Пластичность мозга
Шрифт:
Доктор Карански — общительный человек, но он не любит большие компании. «Я не очень охотно хожу на вечеринки, где люди просто собираются вместе и разговаривают. Мне не нравятся такие вещи. Я бы предпочел сесть с кем-нибудь, найти интересующую нас обоих тему и обсудить ее во всех тонкостях с одним человеком, а может быть, двумя или тремя. Вежливые вопросы о здоровье и погоде нельзя назвать разговором».
Он говорит, что они с женой не очень заядлые путешественники, однако тут можно поспорить. Когда ему был 81 год, он немного подучил русский язык и отправился на русском научном судне в Антарктику.
«Зачем?» — спрашиваю я.
«Потому что иначе туда не добраться».
За последние несколько лет доктор Карански побывал на полуострове Юкатан, в Англии, Франции, Швейцарии и
Доктор Карански всегда стремится заняться чем-то новым, а когда находит это новое, уделяет ему все свое внимание (что является необходимым условием пластических изменений). Карански говорит: «Я готов полностью сконцентрироваться на том, что интересует меня в данный момент. Затем, когда я чувствую, что поднялся в этом деле на более высокий уровень, то уделяю ему уже не так много времени, и начинаю смотреть во все стороны в поисках чего-то нового».
Его философское отношение к жизни также защищает его мозг, потому что он не беспокоится по мелочам — что немаловажно, поскольку стресс приводит к выработке глюкортикоида, который может убивать клетки гиппокампа.
«Вы выглядите менее озабоченным и нервным, чем большинство людей», — говорю я.
«51 считаю, что людям было бы очень полезно вести себя именно так».
«Вы оптимист?»
«Не совсем, но, мне кажется, я понимаю, что такое случайности. В мире происходит множество вещей, мне неподвластных, но влияющих на меня. Я трачу свое время, беспокоясь лишь о тех событиях, которые подвластны моему контролю, т. е. на их результат я могу влиять. И мне удалось разработать философию, которая помогает мне с ними справляться».
Нервные клетки не восстанавливаются?
В начале XX века самый выдающийся мировой специалист по нейроанатомии, лауреат Нобелевской премии Сантьяго Рамон-и-Кахаль, заложивший основы знаний о структуре нейронов, обратил свое внимание на одну из самых досаждающих ученым проблем в сфере анатомии человеческого мозга. Считалось, что в отличие от мозга простых животных, вроде ящерицы, мозг человека не способен регенерировать после повреждения. Подобная беспомощность типична далеко не для всех человеческих органов. Наша кожа при порезе может излечить сама себя, создавая новые кожные клетки; сломанные кости срастаются; печень и слизистая желудочно-кишечного тракта способны к самовосстановлению; утраченная кровь восполняется. Однако казалось, что мозг является досадным исключением.
Было известно, что по мере нашего старения умирают миллионы нейронов. Другие органы создавали новую ткань с помощью стволовых клеток, в мозге же таких клеток обнаружить не могли. Полагали, что по мере своего развития человеческий мозг стал таким сложным и специализированным органом, что утратил способность производить замещающие клетки. Кроме того, ученых интересовал вопрос, как новый нейрон может войти в сложную, уже существующую нейронную сеть и образовать тысячи синаптических связей, не вызвав хаос в этой сети? Предполагалось, что человеческий мозг представляет собой закрытую систему.
Рамон-и-Кахаль посвятил последние годы своей научной деятельности поискам хоть какого-нибудь признака того, что головной или спинной мозг способны к регенерации и реорганизации своей структуры. Все его попытки закончились неудачей.
В своей выдающейся работе, опубликованной в 1913 году, «Дегенерация и регенерация нервной системы» (Degeneration and Regeneration of Nervous System) он писал: «В [мозговых] центрах взрослого человека нервные пути — это нечто фиксированное, конечное, неизменное. Все может умереть, ничего не может регенерировать. Только наука будущего изменит, если такое возможно, этот суровый приговор».
Так обстояли дела в то время.
…Или восстанавливаются?
