1. Gének és viselkedés
Gének és Viselkedés - Bevezetés Ok és okozat (DIA 1) Az agy és a viselkedés között a kapcsolat egyértelmű: ma már tudjuk, hogy nem zsigerből hozunk döntéseket, nem a szívünkre hallgatunk érzelmi kérdésekben sem, sőt a tudatunk székhelye sem a tobozmirigy (Descartes elképzelése), hanem az agy. Míg a testünk felépítését a genomunk viszonylag merev szabályok szerint kódolja (lásd egypetéjű ikrek testi hasonlósága), addig az emberi DNS egy rendkívül plasztikus agyat hozott létre. Az agyunk egy olyan számítógép, amelynek nem csupán a szoftvere (idegsejtek közötti kommunikáció), hanem a hardvere (idegi kapcsolatok) is folytonosan változik a használat függvényében. Az agy plasztikusságának oka az, hogy fő funkciója a környezethez való alkalmazkodás, a környezet pedig folyton változik. A modern ember legfontosabb környezeti tényezője a társadalom, azaz a szociális környezet. Érdekes paradoxonnak tűnik, hogy míg az agyunk működése flexibilis, az ember alapvető motivációi rendkívül konzervatívak, lényegében ugyanazok minden egészséges embernél, csupán eltérő egyéni intenzitással jelentkeznek. Gének vagy Nevelés? - A viselkedés meghatározottsága (DIA 2) A génjeink, a testfelépítésünk és az élettani folyamataink az állati őseink nyomait viselik magukon. Csoda lenne, ha ez nem lenne igaz a viselkedésünkre is. A különböző tudományterületek között azonban nincs egyetértés abban, hogy ez így van-e, s ha igen, milyen arányú a genetikai örökségünk és a társadalmi hatások befolyása a viselkedésünkre. Amennyiben a viselkedésünk genetikai komponenseket tartalmaz, ennek kialakításában az evolúciónak meghatározó szerepe kellett, hogy legyen, hiszen egy faj DNSe az időben változik, ez pedig maga az evolúció. Az evolúció azonban nem erkölcsi megfontolások, hanem a fitnesz maximalizáció elve alapján működik. Ha ez így van, akkor az a kérdés, hogy képesek vagyunk-e vajon felülírni a primitív ösztöneinket, s egy ésszerű elven működő társadalom ésszerű tagjaiként viselkedni. A társadalmi és genetikai tényezők szerepét illetően zajlik az úgynevezett „Gének vagy Nevelés” (nature, nurture) vita. A társadalomtudományok felfogása szerint az emberi elme egy üres lap, amibe neveléssel bármi beírható. A biológia (neurobiológia, genetika), legalábbis módszereiben, egyfajta robotként kezeli az embert, mivel a reprodukálható idegi illetve genetikai mechanizmusokat kutatja. A klasszikus evolúcióbiológia szerint az emberi viselkedés fő funkciója a túlélés (természetes szelekció), míg az evolúciós pszichológia nagyobb hangsúlyt fektet a tágabb értelemben vett szexuális motivációkra (szexuális szelekció). Az evolúciós megközelítések alapállítása az, hogy a viselkedésünk egy ősi környezethez való alkalmazkodás genetikai eredménye. Egészen az utóbbi évekig, az egyes tudományterületek közötti egyetértés hiánya nem vitákban nyilvánult meg, hanem abban, hogy egyszerűen nem vettek tudomást egymás eredményeiről. Ma alapvető változások zajlanak: a modern biológia, - főként a molekuláris genetika, az agykutatás és az evolúcióbiológia, - megpróbál behatolni az eddig bölcsészek privilégiumának tartott társadalomtudományok területére. A helyzet jelenleg még képlékeny, melynek oka az, hogy a humán tudományok (pszichológia, szociológia) művelői nem értik a biológia nyelvét; a természettudományok pedig nehézségekkel küzdenek a gének, az agyi állapotok és a viselkedés összefüggéseinek megértésében, s így elméleteik magas spekulatív tartalommal rendelkeznek. Azért tárgyaljuk mégis a témát, mivel fontos problémáról van szó, s a genomikai módszerek rendkívül gyors fejlődése a közeljövőben áttörést sejtet ezen a területen. A viselkedés különféle hierarchia szinteken meghatározott, ideértve a fizikai törvényeket, a genetikai és szociális hatásokat, stb. Érdeklődőknek fakultatív anyag: http://index.hu/tudomany/2013/04/06/letezik-e_szabad_akarat/
