Нейрогенез

Мы уже неоднократно отмечали мозаичный характер поиска причин возникновения БА и средств ее лечения. И если сложить воедино последние сообщения информационных агентств и СМИ, выбрасывающих на головы обывателей каскады сенсаций, то, постепенно распутывая узелки сложных научных переплетений, мы обнаружим ту «красную нить», нанизывая на которую новые результаты и достижения, мы, как с путеводителем, пройдем по пути, который приведет нас к принятию практических решений. Так, например, успехи в области открытия механизмов действия запахов на мозг, а также способов реализации в мозге сексуальных желаний привели к созданию совершенно новых стратегий наступления на болезнь.

Вспомним, как при помощи обоняния активируется память в случае комбинации запахов шоколада и миндального ореха. Исследователь мозга Джефри Маклис немного модифицировал этот опыт. Вместе с запахом шоколада вместо миндального ореха в клетку к мышам вводились ароматы освежающей парфюмированной воды. То есть мышам, привыкшим к постоянным запахам в «квартире», предлагалось нечто новое, доселе неведомое. Как их мозг будет реагировать на неизвестные раздражители?

Впервые Маклису и его сотрудникам из Центра исследований нервной системы в штате Массачусетс и медицинской школы Гарварда в Бостоне удалось подсмотреть, что происходит в части мозга, ответственной за запахи. Исследователи проследили путь новых нервных клеток, которые образовались в определенных областях передней части мозга и в обонятельных колбочках, где начинается переработка этих запахов. Оказалось, что в момент поступления неизвестных запахов в носовую полость возникают новые, очень активные клетки, которые интегрируются в существующие структуры мозга уже через 2–3 недели, образуя длинные отростки и пытаясь установить связи (синапсы) с другими нейронами. В противоположность им старые, существовавшие до введения новых запахов клетки, гнездившиеся в запаховых колбах, едва реагировали на появление новых раздражений. Был сделан вывод: с появлением каждого нового запаха рождается и новое свежее поколение обонятельных клеток, которые уверенно внедряются в существующее вещество мозга. Маклис разъясняет: «Новые клетки не просто заменяют старые, а решают собственные задачи — изучают и осваивают новые запахи, став новыми нервными клетками для новых воспоминаний».

Психолог Нью-Йоркского университета Гольдберг разработал специальные компьютерные программы тренировок для людей (так неудачно сложившиеся для моей жены), страдающих забывчивостью. После трех месяцев интенсивной терапии он проверил результаты своей работы с помощью специальных тестов. Как сообщается в печати, ученый остался ими очень доволен. У 60 из 100 человек состояние памяти улучшилось, а у 30 % значительно улучшилось, и регресс был остановлен. В арсенале ученого до 200 различных программ, с применением которых он тренирует и испытывает два раза в день не только больных со слабой памятью, но и пациентов после параличей и инсультов. Итак, перед нами новый бурлеск, фонтан или источник думающих свежих клеток, своеобразный неисчерпанный потенциал памяти.

Еще недавно Гольдберг и Маклис считались фантастами, посягнувшими на святую догму прошлого столетия: «нервные клетки перестают делиться уже в период младенчества; мозг, получивший способность думать, принимать и перерабатывать информацию, в лучшем случае, лишь сохраняет ее на определенном уровне, а в старости и вовсе «развивается» в обратном направлении».

С началом нового тысячелетия тенденция изменилась. Нейрологи, биологи и врачи находят все больше доказательств появления под черепной коробкой новых нервных клеток. Пораженные неожиданными открытиями, они заявляют: «Процессы образования нервных клеток, так называемые нейрогенезы, продолжаются до глубокой старости и являются необходимыми для нормального функционирования мозга». «Для нашего думающего органа открылась иная перспектива», — заявляет Герд Кемперман, специалист по молекулярной медицине в своем первом учебнике «Зрелый нейрогенез». — Мы стали свидетелями позитивного процесса: развитие мозга продолжается всю жизнь». Он особо подчеркивает, что новые нейроны, образующиеся в черепах пожилых людей, ведут себя активнее среднего уровня, обладают многосторонними свойствами и берут на себя самые неожиданные функции, с которыми успешно справляются. 40-летний профессор Кемперман оптимистичен: «Возможно, нейрогенез — очень важная предпосылка физической и духовной активности до глубокой старости».

