Себастьян Сеунг - Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть

Оксюморон «созидательное разрушение» – центральное понятие теории экономического роста и развития, предложенной австрийским экономистом Йозефом Шумпетером. Оно описывает создание новых компаний предпринимателями и параллельное разрушение неэффективных фирм из-за банкротства. Развитие мозга, написание статьи, экономический рост – всё это можно описать как сложнейшее взаимодействие процессов созидания и разрушения. Оба процесса необходимы для появления и развития сложных путей организации той или иной системы. В свете этой концепции представляется едва ли не тщетным пытаться оценивать развитие мозга по общему числу синапсов в нем, качество статьи по ее объему, а экономику – по количеству компаний в ней. Важно не то, сколько в мозгу синапсов, а то, как мозг организован.

Вы уже отчасти представляете себе, насколько сложны процессы развития мозга. И есть множество причин, по которым столь запутанные процессы могут пойти неправильно. Нарушения нормального хода ранних стадий развития, нормального процесса создания и разрушения нейронов могут, как предполагается, вызывать аномалии, которые легко увидеть – такие, как микроцефалия или лиссэнцефалия. Однако нарушения на более поздних стадиях развития могут привести к коннектопатиям – аномалиям в нейронных связях. Общее число нейронов и синапсов останется при этом нормальным, однако они будут связаны отнюдь не идеальным образом.

Помните суперкомпьютер Cray-1 с его сотнями тысяч проводов общей длиной 67 миль? Надо заметить: когда его включили впервые, он работал как надо. Инженеры и рабочие, которые его собрали, правильно подключили каждый проводок. Ваш мозг устроен куда сложнее, в нем миллионы миль «проводов». Удивительно, что мозг вообще способен правильно развиваться.

Как я уже упоминал, мозолистое тело иногда, в редких случаях, отказывается расти. Эту коннектопатию можно выявить с помощью МРТ, поскольку мозолистое тело обычно имеет сравнительно большие размеры. Но вообще мы не очень-то способны четко видеть связи в мозгу, так что подавляющее большинство коннектопатий, скорее всего, остаются необнаруженными. Их удастся выявить, когда мы получим более совершенные технологии для изучения коннектомов.

Выше я обращал внимание на самый загадочный аспект аутизма и шизофрении – нехватку ясных и однозначных нейропатологий. Изучая близнецов, специалисты еще много лет назад установили, что аутизм и шизофрению каким-то образом вызывают «неправильно работающие» гены. Но какие из десятков тысяч генов в этом повинны? Большинство исследователей сейчас подозревают, что многие из них, этих преступных генов, как-то вовлечены в развитие мозга. Аутизм и шизофрению называют расстройствами нейроразвития : при таких недугах мозг не растет нормальным образом. Они кардинально отличаются от нейродегенеративных заболеваний , подобных болезни Альцгеймера: при этих отклонениях мозг, изначально нормальный, постепенно начинает разрушаться.

Каковы же улики в пользу сего подозрения? Случай с аутизмом – более четкий: его симптомы обнаруживают еще в раннем детстве. Каковы бы ни были здесь нейропатологии, они наверняка возникли в ходе беременности и младенчества, когда мозг растет быстрее всего. Я уже говорил, что у детей-аутистов в среднем более крупный мозг. Долговременное наблюдение за ростом мозга дает более сложную картину. При рождении мозг аутиста в среднем чуть меньше мозга обычного новорожденного, в возрасте от двух до пяти – крупнее, а к зрелым годам – такой же, как мозг среднего человека. Иными словами, у детей-аутистов аномальна скорость роста мозга; возможно, она связана с общими аномалиями в развитии, но убедительные доказательства этой гипотезы должны включать в себя четкие и однозначные нейропатологии, возникающие у аутиста в утробе матери или в младенчестве.

В первой половине XX века ученые не относили шизофрению к расстройствам нейроразвития. Они предполагали, что мозг шизофреника нормален в детстве и начинает деградировать лишь в период полового созревания или в ранней юности, из-за чего и происходит первая вспышка психоза. Однако им не удалось обнаружить нейропатологии, которые должны были бы сопровождать такую дегенерацию мозга, так что от этой теории пришлось отказаться.

Сегодня многие исследователи объявляют шизофрению и аутизм расстройствами нейроразвития. Как выясняется, многие шизофреники в детстве обучаются речи, движению, общению с небольшим отставанием. Вероятно, их мозг уже в детстве слегка аномален, а развитие их мозга «сбилось с правильного пути» еще в утробе: по статистике, женщины, голодавшие или перенесшие вирусное заболевание во время беременности, с большей вероятностью производят на свет детей, у которых позже развивается шизофрения.

Итак, современные ученые полагают: аутизм и шизофрению вызывает какая-то нейропатология, которую вызывает ненормальное развитие мозга, а оно, в свою очередь, вызвано аномальным влиянием генов и среды. Нейробиологи еще только начинают обнаруживать такие гены, что поможет им приблизиться к пониманию соответствующих процессов развития. Звучит многообещающе, но я вынужден со смущением признать, что еще предстоит найти ответ на самый важный вопрос: что это за нейропатология? Без эмпирических данных теория связана по рукам и ногам. А теорий в этой сфере существует великое множество, и исчерпывающий их обзор мне, признаться, не под силу. Лучше уж я сосредоточусь на одной-единственной, той, что кажется мне наиболее разумной. Согласно этой теории, аутизм и шизофрения – это коннектопатии.

Вспомните: в раннем детстве мозг аутистов растет быстрее, чем у нормальных детей. Этот чрезмерный рост несколько больше в коре лобных долей, чем в других долях мозга, – возможно, потому что здесь возникает слишком много межнейронных связей. Кроме того, ученые предполагают, что между корой лобных долей и другими участками мозга при этом возникает слишком мало связей.

Печально сознавать, что эта концепция аутизма базируется на френологических доказательствах и выражается френологической терминологией. Как я уже упоминал, такое увеличение мозга у аутистов носит лишь статистический характер, речь идет о средних параметрах. Диагностика аутизма у конкретного ребенка, основанная на оценке размера мозга или его отдельных участков, будет чрезвычайно неточной. Утверждения о «слишком большом» или «слишком малом» количестве межнейронных связей отдают грубыми френологическими оценками типа «слишком большой» или «слишком маленький». Если причиной аутизма является некая коннектопатия, различие между больным и здоровым мозгом наверняка проявится в организации связей, а не в их общем количестве. Такую коннектопатию, впрочем, не удастся выявить с помощью нынешних технологий, вот почему все попытки найти четкую и недвусмысленную нейропатологию, которая отвечает за аутизм, пока оканчиваются неудачей.