EXTRA KÖVETELMÉNY
20. Előadás
Boldogkői Zsolt ©
1
1. Gének és viselkedés Viselkedés és Genetikai Program (DIA 3) A genetikailag kódolt viselkedésformákat ösztönöknek nevezünk. Az alacsonyabbrendű állatok ösztönös viselkedése mereven programozott. Jó példa erre a méh tisztogató viselkedése, melyet két gén határoz meg (u és r), melyek közül az „u” gén a sejt felnyitását, míg az „r” gén az elhalt báb eltávolításáért felelős. Az uu/rr genotípusú rovarok hibátlanul elvégzik a két egymást követő feladatot. Az „U” domináns negatív mutáció tartalmazó állatok (Uu/rr) nem nyitják fel a sejteket, de ha azokat felnyitva találják, akkor eltávolítják az elhalt bábokat. Az „R” domináns negatív mutációt tartalmazó méhek felnyitják a sejtet, de nem távolítják el a bábokat. Tehát, a tisztogató viselkedés két lépése egymástól függetlenül kódolt, ha az egyik fázist kódoló gén elromlik, a másik fázis attól még ugyanúgy végrehajtódik, pedig, legalábbis a 2. esetben, értelmetlen a viselkedés. A méhek tánca viszont a legplasztikusabb eddig ismert rovarviselkedés, hiszen a felderítő egyedek a táncukkal kódolják a mézlelőhely irányát és távolságát, a többi egyed pedig értelmezi ezt, s ezen információk alapján tervezi meg az útját. A magasabbrendű élőlények mereven huzalozott programja például az imprinting, melynek során a libák és a kacsák az első mozgó élőlényt vagy tárgyat azonosítják anyaként. Ez az értelmezés a későbbiek során kitörölhetetlen az állatok agyából. A kutyák, a delfinek és majmok rendkívül plasztikus tanulási képességgel rendelkeznek, de ennek erősek a korlátai is. Az embernél a legmagasabb fokú az agyműködés plaszticitása. A viselkedés változékonyságát, - hasonlóképpen a test változékonyságához, - főként a genetikai szabályozásban lévő variabilitás okozza, nem pedig a kódoló régióban, azaz a fehérjeszerkezetben való, változékonyság. Az emberi viselkedést a genetikai tényezők nem fátumként (elkerülhetetlen sorsként) határozzák meg, hanem a környezet függvényében valószínűségi alapon, melynek megvalósulását motivációk segítségével „garantálják”. Az ember elvileg felül is bírálhatja a gének által hordozott programot, a kérdés persze az, hogy ezt meg is teszi-e. A viselkedés fő szabályozói monoamin (főként szerotonin és dopamin) és glutamát neurotranszmitterekkel kommunikáló idegsejt csoportok. A viselkedés fő idegi központjai a prefrontális kéreg, az amygdala, a hipotalamusz, a hippokampusz, a cinguláris kortex és a raphe nukleuszok. A viselkedésgenetikai kutatásokat nehezíti a nyelvi pontatlanság. Például, agressziónak nevezzük a domináns státust fenntartására irányuló és a depresszív magatartásból származó támadó viselkedést is. Másrészt, sok viselkedésformánk közös az alapja. Például, az újdonság keresésére vonatkozó genetikai programok képezik az alapját a vakmerőségnek, a hűtlenségnek, a politikai nézeteknek, a szenvedélybetegségnek, sőt az intelligenciának is. A viselkedéssel foglalkozó tudományterületek (DIA 4) Nézzük meg röviden, hogy milyen tudományterületek vizsgálják az emberi viselkedést.
