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

Глава 13

Внесение изменений

В 1821 году состоялась премьера оперы композитора Карла Марии фон Вебера «Вольный стрелок». Герой оперы, Макс, хочет жениться на Агате и, дабы произвести впечатление на отца девушки, намерен победить на состязании стрелков. Отчаянно боясь потерять возлюбленную, юноша продает душу дьяволу за семь волшебных пуль, которые с гарантией попадут в цель. Максу удается не только завоевать руку Агаты, но и ускользнуть от дьявола, так что у оперы счастливый финал.

В 1940 году компания Warner Bros. Entertainment выпустила фильм «Волшебная пуля доктора Эрлиха» – художественную версию биографии немецкого врача и ученого Поля Эрлиха. В 1908 году он (совместно с Мечниковым) получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за свои исследования иммунной системы. Однако Эрлих не стал почивать на лаврах. Возглавляемый им институт разработал первые препараты для борьбы с сифилисом, облегчив страдания миллионов. По сути, Эрлих первым синтезировал химическим путем лекарство от болезни, тем самым открыв дорогу химиотерапии и фармацевтической промышленности. В работе он руководствовался собственной теорией «волшебной пули»: возможно, на такое название его как раз и вдохновила популярная опера Вебера. Сначала Эрлих представил себе (а потом уже открыл) химические вещества, которые будут убивать бактерии, щадя при этом другие клетки – подобно магической пуле, безошибочно поражающей цель.

Образ пули иллюстрирует два важных принципа, которые применимы ко всем методикам терапии, не только к медикаментозным. Первый принцип: должна существовать определенная мишень. Второй: в идеальном случае врачебное вмешательство должно избирательно поражать лишь эту мишень: иными словами, не должно возникать побочных эффектов. Эти принципы, впрочем, не соблюдаются нашими средствами от мозговых недугов: как ни печально, они до сих пор остаются довольно примитивными. Скальпель хирурга представляется безнадежно грубым инструментом для изменения деликатной структуры мозга, хотя иногда другого способа у нас попросту нет. Вы уже знаете, что нейрохирурги лечат острую эпилепсию, просто вырезая ту часть мозга, которая порождает припадки. Но чересчур рьяное выполнение операции может привести к катастрофическим последствиям, как вы уже видели на примере А. М. Чтобы свести к минимуму побочные эффекты, важно нацелиться на как можно меньший участок мозга.

Операция по лечению эпилепсии просто удаляет нейроны из коннектома. Другие процедуры направлены на то, чтобы разрывать «провода» нейронов, при этом не уничтожая их самих. В первой половине XX века хирурги пытались лечить различные психозы путем разрушения белого вещества, соединяющего лобную долю с остальными частями мозга. Печально знаменитая «фронтальная лоботомия» в конце концов перестала пользоваться доверием, и ей на смену пришли антипсихотические медикаменты. Однако психохирургию практикуют и по сей день – как последнее средство, когда все иные методы лечения оказываются неэффективными.

Прежде чем рассмотреть другие типы лечебных вмешательств такого рода, я предпочел бы сделать шаг назад и помечтать об идеальном. Я уже отмечал, что причиной определенных психических расстройств могут служить коннектопатии. Если это так, для разработки оптимального метода лечения потребуется вначале выявить нормальные рисунки связей. Если вы коннектомный детерминист, эта задача может показаться вам безнадежной. Но даже если вы настроены более оптимистично, вы всё же не станете отрицать, что сложность структуры мозга ошеломляет всякого. Даже просто увидеть коннектомы уже само по себе достаточно непросто, а уж заменить их, судя по всему, куда труднее. Не совсем ясно, каким образом наши нынешние технологии сумеют справиться с таким вызовом.

Однако природа сама снабдила мозг механизмами изменения коннектомов – четырьмя процессами: изменением синаптического веса (ИСВ), рекомбинацией нейронов, переподключением нейронных связей и регенерацией. А поскольку четырьмя процессами управляют гены и другие молекулярные структуры, они-то и могут служить мишенями для лекарств. Вряд ли вы удивитесь самой идее о коннектоме как о мишени для медикаментов, ведь вы уже прочли изрядную часть моей книги. Но вы, вероятно, зададитесь вопросом, согласуется ли эта идея с тем, что вы уже знаете из других источников.

