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

В животном мире есть существа, скажем ящерицы, способные к регенерации больших участков своей нервной системы после травм. Что касается человека, то у детей регенерация происходит быстрее, чем у взрослых. В 1970-е годы врачи, обнаружив, что кончики пальцев у детей регенерируют подобно хвосту ящерицы, прекратили попытки заново пришивать оторванные кончики пальцев хирургическим путем. Теперь доктора просто дают им отрасти заново. Возможно, во взрослом человеке скрытый потенциал регенерации просто дремлет. Новая сфера науки, регенеративная медицина, ищет способы пробудить его.

Травма активизирует процессы регенерации в зрелом мозгу: такая реакция возникает естественным путем, без вмешательства врачей. Главное место создания новых нейронов – так называемая субвентрикулярная зона. Зародыши нейронов – нейробласты – обычно мигрируют оттуда к обонятельной луковице – части мозга, отвечающей за восприятие запахов. Инсульт активизирует возникновение новых нейробластов, причем они могут направляться от луковицы к поврежденному участку мозга. Поскольку этот естественный процесс, возможно, играет роль в восстановлении мозга после инсульта, некоторые ученые пытаются разработать искусственные средства для того, чтобы этому процессу способствовать.

Еще один возможный метод регенерации – пересадка новых нейронов непосредственно в поврежденную область мозга. Не исключено, что этот метод окажется эффективнее попыток усилить миграцию нейронов из какой-то отдаленной части мозга – скажем, из субвентрикулярной зоны. Как я уже отмечал, болезнь Паркинсона связана с отмиранием нейронов, вырабатывающих допамин. Ученые пытаются замещать их, трансплантируя здоровые нейроны из эмбрионов. Как ни удивительно, некоторые из этих нейронов выживали в мозгу пациента, которому их пересаживали, на протяжении более чем десяти лет, хотя не совсем ясно, действительно ли подобная трансплантация так уж облегчает симптомы болезни. Эксперименты проводятся с клетками, которые выделены из эмбрионального материала, получаемого при абортах. Такие опыты некоторые считают сомнительными с этической точки зрения. Трансплантация таит в себе и еще одну опасность: иммунная система пациента может отторгнуть новые клетки как чужеродные.

Сегодня мы можем избежать обеих проблем благодаря последним достижениям науки, позволяющим выращивать новые нейроны, специально «заточенные» под конкретного пациента. Клетку кожи можно перепрограммировать, чтобы она стала, по сути, стволовой клеткой – такой, которая как бы «забывает» свою прошлую жизнь клетки кожи. Благодаря этой двойственной природе такая стволовая клетка может подвергаться новому перепрограммированию, побуждающему ее делиться, порождая нейроны in vitro . Ученые применяли этот метод для искусственного создания допаминовых нейронов из клеток кожи пациентов, страдающих болезнью Паркинсона. Для лечения болезни они планируют пересаживать эти нейроны в мозг пациента.

Но большинство новых нейронов умирает – независимо от того, появились они в организме естественным путем или же пересажены путем трансплантации. Судя по всему, новые нейроны не могут выжить, не «пустив корни». Следовательно, регенеративные методы лечения потребуют интенсификации процессов встраивания новых нейронов в коннектом, а этот процесс зависит от остальных трех процессов из нашей четверки – от переподключения, рекомбинации связей и ИСВ.

Возможно, зрелый мозг таит в себе неизведанные возможности для осуществления таких изменений. Я уже упоминал, что основное восстановление пациента обычно происходит в первые три месяца после инсульта. По одной из гипотез, этот критический период аналогичен тому периоду, что наблюдается для развития мозга, и в ходе этого периода образуются сходные молекулы, увеличивающие пластичность. А когда это «окно возможностей» закрывается, пластичность резко падает и скорость восстановления снижается. Вероятно, методы противоинсультной терапии должны сосредоточиться на том, чтобы подольше держать это окно открытым, тем самым продлевая отпущенное самой природой время на реабилитацию.

Как мы уже видели, переподключение в зрелом мозгу порой сопряжено с немалыми трудностями. Однако после травм, судя по всему, нейроны отращивают новые аксональные ветви с большей легкостью. Если специалистам удастся понять молекулярные причины этого явления, то не исключено, что врачи научатся способствовать переподключению нейронов в зрелом мозгу. А это, в свою очередь, поможет новым нейронам интегрироваться в мозг, а существующим нейронам изменить свои функции должны образом. Точно так же, поскольку возникновение новых синапсов в поврежденном мозгу проходит со значительно большей скоростью, могут существовать естественные молекулярные процессы, которыми можно научиться управлять, дабы способствовать рекомбинации связей.

Может быть, нам удастся корректировать и расстройства нейроразвития, «ремонтируя» мозг, в котором схема подключений оказалась неправильной? Если вы коннектомный детерминист, попытки такой коррекции наверняка покажутся вам напрасной тратой времени, и вы предпочтете направить главные усилия на профилактику подобных заболеваний. Однако не совсем понятно, можно ли вообще диагностировать расстройства нейроразвития на ранней стадии и притом с надлежащей точностью. Так что выбора у нас нет – придется думать и о коррекции. Для этого потребуются самые масштабные коннектомные изменения и, следовательно, наиболее всесторонний и технически совершенный контроль четырех процессов .

До сих пор я говорил в основном о методиках лечения мозга, функционирующего неправильно , поскольку соответствующие коннектомы больше всего нуждаются в изменении. Но люди хотят получать лекарства и для улучшения функционирования нормального мозга. Многие студенты пьют кофе, сидя над учебниками. Но хотя кофеин способен помочь им не уснуть, он оказывает мало влияния на память и способность к обучению. Никотин позитивно сказывается на умственных способностях курильщиков, но лишь по сравнению с их же способностями в те периоды, когда они временно лишены сигарет. Нельзя ли найти более эффективные средства? К примеру, мы не прочь заполучить лекарство, которое способствовало бы коннектомным изменениям, благотворно влияющим на процесс обучения или запоминания. А еще нам пригодились бы лекарства, помогающие забывать. Такие средства могли бы способствовать самоуничтожению клеточных ансамблей или синаптических цепочек, возникших после травмирующих событий или же связанных с какими-то дурными привычками либо пагубными зависимостями.