Társadalomtudományok Pszichológiai iskolák (DIA 5) A pszichológia az egyén viselkedésével foglalkozik. Sigmund Freud és William James, a pszichológia két fő alakjának munkásságára alapvető hatást gyakorolt Darwin „A Fajok Eredete” című könyve, mindketten fontos szerepet tulajdonítottak az ösztönöknek. Tehát, a pszichológia alapvetően biológiai szemléletmóddal indult. 1920-ban azonban e tudományág gyökeres fordulatot vett, s az úgynevezett behaviorista szemlélet uralta a következő fél évszázad kutatásait. A behaviorizmus az ösztönökkel („gének”) szemben a tanulásra („nevelés”) helyezte a hangsúlyt. A behaviorizmus tagadásából jött létre a ma is viruló úgynevezett kognitív pszichológia, amely a gének és tanulás szempontjából ugyan szintén a tanulást tartja fontosabbnak, de némi elmozdulás tapasztalható már az öröklött tényezők felé (lásd később nyelvi ösztön). Röviden ismertetjük ezeket az irányzatokat. 1. Freud pszichoanalitikus elmélete A kései 1880-as években Freud egy alapvetően szexualitáson alapuló elméletet javasolt az emberi viselkedés megértésére. Freud szerint a szexualitás az ember legfontosabb motiváló ereje, nem csupán felnőtt korban, hanem az újszülöttekben és az aggastyánokban is. Szerinte, az összes pszichológiai folyamatunk nem más, mint a szexualitásunk bizonyos irányokba való terelése. A Viktoriánus kultúrában ez az elmélet sokkolóan hatott. Freud EXTRA KÖVETELMÉNY
20. Előadás
Boldogkői Zsolt ©
2
1. Gének és viselkedés két fő ösztöncsoportot tételezett fel: (a) az életmentő ösztönöket (igény a levegőre, táplálékra, félelem a kígyóktól, stb.); és (b) szexuális ösztönöket. Vegyük észre, hogy ezek a kategóriák Darwin túlélési és szexuális szelekciós elméleteire hajaznak. Freud szerint a tudatos én legfontosabb funkciója a tudatalatti elfojtása. Módszere, a pszichoanalízis a gyermekkorban ért traumák felszínre hozásán alapult. Freud szerint, a terápia módja a megtörtént eseményekkel való szembesülés. 2. William James, hasonlóan Freudhoz, az ösztönökre építette elméletét. Úgy vélte, hogy az ösztönök evolúciós eredetűek, s a közvélekedéssel szemben, azt gondolta, hogy az embernek több ösztöne van, mint az állatoknak (általában az a vélekedés, hogy mi elhagytuk az ösztöneinket, s tudatosan tervezzük a cselekedeteinket). A kritika az elméletével szemben, hogy túl sok „apró” ösztönt tételezett fel. Megközelítését funkcionalizmusnak nevezzük: szerinte az elme azért alakult ki, mert funkciója van, segíti a környezethez való alkalmazkodást 3. Behaviorizmus (”viselkedéstan”) Ivan Pavlov és James Watson (nem a DNS szerkezetének felfedezője!), szemben a fenti pszichológiai irányzatokkal, nem az ösztönökre helyezte a hangsúlyt, hanem a tanulásra, annak is egy speciális fajtájára, amelyben két eredendően független ingert kapcsoltak össze, például a csengő hangot az étel megkapásával. Egy rövid idő után, a csengő hangja önmagában is kiváltotta a nyálelválasztást. A behavioristák azt gondolták, hogy a tanulás általános mechanizmusa az ingerek összekapcsolásán alapul, de ez az elmélet nem bizonyult általános érvényűnek. Az amerikai Burrhus Frederick Skinner volt a radikális behaviorizmus legismertebb képviselője. Skinnerék úgy vélték, hogy az öröklött viselkedés periférikus jelentőségű, sokkal fontosabb az ismétlésen alapuló tanulás. Az agyat egy fekete doboznak tekintették, nem volt érdekes, hogy mi történik odabenn, csupán csak az input-okra adott output válaszokat vizsgálták. Összefoglalva: a behaviorizmus szerint a mentális állapotok leegyszerűsíthetőek a megfigyelhető viselkedésre vonatkozó megállapításokkal, a lelki jelenségek pedig visszavezethetők inger és reakció viszonyára. 4. A kognitív pszichológia (kognitív = „megismerés”) a behaviorizmus fekete doboz felfogását elvetette, s azt vizsgálta (pszichológiai módszerekkel), hogy mi folyik az agyon belül. Ez a tudományterület a problémamegoldással, a memóriával és a nyelvvel kapcsolatos kutatásokkal foglalkozik. A szociológia (DIA 6, 7) a társadalom eredetével, szerveződésével, fejlődésével és működésével foglalkozik. A szociálpszichológia, a pszichológia egyén-centrikus felfogásával ellentétben, azt vizsgálja, hogy hogyan viselkednek az emberek csoportokban és a különböző kultúrákban. A szociálantropológia a különféle emberi társadalmak sajátos kapcsolatait és szociális rendszereit tanulmányozza. E tudományterület egyik fő célja annak megállapítása, hogy az emberek miben és miért viselkednek másként különböző társadalmakban. A kultúrantropológia az emberek közötti kulturális változatosságot kutatja, azt vizsgálja, hogy a globális gazdasági és politikai folyamatok, hogyan hatnak a helyi kultúrára. A Standard Társadalomtudományi Modell (DIA 8) szerint A viselkedést alapvetően a társadalom, a kultúra és a nevelés határozza meg, a genetikai hatások nem számottevőek. Az agy egy „üres lap”, amit a társadalmi hatások töltenek ki. Más szóval, a viselkedésünknek nincs biológiai küldetése.