Процессы образования нервных клеток, так называемые нейрогенезы, продолжаются до глубокой старости и являются необходимыми для нормального функционирования мозга.

Теперь уже с полным основанием можно утверждать, что человеческий разум зависит не только от отдельных генов и их комбинаций, а в значительной мере также и от образа жизни, создающего оптимальные условия для протекания процесса образования новых нейронов. Они, в свою очередь, начинают действовать только тогда, когда получают пищу для усвоения: возбуждение или когнитивное раздражение при обучении, душевные переживания или удары судьбы. Физические упражнения тоже являются своеобразным удобрением для мозга. Если все это отсутствует, то у большинства людей рост новых образований нервных окончаний быстро прекращается.

Джеймс Ватсен, один из открывателей структуры наследственной молекулы ДНК, сам в возрасте 78 лет, объяснял свою душевную свежесть тем, что регулярно принимал участие в теннисных турнирах с партнерами значительно моложе себя. Ватсен видит главную задачу современной медицины не в поиске лекарства от рака. Гораздо более срочным он считает нахождение способов стимуляции производства новых нервных клеток в стареющем мозге человека.

Открытие нейрогенеза не только изменило наше видение картины функционирования здорового мозга, но, что особенно важно, дало нам в руки инструмент распознания возникновения в нем заболевания. Как БА, так и болезнь Паркинсона до последнего времени рассматривались в свете концепции отмирания нервных клеток. Теперь ученые считают, что обе неизлечимые болезни — следствие прекращения рождения новых нейронов. С точки зрения состояния нейрогенеза оцениваются и такие явления, как плохое усвоение материала при обучении, депрессия, влечение к алкоголю, никотину, наркотикам.

Конечно, все пока под знаком вопроса, но сама его постановка более чем оправданна. Исследования, как пишет специализированный журнал «Der Nerwenarzt», привели «к одному из интереснейших и многообещающих проектов современной науки о нейронах — развитию молекулярной психиатрии».

Открытия ученых таят в себе пока много загадочного. Например, естественный процесс нейрогенеза ограничивается передней частью мозга и областью гиппокампа, который играет ключевую роль в процессе обучения. Но стволовые промежуточные клетки, которые способны делиться и обладают потенциалом создавать полноценные нейроны, встречаются почти во всех других уголках мозга. Только по каким-то причинам они там этого не делают, а заворожено спят. Почему?

Разбудить дремлющие клетки и стимулировать их рост — вот те задачи, которые поставила перед собой группа Маклиса из Бостона и которые практически удалось решить, экспериментируя с мышами и пернатыми.

Многие фармацевтические фирмы уже принялись за разработку соответствующих пилюль для восстановления памяти. Мозг должен начать сам себя лечить или регенерировать. Феномен, который в течение прошлого столетия непрерывно опровергался. Почти как приговор звучало мнение испанского исследователя мозга и Нобелевского лауреата Сантьяго Рамона Укаяла, который в 1928 году озвучил аксиому: «В мозге взрослого человека нервные соединения постоянны и неизменяемы. Все может умереть, но ничто не может регенерироваться». Правда, и тогда возникали возражения против такого мнения. Но их авторы осмеивались бесчисленными последователями нобелевского гения (пример неприятия открытий Альцгеймера жив до сих пор). Предметом насмешек стали в 60-е годы и работы ученого из Массачусетского университета Джозефа Альтмана, который потчевал взрослых мышей, крыс и морских свинок радиоактивными маркированными элементами наследственного ДНК. Затем ему удалось найти эти маркированные вещества в ДНК нервных клеток. При делении клеток они встраивались в клеточные ядра, что являлось показателем образования в мозге новых нейронов. Однако специалисты всего мира игнорировали открытие Альтмана. Он даже не мог получить место в достойном себя ведущем университете, а работал в провинции, где был всеми забыт. Спустя

