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

Идея о том, что в условиях мозга взрослых тоже образуются новые нейроны, во многом так привлекательна, поскольку она противостоит пессимистичному и широко распространенному взгляду на мозг как на песочные часы. Пусть наши нервные клетки и правда постоянно гибнут. Но вдруг можно надеяться, что нейрогенез взрослых восполняет эти потери? К сожалению, у этой очень приятной мысли тоже есть все шансы превратиться в миф. Нейрогенез взрослых ограничен отдельными зонами мозга, а количество новых нервных клеток очень, очень мало. Да и на самом деле нет никаких признаков того, что у человека (в отличие от некоторых животных) это явление призвано обеспечить регенерацию изнутри. Нейрогенез взрослых не дает мозгу возможности регенерировать. Клетки кишечника замещаются в колоссальных количествах, но с нервными клетками все обстоит совершенно иначе. Оттого что открыли нейрогенез взрослых, множество неврологических и психиатрических заболеваний не перестают быть хроническими.

Но зачем же тогда нужны эти новые клетки? Может быть, раз их так мало, они вообще не играют существенной роли в функциональном, а значит, и медицинском плане? Или они все-таки дают основания для оптимизма, пусть и не в той области, на размышления о которой нас наводит миф? Ажиотаж вокруг открытия нейрогенеза взрослых частично связан с идей каким-то образом преобразовать потенциал новых нейронов и направить его на то, чтобы все же усилить способность мозга к регенерации. В свете современных знаний очевидно, что это невозможно, но и не совсем утопично, как может показаться (и мы об этом еще поговорим подробнее). Вот только с нейрогенезом, каким мы наблюдаем его в обычном мозге, эта утопия из мира биотехнологий связана очень слабо.

Однако вся эта история, как выясняется, достаточно фантастическая и без вторичных выгод такого рода. Все больше данных указывает на важнейшую роль нейрогенеза взрослых в нормальной деятельности нашего мозга. Это вовсе не средство регенерации, а скорее, и об этом говорят в том числе и птицы Ноттебома, часть фундаментального механизма, который лежит в основе наших способностей к обучению и запоминанию.

Джозеф Альтман открывает нейрогенез взрослых

Нейрогенез взрослых открыл не Фернандо Ноттебом, как можно было бы подумать из-за канареек, а Джозеф Альтман, психолог-исследователь из Массачусетского технологического института (MIT) в Бостоне. В 1965 году он совместно со своим студентом Гопалом Дасом опубликовал сенсационную статью, в которой ученые сообщали, что в мозге взрослых крыс образуются новые нервные клетки (см. рис. 3 на вклейке){5}. Это положило начало нашим знаниям о нейрогенезе взрослых в мозге млекопитающих. Данной статье предшествовало еще несколько работ Альтмана, в том числе работа 1962 года, опубликованная, ни много ни мало, в знаменитом научном журнале Science, где в конечном счете был просто задан прямой вопрос: существует ли нейрогенез взрослых? Тогда исследователь не смог ответить ничего более определенного, чем «возможно», хотя и это уже было немало{6}. Вопрос прозвучал с олимпа науки, а ответ был дан в издании, хотя и пользующемся признанием, но все же очень скромном – Journal of Comparative Neurology. В 1963 году Альтман опубликовал еще одну статью, в которой он уже продемонстрировал новую нервную клетку, но особого внимания на это никто не обратил{7}. Такая публикация «в рассрочку» была по-своему любопытным явлением, а в сегодняшней науке, проникнутой духом оптимизации, и вовсе едва представима.

Илл. 4. Джозеф Альтман родился в Венгрии, через Германию и Австралию уехал в США. Он открыл нейрогенез взрослых за двадцать лет до Фернандо Ноттебома

Изначально Альтман не интересовался образованием новых нейронов. Он искал метод, который позволил бы сделать видимыми проявления мозговой деятельности. Это примерно то же, что сегодня пытаются делать с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) – «наблюдать работу мысли», как выразился Михаэль Хагнер{8}.