Согласно хорошо известным теориям, берущим начало еще в 1960-х годах, определенные психические расстройства вызывает избыток или недостаток нейротрансмиттера, недаром больной получает облегчение, принимая лекарства, меняющие содержание нейротрансмиттера в организме. Так, депрессию приписывают нехватке серотонина. Специалисты полагают, что ее можно облегчить, вводя больному лекарства-антидепрессанты – скажем, тот же флуоксетин, больше известный под названием «прозак». Считается, что такие препараты увеличивают содержание серотонина в организме, препятствуя тому, чтобы нейроны «всасывали» его молекулы обратно после того, как секретировали их. Вспомните, сколько «уборочных» и «чистящих» механизмов существует для того, чтобы нейротрансмиттеры не болтались в синаптической щели дольше положенного времени.

Но тут-то и кроется проблема, которую не может объяснить вышеизложенная теория. Флуоксетин сразу же оказывает воздействие на уровень серотонина, однако настроение пациента улучшается лишь спустя несколько недель после начала приема лекарства. Что служит причиной столь долгой отсрочки? Согласно одной из гипотез, резкое повышение содержания серотонина вызывает в мозгу другие изменения, и они-то как раз более долгосрочны. Возможно, именно они и облегчают депрессию. Но какие это могут быть изменения? Нейробиологи давно изучают воздействие флуоксетина на четыре процесса коннектомных изменений. Они обнаружили, что этот препарат способствует возникновению новых синапсов, нейритов и нейронов гиппокампа. Более того (как я уже отмечал в разговоре о переподключении), флуоксетин восстанавливает пластичность зрительной зоны V1 у взрослых – возможно, благодаря стимулированию кортикального переподключения.

Это еще не доказывает, что противодепрессивное действие данного вещества основано на изменениях коннектома, однако сам этот факт позволяет нейробиологам рассмотреть такую идею.

В этой главе я буду говорить о перспективах поиска новых препаратов, которые будут избирательным образом воздействовать на коннектомы при лечении психических расстройств. Однако следует подчеркнуть, что при этом важны и другие методы лечения. Лекарства могут лишь усилить потенциал изменений. Чтобы произошли реальные позитивные сдвиги, прием медикаментов должен сочетаться с определенным режимом, корректирующим модели поведения и мышления. Такое сочетание могло бы заставить четыре процесса изменить коннектомы в лучшую сторону. На мой взгляд, оптимальный способ изменить мозг – помочь ему измениться.

Несомненно, появление соответствующих препаратов стало огромным шагом вперед на пути лечения психических заболеваний. Антипсихотические медикаменты избавляют от наиболее острых симптомов шизофрении – от иллюзий и галлюцинаций. Антидепрессанты зачастую позволяют людям, склонным к самоубийству, вести нормальную жизнь. Но у ныне существующих лекарств всё же есть свои ограничения. Сумеем ли мы отыскать новые, еще более эффективные средства?

Среди наиболее эффективных лекарств – те, что помогают бороться с инфекционными заболеваниями. Пенициллин и другие антибиотики убивают бактерии, прокалывая отверстия в их внешних мембранах. Вакцина состоит из молекул, делающих иммунную систему более бдительной по отношению к бактериям или вирусам определенного типа. Иными словами, антибиотик «корректирует» инфекцию, тогда как вакцина ее предотвращает.

Эти две стратегии применимы и для мозговых недугов. Рассмотрим сначала профилактические методы. При инсульте большинство нейронов остаются живыми: дегенерация и гибель поврежденных нейронов происходят позже. Нейробиологи занимаются поиском «нейрозащитных» средств, которые свели бы к минимуму поражение нейронов сразу после инсульта, тем самым предотвратив их последующую гибель. Такая же стратегия приложима и к заболеваниям, которые по невыясненным причинам разрушают нейроны. Так, никто пока точно не знает, почему при болезни Паркинсона дегенерируют и отмирают нейроны, вырабатывающие допамин. Исследователи предполагают, что эти нейроны оказываются под своего рода давлением, и надеются создать лекарства, которые это давление облегчат.

Некоторые разновидности болезни Паркинсона вызваны дефектами гена, кодирующего белок под названием паркин. Очевидный метод лечения – заменить «неправильный» ген. Ученые пытаются проделать это, встраивая «правильный» вариант данного гена в вирус и затем вводя вирус в мозг. Они надеются, что в мозгу он заразит нейроны, вырабатывающие допамин, и тем самым защитит их от дегенерации. Такой метод генетической терапии болезни Паркинсона проверяли пока лишь на крысах и обезьянах, опыты на людях еще не проводились.