10 лет Михаил Каплан из университета Нью-Мексики сделал электронно-микроскопические снимки, на которых видны были свежеобразованные нервные клетки. Но и он натолкнулся на полное непонимание. В то время очень влиятельный специалист по исследованию мозга Паско Ракус из Йельского университета, как вспоминает Каплан, вызывающе и с большой долей провокации, доходящей до сарказма, комментировал это следующим образом: «Клетки выглядят в Нью— Мексико, как нейроны, но в Дью-Хафене (место работы Паско Ракуса) они почему-то отличаются от них». Ракус даже представил научному сообществу теорию, в которой давал ответ на вопрос, почему человеческие нервные клетки не могут делиться. Он считал, что когда-то, в процессе эволюции человека наши предки поменяли способность образовывать новые нервные клетки на возможность при постоянном числе нейронов осуществлять накопление воспоминаний, и в мозге человека по причине его стабилизации нет места для создания новых цепей.

В конце концов пение канареек и зябликов привело к тому, что догма о неделимости и невозможности образования новых клеток была ниспровергнута с пьедестала. Каждую весну эти пернатые мужские особи распевают свои песни; летом они теряют этот дар, чтобы следующей весной снова начать привлекать к себе самок трелями из нового репертуара. Биологу Фернандо Нотебомо из университета Рокфеллера однажды (под душем) пришла разгадка этой постоянной смены: «Участок мозга, нашпигованный старыми мелодиями, отмирает, а следующей весной заполняется новыми клетками».

Эксперименты с радиоактивно маркированными структурами ДНК подтвердили предположение ученого. Действительно в мозге самцов канареек каждый день образовывались тысячи новых нейронов. Многие считали, что такие образования являются специфической особенностью пернатых. Но опыты с лягушками, крысами и обезьянами также установили наличие образований новых нейронов. То есть животный мир во всем своем многообразии обладал нейрогенезом. Возникал вопрос, почему человек должен быть исключением. Доказательства долго не удавалось представить, потому что для этого радиоактивно маркированные вещества должны были быть инъецированы в апробантов с последующим вскрытием их мозга в умершем состоянии.

Только в 1998 году шведские и американские исследователи решились на эксперимент, в котором пяти пациентам в тяжелой стадии рака гортани были введены радиоактивные маркеры с ДНК для того, чтобы определить участки появления новых опухолей. После того как страдальцы скончались от смертельной болезни, были вскрыты их черепа. Результат: почти до самой смерти во всех частях мозга шел процесс образования новых клеток. У исследователей появилась уверенность, что в гиппокампе взрослого человека каждый день образуются тысячи новых клеток. На фоне сотен миллиардов нейронов, составляющих основу нашего мозга, это количество пришельцев мизерно и не особенно заметно. Однако новички обладают такой высокой степенью раздражительности, которая уже давно отсутствует у «старожилов». «Очевидно, необходимо совсем незначительное количество новообразованных клеток, — размышляет Кемперман, — чтобы структура клеточных систем основательно изменилась».

Новые клетки, обладая специфическими свойствами, сообщают мозгу одну из своих первейших характеристик — преображение, значимость которого трудно переоценить. Пример: взрослый человек, начавший заниматься жонглированием, стимулирует мозг к дополнительному росту. Это было установлено немецкими нейрологами в 2004 году, о чем сообщал журнал «Nature». Ученые предложили взрослым людям в возрасте 22 лет в течение трех месяцев жонглировать. Двенадцать самых талантливых из них в результате смогли по меньшей мере в течение минуты держать в воздухе до трех мячиков. Посредством ядерно-спиновой томографии мозг участников был исследован до и после тренировок, а затем 3 месяца спустя. Были зафиксированы увеличения объемов определенных участков мозга, которые позже, после прекращения тренировок, снова уменьшились.

