Ломаем wetware - часть вторая

Андрей Владимиров (andrew arhont.com), соавтор книг  Wi-фу: "боевые" приемы взлома и защиты беспроводных сетей и Hacking Exposed Cisco Networks (Hacking Exposed)

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. Банальный вывод: "брейнбилдинг" полностью возможен и нужен, и кто-то, постоянно упражняющий свои "влажные" сети, прийдет к их физическому совершенствованию в сторону достижения гораздо больших возможностей (отраженных в количестве межнейрональных соединений и пролегающих через них маршрутов), чем тот, кто не уделяет внимания подобной тренировке. Как было упомянуто в предыдущей части, существуют локальные правила обучения ("зоны OMCPF"), которые делают тренировку "влажных" сетей участок-специфической и, возможно, оставляют личным выбор между концентрацией на развитии отдельной возможности и общим "брейнбилдингом".

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 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. Перефразируя Морфея, реальность - это всего лишь паттерн возбуждения "позиционных нейронов" гиппокампа. Человек с поврежденным гиппокампом страдает от серьёзных трудностей обучения и не способен запомнить места в которых он побывал, или нормально сориентироваться на местности. 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. Из жизненного опыта хорошо известно, что единственный высокомотивированный хакер стоит многих "экспертов", "протирающих штаны" с 9 до 5. "Хакерский менталитет" имеет свое четкое редукционистское объяснение - самомотивация подобного рода не только способствует обучению (посредством облегчения формирования и поддержки LTP в вовлеченных нейрональных цепях), но и способна содействовать оптимальной физической реструктуризации цитоархитектуры мозга обучающегося (нейрональный спраутинг, создающий дополнительные возможности для "OMCPF маршрутизации"). 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 обьяснить способностью формировать большее количество OMCPF маршрутов и их более легкой и быстрой сходимостью и стабилизацией. А 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. И к этой цепи, а также к вопросам мотивации и концепции "брейнбилдинга", мы в этой статье ещё не раз вернемся.

В то время, как аутотренинг и высокая мотивация, получение удовольствия от обучения и "чувство глубокого удовлетворения" от новых освоенных техник, знаний и умений - это прекрасно, существуют ли дополнительные непосредственные пути разгона "влажных" сетей для дальнейшего расширения ваших возможностей и физиологических пределов освоения и сохранения информации ?

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 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. Впридачу, 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
   

Взглянем же поближе на соединения, чаще всего используемые для "повышения продуктивности" и "увеличения производительности", например в ночи перед экзаменами или сдачей проекта. Наиболее подходящими кандидатурами здесь являются
 

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

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. Впридачу, 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 эффектими 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 рекоммендуется.

Логичным и доступным подходом к решению этой проблемы вместно необходимости курения является прием холина (из которого потом в нейронах синтезируется ацетилхолин) вместе с добавочными соединениями, способствующими данному синтезу. 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.

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. Однако, всё не так просто, как может показаться. Эмоционально подкрепленное обучение, о котором и шла речь, связано с наличием четкого наружного стимула (написанный код или зарученный сервер :), который приносит обоснованное удовольствие и удовлетворение. 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 (ок, число 10 пришло из /dev/urandom, но 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.

Точно те же принципы имеют непосредственное отношение и к другим, более слабым общим стимуляторам, ошибочно испольуемым многими в качестве "ноотропов". Конечно, и уровень стимуляции, и возрастание количества ошибок при их использовании будет ниже. И, безусловно, применение 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, впридачу, их эффект кратковременнен.

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 услиливают 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. Поскольку сами по себе эти препараты неспособны "открыть" АМПА рецепторы, они не вызывают токсичности возбуждения. И действительно, родоначальник ампакинов Пирацетам - одно из самых безопасных соединений из числа известных человечеству. Было подсчитано, что среднесмертельная доза Пирацетама для семидесятикилограммового человека составит примерно 700 грамм. Для сравнения, у обычной поваренной соли среднесмертельная доза для человека весом в 70 кг - примерно 210 грамм. Пирацетам не только неядовит: 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.

