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

У Хебба еще не было возможности экспериментально проверить свою идею. Но он поставил опыт, который позже возымел большое влияние: взял на выходные домой несколько лабораторных крыс, которых держали для испытаний, и, как гласит предание, дал их своим детям поиграть. В смысле опытов над животными времена тогда еще были вполне спокойные. Ученый установил, что эти крысы впоследствии показали более высокие результаты в тестах на обучение. Коллега Хебба повторил исследование в контролируемых условиях и получил тот же результат. Так появились на свет опыты в обогащенной среде – в этой же традиции позже мы ставили свои эксперименты с нейрогенезом взрослых.

Такое быстрое и широкое воздействие неспецифических стимулов противоречило догме бихевиоризма. Здесь нельзя было выявить отчетливое контролируемое поощрение, и все же поведение животных изменилось. Хебб, должно быть, предполагал, что между его постулатом о пластичности и этими экспериментами есть связь, но у него еще не было методов и данных, чтобы явным образом соединить их.

Работы Хебба имели колоссальное влияние, но экспериментально продемонстрировать синаптическую пластичность как нейробиологический фактор удалось лишь в 1973 году. Блисс и Лёмо описали так называемую долговременную потенциацию (по-английски это явление называется long-term potentiation и общеизвестно под сокращением LTP){34}. После того как нейроны подвергли сильной электрической стимуляции, у следующих в цепочке нервных клеток в течение долгого времени наблюдали повышенное возбуждение. Соединение становилось более чувствительным, сеть в месте этого соединения – более возбудимой (см. рис. 18 на вклейке).

До сих пор не вполне ясно, действительно ли совпадение LTP и обучения по времени что-то значит. По-прежнему недостает некоторых кусочков пазла, а эти два явления, очевидно, протекают на разных уровнях. Но на простейших сетях можно показать, что этот механизм действительно действует. Даже самые примитивные сети способны обучаться. Это продемонстрировал, например, Эрик Кандель в своих революционных опытах на калифорнийском морском зайце (Aplysia californica) – у данного животного очень примитивная, легко поддающаяся исследованию нервная система и очень ограниченный репертуар поведения, но оно способно к обучению. Эксперименты Блисса и Лёмо, связанные с LTP, пришлись на 70-е годы и были большим событием в науке, но их сухой технический характер и кажущаяся оторванность от жизни помешали им повлиять на представления общественности.

Ноттебом со своими канарейками привел нас к смене парадигмы, можно сказать, окольным путем. Птицы казались чем-то вполне невинным. Они вызывали умиление, но были слишком далеки, чтобы порождать идеологические возражения. И конечно, в то время, на которое пришлись эксперименты Ноттебома и Голдмена, уже появились и другие основания поставить идеологию 50–70-х годов под сомнение.

Некоторая ирония есть в том, что в опытах, которые привели его к нейрогенезу взрослых, Альтман собирался сделать нечто очень похожее. Он хотел наглядно продемонстрировать деятельность мозга. Само по себе это не было таким уж резким «антибихевиористским» актом, поскольку бихевиористы не отрицали ее, а просто для верности совершенно ей не интересовались. Они игнорировали то, что уже стало понятно благодаря ЭЭГ Бергера: простой связи между входящим и исходящим сигналами не существует. Альтман занимался пространственной организацией, а не пластичностью. Но он также интересовался мозгом как основой разума и мышления. Он открыл пластическое явление, в некотором роде увенчавшее собой другие данные о пластичности, которые тогда уже начали появляться: по крайней мере в отдельных областях мозга, в большей или меньшей степени в зависимости от вида животного, гибкость и способность изменять форму развиты настолько, что могут возникать целые новые нейроны.

Конечно, мог возникнуть соблазн сказать: прекрасно, тогда это таинственное явление – такая же часть черного ящика. Но вся система предположений бихевиоризма и связанных с ним подходов основана именно на неизменности правил. Если же принять, что опыт и собственное поведение во многом способствуют изменению условий в целях последующего обучения, при этом не предопределяя их в жесткой форме, придется ввести столько сложных дополнительных правил и предположений, что в конце концов от когда-то чудесной в своей простоте идеи, что поведение можно объяснить как сумму психических рефлексов, мало что останется.