Благодаря тестам и анализу статистических данных выяснено также позитивное влияние на развитие нашего интеллекта образования, чтения и физических нагрузок. В последнее время ученым удалось целенаправленно установить, как отражаются различные виды умственной и духовной деятельности на развитии различных участков мозга, а также при помощи картиннообразующих маркеров наблюдать на экранах мониторов возникновение возбуждения и образование новых синапсовых связей между вновь рождающимися нейронами.

Пока еще сложно определить, какими волшебными силами жонглирование или изучение второго иностранного языка вызывает процессы уплотнения и увеличение объемов думающих клеточных структур. Но вот в августовских публикациях 2006 года в американской печати появилось сообщение о том, что группе Давида Гринберга (Институт старения в Калифорнии) удалось доказать: человеческий мозг после инсультов сам, без внешней стимуляции, из внутренних ресурсов образует новые нервные клетки. Как бы в компенсацию, взамен утраченных и поврежденных, они располагаются около кровеносных сосудов, что, в свою очередь, способствует делению и росту клеточных структур (у животных это наблюдалось в течение ряда лет). Правда, их возникновение весьма ограничено. Но, раскрыв эту очередную тайну, можно стимулировать процесс посредством привнесения в него внешних средств, например лекарственных препаратов. Возможно даже, что наука стоит перед разгадкой одной из очередных тайн, секретов нашего мыслящего органа: наравне с активными нейронами существуют так называемые спящие нейроны, которые повержены в сон различной степени глубины. Некоторые из них, пребывающие в неглубоком сне, дреме, можно вывести из нее при помощи внешних раздражителей (учеба, физические упражнения и т. д.). Другие могут быть «разбужены» внутренними катаклизмами — мозговым ударом, кровоизлиянием.

Последнее открытие Гринберга, возможно, помогло обнаружить очередную форму защиты человеческого организма: специфический иммунитет структур мозга, реагирующего появлением новых нейронов на внутренние экстремальные ситуации. Если научиться помогать «спящим клеткам» пробуждаться, заставить их бодрствовать и принимать активное участие в создании новых синапсов, то мы находимся у истоков регенерации памяти, и это уже не фантастика.

Удивительная способность мозга к преображению собственных нейронных систем и связей, которая на жаргоне ученых теперь называется «пластичностью», имеет в своем арсенале несколько различных механизмов. Один из них, к примеру, в течение нескольких секунд или их долей обеспечивает значительное усиление и укрепление уже существующих синапсов между нейронами. (Объяснение, почему человек способен что-то мгновенно вспомнить, молниеносно отреагировать на то, что только сейчас увидел, услышал или почувствовал.) Второй — это образование новых синапсов в течение часов, когда нейронные цепи из клеточных окончаний постоянно включаются в новые сети и композиции, каскады и ансамбли, обеспечивая доступ к воспоминаниям в глубоких слоях структур мозга. Третий открывает нам познание процесса нейрогенеза, происходящего в течение многих дней и изменяющего наш мозг.

«Одно исследование за другим подтверждает вывод, что образование новых клеток в зрелом мозге является неотъемлемой частью его нейроновой пластичности», — сообщают психиатры Йоганес Том и Амелия Айер в журнале «Der Nerwenarzt».

Это может означать, что малое количество новых нейронов с широким диапазоном свойств вносит своим появлением значительный вклад в тот процесс, который в течение всей нашей жизни формует головной мозг, словно из пластилина. Точно так же как мускул под напряжением растет, расцветают серые клетки, когда их к этому понуждают. Например, свежие нейроны в запаховых колпачках (запаховые рецепторы) как бы распускаются, когда они встречают новые запахи, а новые нервные клетки в гиппокампе набухают и вызревают тогда, когда оказываются вынужденными что-то «вспоминать». Именно поэтому гиппокамп и называют «входными воротами человеческой памяти». Все, что откладывается в долговременной памяти, не минует створок этих дверей.

