной традиции, что на японском глутамат натрия именуют «адзи но мото» (дословно — «душа вкуса»). Вы можете найти большое количество информации о глутамате в различных пищевых продуктах на этом англоязычном вебсайте.

Однако, следует упомянуть, что симтомы «Синдрома Китайских Ресторанов» весьма напоминают обычную, обусловленную гистамином аллергическую реакцию, и не имеют ничего общего с истинной токсичностью возбуждения (наподобие наблюдаемой при «амнестическом отравлении моллюсками», вызываемом действующим на глутаматэргические рецепторы «токсином возбуждения» из одноклеточных водорослей — домоатом). Кроме того, статистически достоверную связь между глутаматом натрия в пище и этим синдромом так никому установить не удалось.

Исходя из собственного опыта, прием глутамата не способствует запоминанию и задержке информации в памяти, как это делают ампакины или как это достигается, в описанных ранее специфических условиях, путем восполнения запасов холина. Однако, глутамат повышает скорость обработки данных во «влажных» сетях и имеет сравнительно слабое стимулирующее действие без особых периферических побочных эффектов и повышения количества совершаемых ошибок.

Белые, растворимые в кишечнике таблетки глютаминовой кислоты не проявили никакого значительного эффекта, в то время как голубые, растворимые в желудке таблетки приводили к обьективному повышению скорости обработки информации и продуктивности и имели мягкий стимулирующий эффект 20 — 30 минут после приема, сопоставимый с действием крепкого кофе.

Я использовал единократный прием 0.5 грамма глутамата в этой лекарственной форме примерно за полчаса до выполнения требующих высокой продуктивности и скорости задач, например перед сложным экзаменом. Следует упомянуть, что в СССР умственно отсталым детям часто прописывали высокие дозы глутамата (до 0.1 — 0.2 грамма на килограмм веса каждый день) на длительное (месяцы) время приема для повышения их возможности к обучению и интеграции в общество.

Пироглутамат, циклическое производное глютаминовой кислоты, часто встречается в западных коммерческих смесях, рекламируемых в качестве ноотропов и продаваемых как пищевые добавки в отделах продажи витаминов аптек и так называемых «магазинов здоровья». Непохоже, чтобы действие пироглутамата было тщательно проверено, и его популяризация основана на эмпирических описаниях. Химически, пироглутамат более сходен с Пирацетамом, чем с глутаматом, из которого его синтезируют.

В целом, я склонен относиться с большим подозрением ко всем активно рекламируемым смесям и коктейлям «для поумнения». В то время как есть вероятность того, что они могут содержать в себе истинные ноотропы (тот же глутамат или ампакины), многие компоненты этих составов явно не имеют никакого отношения к механизмам оптимизации работы нейрональных сетей и даже могут обладать противоположным эффектом (гамма-аминомасляная кислота, таурин в так называемых «энергетических напитках»).

Необходимо быть нейрохимиком или нейрофармакологом для отделения зерен от плевел, и если вы им не являетесь, я бы не рекоммендовал использовать подобные смеси в качестве ноотропов или, по крайней мере, ожидать от их употребления существенных результатов.

Продолжении этой теории читаем здесь.