Но значит ли это, что подобные соединения являются "магическими пилюлями", способными "по щучьему велению" немедленно превратить вас в гения? Безусловно нет. Даже если новые связи между нейронами были успешно сформированы, будут ли они активны? Пролегут ли через них новые полезные маршруты? 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 под сомнение.

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
   

Таким образом, для получения желаемых результатов при приеме ампакинов, необходимы время и усилия. Не следует ожидать немедленного результата (хотя подобные случаи мне изредка встречались). Скорее всего, четкий, заметный эффект от приема станет ощутим примерно через две недели поддержки постоянной необходимой концентрации препарата в плазме крови. "Поддержка постоянной необходимой концентрации" - ключ к успеху. 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?

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, биологический межсетевой экран)
• если глутамат всё-таки не будет утилизирован на периферии и пройдет через гематоэнцефалический барьер, он может вызвать токсичность возбуждения
   

Безуслово, 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 англоязычном вебсайте http://www.glutamate.org. 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. Ещё один интересный момент: существует мнение, что некоторые пищевые продукты способствуют улучшению мышления. Список таких продуктов, приведенный на сайте http://nootropics.com/smartfood/index.html включает в себя спаржевую капусту, столовую спаржу, брюссельскую капусту, салатный лист, авокадо, тунца, треску, морскую камбалу и скумбрию. Все эти продукты, в особенности рыба, перечислены на http://www.glutamate.org и других подобных сайтах как богатые глутаматом, что не вызывает особого удивления.

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.

Ещё один немаловажный вопрос: существуют ли истинные ноотропы, не действующие на передачу сигналов посредством глутамата напрямую? Ответ на этот вопрос положителен. К числу таких соединений относится фактор роста нейронов (Nerve Growth Factor или NGF). NGF стимулирует рост и спраутинг нейронов напрямую, без посредника в виде АМПА и других глутаматэргических рецепторов.

В то время как западные научные и медицинские школы до сих пор только рассматривают перспективы и возможности использования различных рецептур на основе NGF, в СССР этот фактор роста де-факто использовался в клиничекой практике с 1952-го года в виде Церебролизина - богатого NGF гидролизата свиного мозга. Основной недостаток использования любых рецептур NGF заключается в том, что этот полипептид будет полностью разрушен в желудке, и посему должен вводиться внутримышечно. Церебролизин - пожалуй наиболее мощный ноотроп из всех, которые мне довелось испробовать. Развитие эффекта занимает менее часа, при этом усиливаются как скорость обработки данных, так и емкость их сохранения, а также увеличивается острота восприятия и внимание к деталям. Недавно в Японии был разработан новый потенциальный ноотроп под названием Идебенон (Idebenone), которому приписывается возможность увеличивать синтез NGF в коре головного мозга. К сожалению, мне никогда не доводилось экспериментировать с Идебеноном или знать кого-либо, кто с ним работал или, по крайней мере, его употреблял. Если этот препарат действительно способен значительно увеличить выработку NGF в головном мозге человека, то это реальное достижение, позволяющее обойти основную проблему использования Церебролизина, а именно - необходимость иньекции. Гидергин, препарат одобренный в США для лечения слабоумия у престарелых, является ещё одним потенциальным ноотропом, возможно увеличивающим выработку NGF в головном мозге. Однако, механизм его действия до сих пор неизучен полностью, и в настоящее время продаж Гидергина не наблюдается. Гидергин представляет из себя смесь трех алкалоидов эргота, впервые предложенную Альбертом Хоффманом (первооткрывателем LSD-25) как средство для понижения кровяного давления (периферический эффект, нежелательный для ноотропа!) Ницегролин (Сермион) коммерчески доступен, применяется для лечения мигрени и химически весьма сходен с Гидергином. Имеются сообщения о возможной ноотропной активности Ницегролина, однако хотелось бы видеть их четкое подтверждение. У автора нет личного опыта применения Гидергина или его аналогов.