В свою очередь долговременная память разделяется на эпизодическую и семантическую. Эпизодические воспоминания — это воспоминания личного характера, получаемые из информации о произошедшем из «первых рук». Они возникают в памяти в той же последовательности, в которой прибывали, например, традиционное и регулярное посещение школы (одевание, еда, езда, занятия и т. д.). Если я на уроке по географии получил за подсказку «два», то, спустя две-три недели, могу посредством анализа воспоминаний установить, когда это было. Если первый урок математики, второй — истории, а третий — географии, то это был третий урок в понедельник, потому что география у нас один раз в неделю, по понедельникам. Если же учительница географии первые три недели месяца болела, то наше детективное исследование можно закончить «радостным воспоминанием» об абсолютно точной дате получения «двойки».

Семантические воспоминания — это то, что мы знаем вопреки тому, что можем вспомнить. К ним относятся факты из окружающей действительности, заложенные в нашу память в определенном порядке и связанные друг с другом, но не имеющие никакой связи со временем их получения. Моя жена, уже будучи больной, не могла найти, куда положила ключ от автомобиля, но точно знала, что марка машины «Ауди— 10», цвет стальной, называла даже номер. Она все это вскоре забудет, но это случится значительно позже, когда начнут теряться семантические воспоминания.

Эксперимент с пациентом Н.М. заставил ученых по-иному увидеть образ гиппокампа: он — не только двери, но и ключик к долговременным воспоминаниям.

История как наука всегда преклонялась перед властью человеческой памяти и жаловалась на забывчивость. История исследования мозга — это летопись поиска в структурах мозга областей, ответственных за те или иные функции жизнедеятельности нашего организма. Чем больше ученых продвигалось в направлении локализации этих участков, в познании механизмов, координации их взаимодействия и связанных с этим функций, тем чаще они спрашивали себя: где же находится та зона, которая ответственна за процессы возникновения и реализации памяти? Где та область, которая регулирует и координирует так называемую скелетную схему памяти: прием информации, отбор, раскладывание по степени значимости, консервация и отзыв.

Частичный ответ на этот вопрос был получен в 1953 году, когда нейрохирург по имени Вильям Бухер Сковиль, окончивший Гарвардский университет, произвел беспрецедентный эксперимент. Он оперировал 27-летнего пациента, получившего в истории медицины кодовое имя «Н.М.».

С раннего детства Н.М. страдал тяжелой формой эпилепсии. Хирург предложил изможденному болезнью пациенту удаление небольшого кусочка ткани мозгового вещества. Этот кусочек ткани и был гиппокамп, расположенный во внутренних частях обеих височных извилин. Операция окончилась успехом, так как значительно уменьшилось количество тяжелых приступов, но одновременно он стал и катастрофой, потому что Н.М. потерял память о последних двух годах до операции и возможность накапливать новые воспоминания.

Этот случай стал настоящей революцией, потому что убедительно показал важнейшую роль гиппокампа при переводе новых впечатлений в длительно хранящиеся воспоминания. Для Н.М. время остановилось в 1953 году. Остаток всей своей долгой жизни он был не в состоянии запомнить ни одного нового лица или имени, точно так же как не мог вспомнить ни одного факта и явления, ни одной своей собственной мысли. Врачи и ученые, а также персонал по уходу достаточно хорошо изучили его за многие годы, но, когда посещали его в палате, каждый день снова начинали с представления себя по имени. Он знал лишь то, что было до операции. То есть ему на всю жизнь осталась память о себе 27-летнем, посетившем врача и пожаловавшемся ему на тяжелую эпилепсию.

Американский автор Давид Шенк пишет: «Н.М. был, пожалуй, самым значимым случаем в истории нейрологии и наиболее привлекательным для исследователей объектом, над которым проводилось огромное количество тестов, опытов и экспериментов, из которых, однако, он ничего не запомнил, так как постоянно живет в одном времени — ТЕПЕРЬ».

Итак, удаление маленького сгустка вещества из мозга привело к тому, что Н.М. оказался полностью неспособным формовать новое длительное воспоминание. Этот процесс стал ему чуждым, таким же он является и для пациентов с БА. Они не владеют системной фиксацией и накоплением воспоминаний. Но в отличие от Н.М., у которого потеря функций произошла в момент утренней операции, у больных БА это растягивается на длительный период времени.