Обогащенная среда

Вслед за Хеббом многие ученые стали использовать парадигму обогащенной среды, чтобы лучше понять, как отражаются на мозге опыт и поведение. В их распоряжении были еще довольно примитивные средства измерений, но даже простейшие методы постоянно подтверждали то, что вырисовывалось в итоге воскресной вылазки Хеббовых крыс: стимулируя мозг, мы вызываем изменение поведения. Как правило, это были изменения к лучшему: животные успешнее справлялись со всевозможными тестами обучения, меньше боялись и становились устойчивее к стрессу. И более того – мозг тоже менялся. Искусство точного подсчета клеток в препарате еще было развито слабо, но в остальном мозг взвешивали и измеряли во всех направлениях. Каждый раз получали один и тот же результат: у животных, которые жили в обогащенной среде, было несколько «больше» мозга. Было исследовано все, что тогда могли измерить. Например, в обогащенной среде кора становилась толще. Также росло содержание нейромедиатора ацетилхолина, которое уже хорошо умели определять.

Вокруг интерпретации этих данных разгорелись жаркие споры. Тогда никто не думал о нейрогенезе (а если и думал, это никак не отражалось в публикациях), даже после 1965 года и первого описания Альтмана. Альтман сам описывал эксперимент с обогащенной средой и сообщал, что, по-видимому, обнаружил рост числа глиальных клеток. Но, как мы уже говорили, что-либо подсчитать тогда было сложно, и эту работу предали забвению.

Как бы то ни было, необходимо отметить: опыт пребывания в более сложной среде изменяет мозг настолько, что это удалось измерить даже методами того времени. Если хорошо подумать, заключения здесь были весьма умозрительными. А подумали, конечно, многие. Аналогия с человеком лежала на поверхности и была очень притягательна. Характерно, что исследования обогащенной среды и ее воздействия на мозг часто проводили в психологических институтах. Поскольку материалом в них служили животные, противникам было легко критиковать результаты. В случае чего всегда можно было заявить, что для человека они ничего не значат. Но подразумеваемое здесь утверждение о том, что мозг под воздействием опыта изменяется лишь у «низших» животных, а людям это не свойственно, было по меньшей мере смелым и оставалось в силе лишь потому, что на человеке было невозможно провести аналогичные исследования. С тех пор как ситуация изменилась, в первую очередь благодаря магнитно-резонансной томографии, растет число соответствующих данных о нашем виде.

Обогащенная среда как исследовательский инструмент была чрезвычайно популярна в 50–70-х годах XX века. Полученные данные хорошо согласовывались между собой, но исследователи топтались на одном месте. Некоторые большие ученые посвятили этому удивительному явлению всю жизнь: четыре известных имени того времени – Марк Розенцвейг, Давид Крех, Эдвард Беннетт и Мариан Даймонд, и эти люди много лет занимались данной темой вместе и по отдельности.

Мариан Даймонд – особенно харизматичная представительница этого направления. На Youtube увековечены для цифрового будущего ее замечательные лекции по анатомии. К слову сказать, в ее биографии есть одна несколько сомнительная история. После смерти Альберта Эйнштейна его мозг извлекли и исследовали, предположительно вопреки изъявленной им воле. Это нейропатологическое исследование было не совсем обычным, потому что патолог Томас Харви, которому достался мозг ученого, считал его своим личным достоянием и в процессе сложной карьеры целыми десятилетиями возил его по всем США, так что до полноценного профессионального исследования так и не дошло. Харви не хватало компетентности, чтобы провести подобный анализ, но и приглашенные эксперты, которым довелось изучать препараты этого мозга, не нашли никаких признаков чего-то, что могло бы обусловливать гениальность Эйнштейна на клеточном уровне.