Для этого Альтман использовал аминокислоту лейцин, меченную радиоактивным изотопом. Нейрон в процессе активного метаболизма[5] встраивает это вещество в различные белки. Таким образом, возбужденная нервная клетка, если перед этим она получила меченый лейцин, впоследствии будет излучать измеримый радиоактивный сигнал. Если нанести на препарат с такими клетками слой фотоэмульсии, она почернеет под воздействием излучения. Этот прием называется авторадиографией. Альтман с помощью шприца вводил крысам меченый лейцин и оставлял их побегать. Позже, исследуя ткань их мозга, он обнаружил потемневшую фотоэмульсию в той части новой коры, которая отвечает за произвольные движения. Он нашел видимое проявление деятельности головного мозга! К сожалению, опыты выглядели не слишком достоверно и давали неустойчивые результаты, поэтому Альтман стал искать что-то еще, чтобы измерить это в мозге с помощью авторадиографии и получить менее расплывчатый и, как он надеялся, более устойчивый сигнал, который позволил бы ему откалибровать свой метод. Он натолкнулся на статьи, за несколько лет до этого опубликованные канадскими исследователями, где речь шла о делении клеток мозга. Здесь тоже использовалась авторадиография, и в последующих опытах Альтман хотел просто посмотреть, дает ли деление клеток в мозге стабильный сигнал.

Метод, который Альтман использовал, когда обнаружил нейрогенез взрослых (и который мы подробно опишем в следующей главе), широко применялся уже несколько лет, к тому времени с ним были проведены весьма результативные исследования, а кроме того, он позволял ответить на вопрос, где именно в процессе развития мозга происходит клеточное деление. Скорее всего, Альтман был первым, кто использовал этот метод на взрослом мозге. Собственно говоря, для этого не было никаких оснований, разве что можно было использовать его как отрицательный контроль[6] для каких-то совершенно иных процессов. Проведенные на тот момент исследования давно уже показали, что деление клеток по окончании развития организма, «несомненно», прекращается. По крайней мере, почти, но на нюансы никто не обращал внимания.

Но это было еще не все. Альтман намного опередил свое время. Его работа 1965 года и по сегодняшним меркам выглядит исчерпывающей и многогранной. Он уже тогда подумал обо всех назревавших вопросах и задал стандарт, на который впоследствии пришлось ориентироваться всем. Однако история не пошла по простому пути. Когда ученый совершает открытие, к которому научное сообщество еще не готово, сам исследователь нередко остается у разбитого корыта.

В 1969 году Альтман нашел нейрогенез взрослых еще в одной зоне, в обонятельной луковице{9}. Он опубликовал массу работ по нейрогенезу у различных животных и описал это явление со всей точностью, какая тогда была возможна. И все же с двумя проблемами, с двумя открытыми вопросами ему справиться не удалось. Первый вопрос: как однозначно определить, что перед нами действительно новые, только что появившиеся нервные клетки, а не просто клетки, которые выглядят как нейроны, но не функционируют соответствующим образом? И второй: откуда они вообще берутся? На эти вопросы он не мог ответить в силу того, что для этого требовались методы, разработанные лишь десятки лет спустя, и поэтому допустил ряд промахов, которые многие позже несправедливо ставили ему в упрек. Например, он описал нейрогенез взрослых еще и в зрительной коре головного мозга, как мы сегодня знаем, ошибочно. Но это не умаляет его роли как основоположника в данной исследовательской области. Эйнштейн тоже ошибался (например, когда отвергал квантовую теорию), а научный прогресс невозможен без заблуждений. Только ошибки и заблуждения двигают нас вперед. Легко быть умным задним числом. Должно быть, в то время точно определить разницу было чрезвычайно трудно. Ведь новые клетки коры головного мозга – это не новые нейроны, но они действительно очень и очень похожи.