После операции в 1953 году у Н.М. не осталось больше воспоминаний. Через несколько лет он даже не узнавал себя в зеркале. Тот же эффект произвели на постояльцев дома престарелых, в котором находится моя жена, их собственные, сделанные мною фотографии. К удивлению своему, я не увидел на их лицах никакой реакции. Это были для них фото чужих людей, с которыми их ничто не связывало. Состояние ужаса, которое я пережил, более точно описывает Шенк, вспоминая случай с Н.М.: «Для него не существовало реального времени. 1955… 1962… 1974… Но что он знал наверняка, так это то, что ему всегда 27. Представьте себе, что вы молоды, активны и умны, а видите в совсем обычном зеркале, что некто с лицом 60-летнего старца имитирует вашу мимику. После этого яснее осознаешь, что такое horror — ужас».

К счастью, Н.М. забывал, какие у него в этот момент возникали страдания. Он забывал все сразу и полностью, как только его внимание переключалось на другое. Кое-что стереть из памяти и не иметь возможности вспомнить является иногда большим благом. Я уже приводил примеры того, как моя жена после состояния аффекта или ссоры в миг напрочь забывала об этом (неоспоримое доказательство того, что гиппокамп играет важнейшую, если не решающую роль при укреплении воспоминаний).

Какое невероятное число умов трудилось над выявлением участка мозга, отвечающего за длительные воспоминания! Искали, где именно они накапливаются: в затылке, в лобовой части или околовисочных областях. Промежуточная теории, возникшая в конце 50-х годов прошлого столетия, говорила о том, что воспоминания находятся везде, разбросаны по отдельным молекулам всего мозга. Американский «Journal of Neuropsychiatry» вызвал своей статьей «Передача памяти посредством каннибализма у червей» общее удивление специалистов. Джеймс МакКоннел из университета в Мичигане с большим увлечением поведал в ней о том, что черви перенимают определенные воспоминания у других червей, которых они просто поедают. Автор статьи сумел приучить плоских червей определенным образом реагировать на свет без включения в процесс природных инстинктов. После чего он умерщвлял их, размельчал и передавал в пищу другим, нетренированным червям, которые затем начинали реагировать на свет, подобно их уничтоженным собратьям. Ученый утверждал, что посредством поедания нетренированные перенимали манеру поведения тренированных. Подтверждалась старая пословица: ты есть то, что ты ешь.

Три года спустя, в журнале «Science» четыре ученых из Калифорнии, повторившие эксперимент на мышах, подтвердили гипотезу МакКоннела. Стало очевидным, что специфические индивидуальные воспоминания кодируются в отдельных молекулах, которые эти воспоминания от мозга к мозгу передают тем же способом и в том же виде, что и генетические информационные части ДНК.

Позднее Джордж Унгар провел очень яркий эксперимент. Он научил крыс бояться темноты и изъял у них клетки мозга. Эти клетки затем были перенесены в мозг нетренированных мышей, которые вдруг тоже стали бояться темноты. Как известно, ни крысы, ни мыши в естественных условиях ее не боятся. Унгар не остановился на достигнутом. Он изолировал пептиды, состоящие из 15 аминокислот и, как он утверждает, содержащие вновь приобретенные воспоминания, назвав эту молекулу-проводника, вызывающую воспоминания о страхе против темноты, «скотофобином».

