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

Несмотря на радость внезапного и тем более мощного прозрения, мне еще предстояло использовать слепой метод, чтобы правильно обсчитать результаты и представить свои сильные впечатления в виде надежных чисел. Однако разница между двумя группами была настолько очевидной, постоянной и большой, что это действие не принесло новых результатов. Тем не менее оно было необходимо, хотя высокой объективности в сложившихся обстоятельствах противостоял психологический эффект «эврики».

Этот результат мы впоследствии подтвердили множеством экспериментов, где слепой метод корректно применялся с самого начала, и сегодня точно знаем, что предвзятость в этом первом опыте не исказила данных настолько, чтобы это заслуживало упоминания. Препараты из обеих групп просто слишком сильно отличались друг от друга.

В принципе, с тех пор вся моя работа – это попытки разобраться в том первом результате. Что здесь, собственно, произошло? Как образ жизни регулирует развитие нейронов, как это устроено? Но вдохновение, которое я испытал тем летним вечером 1996 года, не оставило меня до сих пор. Восторг не ослабел. Мы тогда не занимались нейрогенезом взрослых, а разрабатывали что-то для практического применения, которое должно было принести материальную выгоду, или пытались совершить прорыв в медицине. Этот поворотный эксперимент родился в результате того, что мы мимоходом, в порядке развлечения высказали некую гипотезу, а она в итоге оказалась куда удачнее всего, что мы до этого тщательно продумывали и планомерно пытались реализовать. А что, если? А что, если обогащенная среда усиливает нейрогенез взрослых?

Для таких сумасшедших экспериментов – особенно с позиций нашего времени – требуется определенная свобода действий.

Наши результаты стояли в ряду других исследований «пластичности» – способности мозга изменять форму, и на тот момент мы были слабо знакомы с литературой по этой теме. Мы первыми выявили зависимую от деятельности пластичность на уровне самих нейронов (а не только соединений между ними), но, чтобы соответствующим образом расширить (или сузить) это понятие, был нужен гораздо более подробный контекст, иначе все это звучало неубедительно. Так вся история могла бы остаться лишь любопытной заметкой на полях.

4

Развитие и пластичность

Френология

Вопрос о том, как устроено мышление, интересовал науку во все времена. Немалая часть философии всегда была посвящена темам, которые мы сегодня в основном относим к психологии. «Феноменологии духа» любого рода всегда были в какой-то степени механистически ориентированы, но лишь с концом XIX века стали появляться исследования, принципы которых можно отнести к нейробиологии или нейронауке в современном смысле (см. рис. 12 на вклейке).

До этого просто слишком мало знали о мозге, чтобы предметно рассматривать его роль в мышлении. Правда, раньше уже существовали представления, подобные тем, что развивал Франц Йозеф Галль, который около 1800 года одним из первых занялся вопросом о взаимосвязи структуры и функции. Естественно, он рассматривал эту проблему на макроуровне – а именно пытался по форме черепа делать выводы о заключенных в нем локализованных мозговых функциях. В определенном смысле идеи Галля были передовыми, он был предшественником (пусть и очень далеким) современной топической диагностики. Исследования он проводил, можно сказать, голыми руками, поскольку еще не мог «наблюдать работу мысли» (этой знаменитой фразой, которую мы уже цитировали, историк науки из Цюриха Михаэль Хагнер охарактеризовал современные методики визуализации мозга). В этом смысле Галль соотносил функции с двадцатью семью «органами», которые, по его утверждению, можно выделить в мозге, в первую очередь на основании собственной фантазии, а не твердых фактов. Но его идеи встретили широкий отклик, и фарфоровые головы, на которых им надписаны функциональные зоны, по сей день остаются популярным символом «науки о мозге». Этому не в последнюю очередь способствовало убеждение Галля, что такие прекрасные функции, как «уважение и признание авторитета», можно идентифицировать и найти их упорядоченное расположение; но не менее важно, что он одним из первых предположил наличие конкретной материальной составляющей в мышлении и другой психической деятельности.

Хотя многие из функций мозга действительно имеют локализацию, обычно она гораздо менее четкая, чем считал Галль. На самом деле у отдельных функций ЦНС, таких как дыхание или речь, есть определенные «центры», но это не значит, что они действуют изолированно. Хагнер критикует «новую френологию» современных методов визуализации, когда с помощью магнитно-резонансной томографии отслеживают «активность мозга» и определяют расположение конкретных функций (или пытаются это сделать), но уже по другим причинам. Кроме того, чем сложнее функция, тем труднее ее локализовать.

Галлева система понятий покоится на весьма статическом видении мозга, но оно далеко не так устарело, как можно было бы судить по фарфоровым головам с блошиных рынков. На протяжении XX века постепенно установилось на данный момент очень распространенное представление о том, что мозг – это что-то вроде компьютера. Хотя компьютер ассоциируется с чрезвычайно динамичной эпохой, глубоко внутри он – устройство с жесткой, прочно смонтированной структурой (по крайней мере, в своем наиболее распространенном кремниевом варианте), чего совсем нельзя сказать о нашем мозге.

Мозг – это не компьютер

Воображая, что мы хотя бы в общих чертах представляем себе устройство компьютера (хотя кто может этим похвастаться?), мы также думаем, что можем разобраться в мозге. Поскольку компьютер создали мы, люди (точнее, небольшая группа представителей нашего вида), очевидно, мы инстинктивно предполагаем, что он должен быть организован по нашему «образу и подобию». По этой причине, когда мы описываем, как функционирует мозг, аналогия с компьютером кажется нам допустимой.

Когда я учился во Фрайбурге, вирусолог Отто Халлер на своих лекциях объяснял нам принцип действия болезнетворного вируса на примере компьютерного, причем проводил двойную аналогию (в обоих направлениях). То, что в таком контексте еще как-то работало, вызывало удивление и было доходчиво, а значит, в целом полезно, в применении к мозгу ведет к «смерти через аналогию». Мозг – это не компьютер в том виде, в котором мы все его знаем и ежедневно используем. Это сразу становится ясно, если представить себе попытку перезагрузить мозг, выполнить цветную печать или сохранить резервную копию. При этом компьютер по-прежнему с трудом справляется с задачей поймать мяч с лету. Вычислительная мощность, которая нужна, чтобы согласовать подготовку к хватательному движению с предварительно рассчитанной траекторией полета, кажется невероятной. Компьютеры также с трудом воспринимают, интерпретируют и даже проявляют эмоции. Возможно, когда-нибудь они смогут и это, но до тех пор, пока их принципиальное устройство не изменится, им придется брать чистой массой и грубым натиском там, где мозг, благодаря совершенно иному принципу действия, справляется без всякого труда и обходится гораздо меньшими затратами (см. рис. 13 на вклейке).

Почти все признают, что мозг все же устроен немного сложнее, чем любой известный компьютер (ведь, в конце концов, все компьютеры – это порождение человеческого мозга), даже если последний обыгрывает чемпионов мира по шахматам и го. Но это скорее вопрос количественный, чем принципиальный. Квантовый компьютер его уже точно решит. Однако такая удобная экстраполяция на самом деле основана на совершенно неверной посылке. Дело не в том, что мозг – это не какой-то компьютер побольше и посложнее; в его основе вообще едва ли есть что-то общее с его кремниевым двоюродным лжебратом. У него совершенно иной базовый принцип, который поэтому не поддается экстраполяции и масштабированию. В конечном счете это имеет решающее значение для понимания сущности мозга и определяет последствия тех ошибок, которые вытекают из неверной аналогии.