Biológiai iskolák A klasszikus viselkedésgenetika (DIA 9) genetikailag hasonló (ikrek, testvérek, stb.) és különböző (örökbefogadott testvér) emberek viselkedésének összehasonlításából próbál meg következtetéseket levonni a vizsgált viselkedés örökölhetőségét illetően. A külön nevelt egypetéjű ikrek és az örökbefogadott (adoptált) gyerekek esete különös fontossággal bír a genetikai és társadalmi hatások vizsgálatában, hiszen az első esetben ugyanolyan genetikai állománnyal rendelkező emberek eltérő EXTRA KÖVETELMÉNY
20. Előadás
Boldogkői Zsolt ©
3
1. Gének és viselkedés környezetben élnek (az eltérő környezet okozza a viselkedésbeli különbözőségeket), míg az adoptációnál a környezet (család) ugyanaz, de az egyének genetikailag mások (a hasonló környezet miatt a genetikai tényezők okozzák a különbözőségeket). Az egypetéjű ikrek morfológiailag rendkívül hasonlóak, ezért, ha a gének szigorúan irányítanák a viselkedést, azt várnánk, hogy az ikertestvérek ebben is megegyeznek. A helyzet azonban nem teljesen ez, a különbség nagyobb a vártnál. Az együtt élő ikrekre hasonló környezet hat, ami sok esetben erősíti a különbözőségeket, hiszen az emberek szeretik magukat autonóm individuumként meghatározni. A viselkedésgenetikában kiemelkedő az úgynevezett Minnesota iker tanulmányok, melynek során 1972 és 1999 között külön nevelkedett egypetéjű ikreket vizsgáltak. A Jim testvérek megdöbbentő hasonlóságáról az elektronikus jegyzet végén olvashatnak (nyilvánvalóan, a véletlen eredményezte az azonosságokat). A környezeti hatások epigenetikai eltéréseket eredményeznek, ami elsősorban a DNS metilációs, valamint a hiszton metilációs és acetilációs mintázatának a különbözőségeiben nyilvánul meg. A molekuláris viselkedésgenetika (DIA 10) a viselkedéssel kapcsolatba hozható gének kutatásával foglalkozik. Jellemzője, hogy egy viselkedést egy adott allélvariánshoz próbál rendelni. Az elképzelés fő problémája az, hogy egy viselkedést irányító agyi mechanizmus több gén hatása alatt áll, s elvileg mindegyik génben való változékonyság hozzájárulhat egy adott viselkedés kialakításához. A kérdés az, hogy valóban lehetséges-e, hogy egy adott gén allél változatai döntően meghatározzák egy adott viselkedés különböző variánsainak kialakulását. Mindenesetre, az „egy gén, egy viselkedés” média által is favorizált elképzelése, mely szerint egy egyszerű - egy az egyhez- kapcsolat létezik egy gén és egy viselkedés között, bizonyosan téves. A másik oldalról nézve a dolgot viszont, az igaz lehet, hogy bizonyos gének akár egyikének a megváltozása is viselkedésbeli változatosságot okozhat. Másként fogalmazva: egy bizonyos viselkedés kialakulása, nyilvánvalóan több gén kontrollja alatt áll. Ez a helyzet azonban nem zárja ki azt, hogy egyetlen génben való változékonyság viselkedésbeli varianciát hozzon létre, s valóban gyakran ez a helyzet. Mivel a viselkedés többgénes meghatározottságú, különböző génekben való változékonyság is okozhatja ugyanazt a fenotípusbeli variabilitást. Az emberi népesség rövid idő alatt egy alacsony kezdeti létszámú csoportból egy 7 milliárd fős populációvá gyarapodott, ezért nagyon kismértékű a genetikai változékonysága. Ez annyit jelent, hogy egy viselkedésbeli változékonyságát nagyon kevés (akár egyetlen) gén alacsonyszintű változékonysága határozhatja meg, bár egyedi mutációk természetesen előfordulhatnak az adott gén más pozícióiban, illetve a kérdéses viselkedést irányító génhálózatok más génjeiben. Az utóbbi egy-két évben össz-genom szintű vizsgálatokat is végeznek a viselkedést illetően. A neurobiológia (DIA 11) a viselkedés idegi mechanizmusait vizsgálja; a molekuláris neurobiológia, a molekuláris pszichológia, illetve patológiás esetben a molekuláris pszichiátria pedig a viselkedés molekuláris folyamatait vizsgáló új tudományágak.