Вазопрессин или антидиуретический гормон - это ещё один пептид, которому приписываются ноотропные свойства. Вазопресин выделяется задней долей гипофиза, и его недостаток приводит к развитию одного из видов диабета (diabetes incipidus). Также, этот гормон активно участвует в формировании долгосрочной памяти. В одном из исследований, посвященных годовому ритму обучения, было установлено, что наиболее благоприятным временем для интенсивного обучения являются Август - Сентябрь, и доказано существование связи между этим наблюдением и годовым пиком секреции вазопрессина в гипофизе на протяжении указанных месяцев. Любопытно, что и алкоголь, и марихуана подавляют выделение вазопрессина из гипофиза, что является одним из обьяснений забывания происшедшего после употребления этих веществ. Другим обьяснением считается временное подавление глутаматной сигнализации мозга как алкоголем, так и марихуаной. Вазопрессин выпускается в распылителях в нос для лечения вышеуказанной разновидности диабета. У меня нет личного опыта использования вазопрессина, и я не отношусь к числу сторонников применения данного гормона в качестве ноотропа. Во первых, он обладает рядом хорошо документированных побочных эффектов, таких как насморк и заложенность носа, раздражение носовых проходов, возможная головная боль, спазмы живота и повышенная сократимость кишечника. У больных стенокардией, употребление вазопрессина может усилить симптомы заболевания. Во вторых, будучи антидиуретическим гормоном, он будет вызывать неизбежную задержку жидкости в организме, что само по себе уже крайне не желательно. В третьих, частое использование любого гормона обычно приводит к понижению его естественной выработки соответствующей железой. Таким образом, после отмены вазопрессина возможен прямо противоположный эффект. Следует отметить, что сторонники использования вазопрессина для улучшения запоминания не рекоммендуют регулярное употребление этого препарата, предлагая одноразовые ингаляции в случае необходимости долговременного запоминания огромного количества информации. Я не отношу вазопрессин к числу истинных ноотропов, поскольку не существует доказательств его влияния на нейрональный рост и спраутинг, и его эффекты вне головного мозга слишком значимы, чтобы ими можно было пренебрегать.

Разумеется, все ранее перечисленные истинные ноотропы могут применяться в комбинациях друг с другом для максимизации их действия. Я успешно перепробовал комбинации ампакинов, глутамата, церебролизина и супплементации холином без каких-либо заметных побочных эффектов. Ещё одним полезным добавлением к истинным ноотропам являются соединения, повышающие "энергетику" нейронов. Человеческий мозг очень требователен к поступлению энергии и поглощает до 50 % всего затрачиваемого организмом кислорода, используя для своих нужд примерно 20 % тотального энергопроизводства тела. В физиологических условиях, без голодания, мозг использует один единственный вид "топлива" — глюкозу. Соответственно, сама по себе глюкоза является полезной добавкой к любому ноотропу в связи с таким высоким энергопотреблением "влажных" сетей (несмотря на отсутствие их перегрева, как и упомянуто в первой части статьи). Следует заметить, что подъем концентрации сахара в крови приводит к выбросу в кровь инсулина, некоторое количество которого способно пересечь гематоэнцефалический барьер. Воздействие инсулина на инсулиновые рецепторы не обладает достаточной избирательностью, так как приводит к фосфорилированию множества внутриклеточных белков. Одним из таких фосфорилированных субстратов в головном мозге являются составляющие части глутаматных НМДА рецепторов, а именно субъединицы NR2A и NR2B (НМДА и АМПА рецепторы не монолитны - каждый состоит из нескольких блоков, у которых имеются свои разновидности). Прикрепление фосфатной группы к этим субъединицам способствует формированию LTP. Таким образом, сахар — это не просто источник энергии для функционирования нейронов, но и своеобразный слабый "полу-ноотроп". Пиритинол ("Энцефабол"), препарат почти идентичный пиридоксину (витамин B6) химически, но не обладающий витаминной активностью, значительно повышает перенос глюкозы через гематоэнцефалический барьер и может послужить ценной добавкой к истинным ноотропам заодно с глюкозой. Забавно, что Пиритинол был самым первым препаратом, разрекламированным и продвигаемым в качестве ноотропа ещё с 1961-го года (Merck). Другими повышающими энергетику нейронов добавками к ноотропам, иногда неправильно рекламируемым как ноотропы, являются L-ацетилкарнитин и уже упомянутый в связи с употреблением холина никотинамид (витамин PP).