Автор исторического обзора исследований по передаче памяти посредством отдельно взятых молекул Давид Шенк пишет, что эта теория базировалась на предположении, что воспоминания есть свойства определенных молекул, которые несут информацию и естественным путем могут быть встроены в мозг. Эти молекулы могут быть изолированы и перемещены в мозг другого существа. Какие-либо аномалии исключались. «Если бы результаты исследований Унгара, опубликованные в журнале «Nature» в 1972 году, были приняты, — пишет он далее, — а не подвержены критике, наш мир был бы сегодня совсем другим: обмен памятью, передача сознания, нейрохимические возбудители настроения, по сравнению с которыми действия «Прозака» можно было бы сравнить с беби-аспирином. Разгадка тайны так называемой молекулы воспоминаний привела бы к созданию новых типов биохимических компьютеров. Последние, в свою очередь, могли бы внутри системы распознавать молекулы воспоминаний, на них определенным образом реагировать и использовать для собственных надобностей. Например, ноутбуки могли бы испытывать страх перед темнотой. Воспоминания и чувства можно было бы продавать и транспортировать, тиражируя в бутылки и другие сосуды, как «колу», «пепси» или парфюмерные продукты».

Но фантазии был положен конец, сказке не суждено было сбыться. Эксперименты, автором которых был пионер исследований ДНК, почитаемый и уважаемый Фрэнсис Крик, несмотря на всю занимательность и даже заманчивость, наконец, были закрыты вследствие своей ошибочности. Идея транспортировки воспоминаний была признана абсурдной с самого начала, потому что позволяла спекулировать на ней до бесконечности. Например, начать предполагать, что специфический страх одного животного путешествует по пищеварительному тракту другого, а затем с кровообращением доставляется в мозг нового хозяина, вызывая у него «чужое» чувство страха, и т. п.

Прежде всего, возникла бы проблема так называемой «физической массы». Скептики рассчитали, что если специфические воспоминания находятся в молекулах, как это предполагал Унгар, то общее количество таких молекул, накопленных в течение всей человеческой жизни, составит свыше 100 кг. Мозг в буквальном смысле слова разорвется на части от такого веса мыслей, идей и воспоминаний. От этого, а также под спудом мук и страданий погибали мечты многих романтиков и поэтов, веривших в бесконечное продление состояния счастья, удовольствия и радости. «О, если б навеки так было!» — слышен со старых пластинок могучий рык, вопль или стон шаляпинского кантилена; ему вторит виолончельный плач низких регистров, от которого, опять же, «холодок спешит за ворот». Перед нами драма невозможности не только вечного счастья, но и регенерации значительно более коротких мгновений давно ушедших переживаний, в основном положительного свойства, которые все мы хотим вернуть из прошлого одним нажатием кнопки.

Конец грезам наступил в начале 90-х годов. Промышленным установкам, производящим молекулы воспоминаний, так и не суждено было поставить дело на поток. Идея канула в Лету и сейчас рассматривается лишь как одно из недоразумений науки, о котором многим приятнее забыть.

Последние 30 лет поисков и экспериментов показали, что процесс передачи воспоминаний — не материальная (молекулярная) субстанция, а система. Воспоминания разбросаны по всему мозгу, и предшествующие теории вполне могли бы быть верными: память везде, но она распределена так, что невозможно выделить одно специфическое место и связать его с одним особым идентифицированным воспоминанием. Как и сознание — оно не овеществленный объект или предмет, которые можно экстрагировать или изолировать, а живой процесс, далеко идущая и динамичная внутренняя активность между нейроновыми синапсами, «часть проходящего состояния активности», как формулирует ученый из Гарварда Даниил Шектер. Каждое отдельное воспоминание — это единоразовая цепь из нейронов, которые находятся в различных областях мозга и взаимодействуют. Шектер иллюстрирует это следующим образом: «Типичные явления трудового дня состоят из множества визуальных ощущений, запахов, действий и слов. Отдельные области мозга анализируют различные аспекты какого-либо явления, создавая новые связи между нейронанами. Возникающая форма взаимодействия образует воспоминания как отклик на уже существующий опыт в мозге».