Evolúciós iskolák Az evolúciós megközelítéseket külön tárgyaljuk a többi biológiai tudományterülettől az eltérő vizsgálati módszereik miatt. Az evolúciós megközelítések is genetikai alapúak, csak a cél nem az adott viselkedésben szerepet játszó konkrét gén vagy gének megtalálása és vizsgálata, hanem a viselkedési stratégiák elemzése az evolúciós haszon szempontjából. Az etológia mozgalom (DIA 12) az 50-es 60-as években, az USA-ban divatos environmentalizmus (a környezet elsőrendű fontosságát hangsúlyozó felfogás), ellenében jött létre. Az etológia azt állította, hogy az ösztönök (tehát a genetikai tényezők) alapvető szerepet játszanak a viselkedésben. A legismertebb etológus Konrad Lorenz volt, aki bebizonyította, hogy a kislibák agyában az anya képe nincs eleve jelen, hanem azt a születésük után elsőként meglátott mozgó tárggyal azonosítják (tehát maga a tanulási mód előreprogramozott). Lorenz imprintingnek (bevésődésnek) nevezte el a jelenséget. Az etológiai kutatások jelentőségét a Svéd Tudományos Akadémia Orvosi Nobel Díj EXTRA KÖVETELMÉNY
20. Előadás
Boldogkői Zsolt ©
4
1. Gének és viselkedés adományozásával ismerte el, amit Lorenz mellett Tinbergen, és a méhek táncának megfejtője Frisch kaptak. A szociobiológai (DIA 13,14) az emberi viselkedést próbálja evolúciós haszon alapján magyarázni. E tudományterület keretében vezették be, többek között, a rokonszelekció fogalmát, mely szerint a rokonok segítése a közös gének elterjedésének eszköze. A rokonszelekció az úgynevezett inklúzív fitneszen alapul, mely szerint egy egyed fitnesze nem csupán a saját sikerétől (túlélési és reprodukciós) függ, hanem a rokonokétól is, hiszen közös génvariánsaik vannak. A nem 100%-os azonosság azonban még a szülők és gyermekeik között is konfliktusokat generál. Egy gyermek tovább szeretné élvezni a szülői gondoskodást, mint azt a szülő biztosítaná neki, mivel a szülő inkább további utódok létrehozásában érdekelt, mint a gyerek további „kényeztetésében”. A nemrokon egyedek közötti önzetlenség akkor alakulhat ki, ha az kölcsönösségi alapon történik. Ez a viselkedés olyan stabil közösségekben alakul ki, ahol az egyedek felismerik egymást. Ma már közhelynek tűnik, de a szociobiológia magyarázta meg először, hogy a nőstények/nők miért invesztálnak többet az utódok nevelésébe, mint a hímek/férfiak, a nők ugyanis 100%-osan bizonyosak lehetnek abban, hogy a gyerekek az ő közvetlen leszármazottai, míg a férfiak csak remélhetik ezt. Az evolúciós pszichológia (DIA 15) az emberi viselkedés kialakulását szintén evolúciós mechanizmusokkal magyarázza. Alapelvei: (1) az evolúció nem csak az ember testi, hanem a lelki sajátságait is formálta; (2) a viselkedés, az egyes kultúrák különbözőségei ellenére, univerzálisak minden emberi társadalomban; (3) az emberi viselkedés modulokként kódolt az agyban.
Orvostudomány - pszichiátria (DIA 16) A pszichiátria az abnormális viselkedésformákkal foglalkozik; módszere a rendellenességek gyógyszerekkel történő kezelése. Tehát, míg a pszichológia a lelki probléma szociológiai hátterét próbálja meg feltárni, addig a pszichiátria közvetlenül a megváltozott agyfunkciót gyógyítja. A kétféle terápia ugyanazokat az agyterületeket célozza meg, csak eltérő módszerekkel.
EXTRA KÖVETELMÉNY
20. Előadás
Boldogkői Zsolt ©
5