Ещё один подход, которым также можно воспользоваться, сводится к приему расширяющих капилляры головного мозга препаратов, таких как Кавинтон (Винпоцетин), в качестве добавок к ноотропам. Многие даже относят Кавинтон и Ко к ноотропам что, разумеется, является ошибкой. Логика, на которой основан этот подход, сводится к тому, что повышенное кровоснабжение мозга приведет к лучшему снабжению нейронов кислородом и глюкозой. В то время как подобная логика вполне целесообразна, отношение автора к такому подходу в целом скептическое. Кровоснабжение здорового мозга должно быть саморегулируемым в соответствии с его потребностями, принимая во внимание специфику нужд отдельных областей мозга, вовлеченных в выполнение текущих задач. Впридачу, следует изучить не будет ли расширение капилляров головного мозга, вызванное длительным приемом подобных препаратов, сменяться их сужением после прекращения приема. А пока что Кавинтон и его аналоги показали себя достаточно эффективными в лечении нарушений мышления, связанных с дефектами кровообращения мозга у престарелых, например, вследствие атеросклероза. Документированные побочные эффекты Кавинтона включают в себя сухость во рту, возможное снижение кровяного давления и слабость. Мне доводилось принимать Кавинтон в комбинации с истинными ноотропами в качестве эксперимента. В то время, как я не столкнулся ни с одним из перечисленных побочных эффектов, субьективно оценить действенность добавления Кавинтона к ноотропам не представилось возможным.

Подведем итоги рассуждений о разгоне "влажных" сетей на практике:

 

•  интенсивное, высокомотивированное, приносящее удовольствие обучение является краеугольным камнем всего перечисленного. Без него, любое фармакологическое вмешательство врядли приведет к ощутимому успеху.
• существуют препараты, действующие в соответствии с естественными механизмами обучения и способные значительно повысить производительность нейрональных сетей, тем самым расширив круг наших возможностей по обработке и сохранению информации до пределов, недосягаемых без их применения. Такие соединения и называются истинными ноотропами
•  критерии «истинности» ноотропного препарата и его эффективность могут быть оценены электрофизиологически, биохимически и даже визуально (при наличии под рукой электронного микроскопа)
•  для достижения ощутимого эффекта, к применению ноотропов (дозировка, интервалы приема, длительность приема) следует относиться тщательно и серьёзно
•  совместное применение подобных препаратов может быть более эффективным, чем прием единственного соединения
• существуют соединения, которые могут временно улучшить специфическую функцию головного мозга, например долговременную память, при этом не являясь полноценными ноотропами. Их прием оправдан только в тех случаях, когда такая функция остро необходима
•  существют соединения, которые способны косвенно улучшить продуктивность "влажных" сетей посредством повышения энергоснабжения нейронов. В то время как сами по себе такие препараты могут не оказать никакого заметного эффекта, их совместное применение с ноотропами вполне оправдано
•  для того, чтобы знать как разогнать "влажные" сети мозга, необходимо понимать принципы, согласно которым они строятся и функционируют (спросите у знакомого нейрофизиолога или нейрохимика, если таковым не являетесь). Далеко не всё, что активно рекламируется в качестве ноотропов, к ним относится на самом деле. Как обычно, рынок есть рынок, и на незнании можно всегда хорошо заработать. Будьте скептиками. Подвергайте сомнению рекламные проспекты и советы непрофессионалов.
   

