Герд Кемперманн - Революция в голове. Как новые нервные клетки омолаживают мозг

Что делать с явлением нейрогенеза взрослых, было не вполне понятно, и в нем видели скорее любопытный факт, чем важный нейробиологический процесс. Кроме того, очевидно, на тот момент еще не удалось разрешить ряд методологических противоречий. В результате звезда Альтмана в его научной области закатилась, и он нажил очень серьезные проблемы, настолько, что едва мог продолжать свою карьеру. Он ощущал это как несправедливость, и отчасти был прав. И все же первое время его работа выглядела скорее как курьез, чем как по-настоящему большое событие.

Тема нейрогенеза взрослых очень притягательна, что ощутил на себе и Альтман. Это можно объяснить нарушением табу и отходом от догм и предрассудков, но лишь отчасти. Ведь роль аутсайдера быстро теряет свою прелесть. В 90-е годы ХХ века, когда нейрогенез взрослых открыли заново, он стремительно вошел в моду. Авторитетная научная редакция New York Times включила нейрогенез взрослых у человека в первую десятку открытий «Десятилетия мозга» – так называлась программа, проведенная правительством США в конце прошлого столетия. Не исключено, что известная газета при этом не только устанавливала мерила и критерии качества в науке, но и рассчитывала вызвать широкий отклик.

Мы начали с канареек Фернандо Ноттебома, потому что очарованию этой темы широкая публика впервые подверглась благодаря им. То, что нейроны – это мельчайшие функциональные единицы мозга, а мозг – это вместилище нашего мышления и нашего «я», сегодня известно всем. Но мы не всегда связываем между собой эти две мысли. Ведь если в них углубиться, можно прийти к гораздо более тяжелым размышлениям. Что, собственно, должно произойти на уровне нервных клеток, чтобы получилось некое «я» и «я думаю»? И как в целом взаимосвязаны структура мозга и его деятельность?

Эту фундаментальную взаимосвязь описывают с помощью не совсем простого для понимания термина «пластичность». Пластичность – это «взаимозависимость структуры и функции». Проще говоря, это то, как структура мозга влияет на его деятельность и как эта деятельность, в свою очередь, воздействует на его структуру. Мы увидим, каким образом пластичность связана с развитием и как она помогает мозгу функционировать. Однако на данном этапе самое главное, что пластичность очень важна для его деятельности. Мозг без пластичности мертв.

Мозг готов изменяться всегда. Его структура не статична, но долгое время считалось, что динамизм свойственен лишь сети нейронных связей. Согласно этим представлениям, количество нервных клеток, узлов в сети, в крайнем случае (причем печальном, например в случае болезни) могло уменьшиться, но никак не могло увеличиться. Нейрогенез взрослых же свидетельствует о том, что в некоторых исключительных областях бывает иначе. В этих привилегированных зонах мозг растет буквально от задачи к задаче.

Это было отчетливо видно на канарейках, и сегодня у нас есть масса данных, указывающих, что таким же образом дело обстоит в гиппокампе млекопитающих. Это позволяет предположить, что здесь имеет место какой-то, возможно, фундаментальный механизм. В отношении различных отделов мозга нейрогенез взрослых все же считается исключением. В гиппокампе действует принцип пластичности, который млекопитающие не используют в других областях мозга. Но гиппокамп вообще представляет собой совершенно особенную зону благодаря своей решающей роли в механизмах обучения и памяти. Это звучит так, будто мы отлично понимаем, что означают с нейробиологической точки зрения «обучение» и «память», как протекают эти процессы. И все же, хотя мозг и его работа по-прежнему хранят в себе множество тайн, уже нельзя сказать, что нам совсем ничего не известно. Генри Молисон (Henry Molaison; известный как Пациент H.M.), страдавший фармакорезистентной эпилепсией, был, пожалуй, самым хорошо изученным пациентом за всю историю медицины. В 1953 году, когда ему было 27 лет, врачи, буквально не зная, что еще предпринять, с обеих сторон удалили ему гиппокамп – структуру, в которой находился очаг его заболевания. Благодаря этому случаю нам известно, что без гиппокампа человек живет всецело «здесь и сейчас» и полностью теряет способность хранить что-либо в долгосрочной памяти. H.M. вполне освоил заново некоторые моторные навыки, а также, по-видимому, определенные семантические связи, но все это произошло неосознанно. Путь от фактов и взаимосвязей к сознательной памяти ему, потерявшему оба гиппокампа, отныне был закрыт.