Я пристально смотрю в микроскоп в самой современной лаборатории из всех, которые я когда-либо посещал, в Институте биологических исследований Солка в пригороде Сан-Диего, Калифорния, разглядывая живые человеческие нейрональные стволовые клетки в чашечке Петри. Я нахожусь в лаборатории Фредерика Гейджа. Он и Питер Эрикссон из Швеции обнаружили эти клетки в гиппокампе в 1998 году.
Нейрональные стволовые клетки, которые я рассматриваю, наполнены жизнью. Они называются «нейрональными» стволовыми клетками, потому что могут делиться и дифференцироваться, чтобы стать нейронами либо глиальными клетками, поддерживающими выживание нейронов в мозге. Клеткам, на которые я смотрю, еще предстоит дифференцироваться в нейроны или глии и «специализироваться», поэтому они выглядят совершенно одинаковыми. То, чего стволовым клеткам не хватает в плане индивидуальных особенностей, они компенсируют бессмертием. Ведь стволовые клетки не обязательно специализируются, а могут продолжать делиться, производя свои точные копии, и это может происходить с ними бесконечно без малейших признаков старения. По той же причине стволовые клетки часто называют вечно юными, детскими клетками мозга. Процесс омоложения мозга называется «нейрогенезом» и продолжается до последнего дня нашей жизни.
История открытий
На нейрональные стволовые клетки долгое время не обращали внимания, отчасти из-за того, что их существование противоречило представлению о том, что мозг похож на сложный автоматический механизм, а машины не могут отращивать новые части. Когда в 1965 году Джозеф Альтман и Гопал Д. Дас из Массачусетского технологического института обнаружили нейрональные стволовые клетки у крыс[136], к их работе отнеслись с большим сомнением.
Затем в 1980-х годах орнитолог Фернандо Ноттебом был поражен тем фактом, что каждый сезон певчие птицы поют новые песни. Он обследовал их мозг и обнаружил, что каждый год в течение того сезона, когда птицы поют больше всего, у них образуются новые клетки мозга в той его части, которая отвечает за разучивание песен. Вдохновленные открытием Ноттебома, ученые начали изучать животных, более близких к человеку. Элизабет Гулд из Принстонского университета первой обнаружила нейрональные стволовые клетки у приматов. Затем Эрикссон и Гейдж открыли гениальный способ помечать клетки мозга с помощью специального маркёра, называемого БДУ (бромдезоксиуридин), который проникает в нейроны только в момент их создания и светится под микроскопом. Эрикссон и Гейдж попросили у смертельно больных пациентов разрешения сделать им инъекцию молекул-маркёров. После того как эти люди умерли, Эрикссон и Гейдж исследовали их мозг и обнаружили в их гиппокампе новые, недавно сформировавшиеся нейроны. Благодаря этим умирающим пациентам мы узнали, что живые нейроны формируются в нашем мозге до самого конца жизни.
Ученые продолжают искать нейрональные стволовые клетки в других частях человеческого мозга. К настоящему времени найдены активные нейрональные стволовые клетки в обонятельной луковице мозга (области, обрабатывающей запахи), а также дремлющие и неактивные клетки в перегородке (обрабатывающей эмоции), в полосатом теле (отвечающем за движения) и спинном мозге.
Гейдж и другие исследователи работают над разработкой методов лечения, которые позволят активировать дремлющие стволовые клетки с помощью лекарственных препаратов в случае повреждения области, в которой стволовые клетки «дремлют». Они также пытаются узнать, не существует ли возможности трансплантировать стволовые клетки в поврежденные участки мозга или вынудить их туда перемещаться.
Если хотите нарастить мозги… почаще бегайте в «беличьем» колесе
Команда Гейджа ищет способы повышения производства нейрональных стволовых клеток. Коллега Гейджа Герд Кемперманн в течение 45 дней выращивал стареющих мышей в стимулирующей среде, заполненной «мышиными игрушками» (мячи, трубы и «беличьи» колеса). Когда он умертвил подопытных мышей и исследовал их мозг, то обнаружил, что (в сравнении с мышами, выращенными в стандартных клетках) объем их гиппокампа увеличился на 15 %, а количество новых нейронов составило 40 тысяч, что также соответствует росту на 15 %.