В заключении, хотелось бы заострить ваше внимание на двух аспектах, имеющих прямое отношение к тематике статьи. Доказательство от обратного является эффективным способом подтвердить или опровергнуть гипотезу или даже целую парадигму. Итак, аспект первый: существуют ли "анти-ноотропы", снижающие функциональные возможности нейрональных сетей? Безусловно. Пожалуй, наиболее классическим примером "анти-ноотропа" ("dumb drug" или "препарата тупости") является фенциклидин (PCP, "ангельская пыль") и другие, действующие подобным образом соединения (например, Кетамин). Видели ли вы когда-либо наркомана, находящегося в зависимости именно от этих соединений? Жалкое зрелище. Каков может быть механизм действия подобных веществ? Правильно. блокада глутаматных сигнальных систем головного мозга. А если точнее, эти соединения полностью и необратимо перекрывают наши детекторы совпадений — НМДА рецепторы. Они встрявают в качестве "затычек" в самом узком месте ионного канала, которым является НМДА рецептор, физически блокируя прохождение ионов через канал вне зависимости от отсутствия или присутствия глутамата в окружающей рецептор среде. Впридачу, так же как чрезмерное и неконтролируемое возбуждение НМДА, полная блокада этих рецепторов является фатальной для нейронов посредством механизма, получившего название "неоклассической токсичности возбуждения". Не углубляясь в детали сего механизма, отмечу, что даже единственная большая доза фенциклидина и ему подобных соединений способна вызвать физические повреждения задней коры мозга. Теперь посмотрим на другой упомянутый в статье медиатор — ацетилхолин. Вещества, которые блокируют передачу сигналов посредством ацетилхолина (например, атропин), негативно влияют на запоминание и принявший их неспособен нормально запомнить события непосредственно перед приемом такого соединения, а также после приема в период его действия. Тем не менее, такие нарушения памяти временны и не влияют на общие способности к обучению. В лабораторных условиях, можно вызвать полную и постоянную потерю долговременной памяти, уничтожив упомянутый в статье септогиппокампальный путь с помощью высокоизбирательных синтетических (AФ64A) или химерных (IgG-192-сапорин) токсинов. При этом кратковременная память не пострадает. Данные наблюдения подчеркивают, что в то время как ацетилхолиновая передача сигналов в головном мозге специфически важна для формирования долговременной памяти, более общие механизмы обучения (фактически, OMCPF маршрутизация) связаны с ролью глутамата и вращаются вокруг НМДА рецептора, как ключевого компонента "ветварного транзистора" - нашей пары рецепторов.

Второй и последний аспект: велико ли значение генетических факторов в рассмотренных явлениях? Являются ли возможности наших "ветварных" сетей четко обозначенными на генном уровне? Возможен ли генный "взлом", выводящий их на принципиально новую ступень?

Ниже на фотографии представлена генетически "разогнанная" мышь:

Иллюстрация: Мышь Дуги.

Её, а вернее её линию зовут Дуги. Дуги - модифицированные супермыши. В наборах различных тестов они обучаются в два раза быстрее, чем их обычные сородичи, помнят гораздо дольше и адаптируются к изменениям среды значительно быстрее. Их нейрональные сети обладают большими возможностями и более высокой эффективностью. И всё из-за того, что доктор Циен и коллеги генетически модифицировали эту линию мышей, придав им способность к синтезу большего количества NR2B субъединиц НМДА рецепторов. Тех самых субъединиц, которые были уже упомянуты в статье, когда мы обсуждали опосредованный через инсулин эффект сахара на "влажные" сети. Более высокий уровень NR2B субъединиц → усиленная активность НМДА рецепторов → более эффективные операции OMCPF протокола. Даже более того, группа Циена не только придала мышам дополнительные копии гена, кодирующего NR2B, но и внедрила их таким образом, что их активность с возрастом только усиливается , тем самым противодействуя естественному падению функциональности НМДА в связи со старением. В молодости мы и и учимся быстрее, и ломаем больше :-)

В качестве доказательства от противоположного, ученые также создали линию "тупых мышей" с недостатком NR2B гена.

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.

Отбросьте страх перед новым и неизведанным. Добро пожаловать в будущее.

Мышь - хакер :-) Иллюстрация для размышления.

П.С.: автор статьи выражает благодарность д-ру Максиму Орловскому, нейрофизиологу, за проверку приведенных материалов.
 

Академия Информационных Систем (г.Москва) открывает подготовку специалистов по эксклюзивной программе «БЕЗОПАСНОСТЬ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ». Преподаватели-практики из Лондона - авторы книги «Wi-Foo: «боевые» приемы взлома и защиты беспроводных сетей» - расскажут о последних разработках в области безопасности сетей. Курс пройдет с 28 ноября по 2 декабря. В программе предусмотрены практические атаки и демонстрация способов защиты. Подробная информация: http://www.infosystem.ru/longkurs.php?fid=1123500873655060