Кристофер Нолан увековечил подобную весьма устрашающую ситуацию в психологическом триллере «Помни». В интернете можно найти обстоятельные дискуссии о научной достоверности сценария, но по придирчивости этих обсуждений как раз видно, насколько точно Нолан придерживается истины. Во всяком случае, картина впечатляет и позволяет получить представление о такой ситуации. Позже мы еще раз подробнее поговорим о пациенте H.M. и об этом фильме.

Бывают похожие случаи, когда пациент становится необучаемым в результате редкого воспалительного заболевания под названием «лимбический энцефалит». Оно затрагивает преимущественно те области мозга, где расположен гиппокамп, и при этом больной больше не может научиться ничему новому. Правда, при энцефалите это состояние носит временный характер, и впоследствии способность к обучению восстанавливается.

Кстати, с точки зрения пострадавшего, такого как H.M., дело обстоит совершенно иначе. Он не может запомнить, какая судьба его постигла, и, таким образом, неспособен по-настоящему осознать ситуацию и не страдает из-за нее в том смысле, в котором это могли бы представить себе внешние наблюдатели. Фильм «Помни» построен вокруг этого отличия, а поскольку его действие разворачивается в обратном порядке, зритель получает как минимум некоторое представление о том, как должен себя чувствовать человек, который ведет такую «бессознательную» жизнь. Однако именно этот феномен явно свидетельствует о том, какое значение гиппокамп имеет в нашей жизни. Если человек ничего не помнит, он в том числе не помнит своей биографии. Его собственная жизнь сужается до одного мига (и до воспоминаний о том, что он успел узнать до потери гиппокампа).

Гиппокамп занимает центральное место в таких важных умственных процессах, как обучение и память, и его роль настолько существенна, что мы резко ощущаем угнетение данных функций, даже если он «выключается из сети» лишь частично. Это происходит, например, при депрессии, а также в случае многих форм деменции (причем, например на поздних стадиях болезни Альцгеймера, дело может дойти фактически до полной потери соответствующих способностей). Под деменцией понимают снижение умственной деятельности, ранее протекавшей нормально (таким образом, это действительно упадок, а не отсутствие развития). Самый характерный пример деменции – болезнь Альцгеймера, которая, более того, обычно начинается в гиппокампе и прилегающих к нему областях [7] По современным представлениям, формирование амилоидных бляшек, отличительной черты этого заболевания, начинается в энторинальной области коры, тесно связанной с гиппокампом. Самые ранние симптомы заболевания, такие как потеря ориентации в пространстве, возникают именно из-за ее повреждения, что подтверждает высказанное далее автором предположение. . Типичные ранние симптомы, указывающие на нарушения в гиппокампе, – это снижение способности к запоминанию и проблемы с ориентацией в пространстве. Эти симптомы нельзя объяснить недостатком новых нервных клеток, но есть основания предполагать, что при деменции в упадок приходят как раз те функции гиппокампа, для которых требуются новые нейроны. Тогда противодействовать развитию заболевания можно было бы, сохраняя или поощряя нейрогенез взрослых, хотя это не единственное, что понадобится, и цель здесь не в регенерации или восстановлении, но в компенсации конкретных функций. Не в последнюю очередь нейрогенез взрослых вызывает такой большой интерес не только в связи с его принципиальным значением для определенных когнитивных способностей, но и потому, что именно эти центральные мозговые функции нарушаются при деменции. В то же время этот взгляд, господствующий в массе работ по данной теме, не учитывает, что большинство людей, по счастью, не страдает ни депрессией, ни деменцией. У них новые нервные клетки вносят решающий вклад в высшие мозговые функции, которые считаются важной частью человеческой природы.