Правомерность идеи нейроновых состояний убедительно подтверждается знанием того, как прочно соединены между собой сотни миллиардов нейронов. А. Каирнс-Шмидт из университета в Глазго сделал наблюдение: ни одна клетка в мозге не отделена от другой более чем на 6 или 7 промежуточных клеточных частей. Таким образом, молекулярная основа синапсных состояний, которые все время остаются активированными (но никогда в одинаковой форме активности, то есть, число и части межсинапсных составляющих всегда разные), представляет собой биохимический процесс, который характеризуется долговременным потенциалом (LTP). Он интенсифицирует связи нейронов после того, как происходит какое-то значительное соединение или хотя бы контакт между ними. Долговременные воспоминания сохраняются значительный период, но они не незыблемы, хотя могут продержаться и всю жизнь. Но уже с момента появления на них влияет наличие других воспоминаний, а также опыта и впечатлений. Происходит изменение их качества: они стареют несмотря на то, что мы снова и снова ими пользуемся. Такой процесс является частью известного понятия «формование мозга», его способностью приспосабливаться к изменениям окружающей действительности, делая нас заложниками собственного опыта, продуктом эволюционных процессов.

Конечно, не все в нашем мозге способно приспосабливаться. Многое твердо замуровано и запрограммировано генетически, что позволяет нам реализовывать специальные задачи: воспринимать и перерабатывать запах, свет, регулировать дыхание, сердечный пульс, ритм и т. д. Области же, ответственные за точность моторики, интеллекта и воспоминаний, наоборот, относятся к мягким структурам, которые, готовы принимать новые формы активности под действием новых раздражений. Отсюда следует, что группировки воспоминаний — это не зафиксированные, неизменяемые собрания воспоминаний, а постоянно меняющиеся фрагменты, которые объединяются в контексте специфического осознания конкретного момента.

Каждое отдельное воспоминание — это единоразовая цепь из нейронов, которые находятся в различных областях мозга и взаимодействуют.

Идея отдельных молекул воспоминаний потому и была популярна, что предполагала, что старые воспоминания, как пленку в видеоплеере, можно многократно повторить в том же виде, в каком она первоначально была записана. Но биология множественных группировок памяти и воспоминаний показывает, что «чистого» воспоминания не существует. Вспомнить — это не означает «еще раз повторить ушедшее в прошлое». Для оптимизации нашей жизнедеятельности структура мозга располагает свойствами, которые противостоят хаотическому засорению памяти, потокам информации, повергающим сам мозг в коллапс «передозировки», доводя его до катаклизма. «Ненужное» не фиксируется, не задерживается, не связывается в единый комплекс структур мозга ни хронологически, ни как ступенька на пути дальнейших познаний и накоплений опыта. Все сортируется и откладывается по степени важности, полезности, жизненной необходимости с тем, чтобы его было легко и просто найти и отозвать для использования.

Реализации всех описанных выше задач в совокупности и служит гиппокамп. Если что-то в нем повреждается, процесс образования новых связей и клеточных окончаний или синапсов с их нейронами идет недостаточно интенсивно, с нарушениями принятия сигнала раздражения, являющегося основной частью нейрогенеза, то налицо проблема с памятью.

В многочисленных опытах над животными делящиеся в гиппокампе клетки умерщвлялись под действием целенаправленного облучения. Итог: животные были неспособны к процессам обучения. Другие ученые убивали делящиеся в гиппокампе клетки вирусами: длительная память разрушалась.

Предполагается, что с людьми произойдет то же самое. На это указывают, например, наблюдения над раковыми больными: медикаментами, задерживающими рост метастаз, одновременно замораживается нейрогенез, и многие пациенты во время подобной химиотерапии жалуются на потерю памяти. Исследования на молекулярном уровне также приводят к мысли, что нейрогенез может быть ключом к расшифровке механизмов функционирования мозга в процессе обучения.

Итак, можно сделать выводы: нейрогенез представляет собой механизм, который долго искали и который позволяет нашему мозгу активнее приспосабливаться к окружающей среде. Во всяком случае, эмпирические исследования показывают — кто ведет активный физический и духовный образ жизни, тот защищает свой организм и, в частности, мозг от одряхления в старости.

Ученые из Чикаго, изучив биографии 642 пожилых пациентов, установили, что образование является своеобразной защитой от БА и каждый год обучения снижает риск заболевания на 17 %.

«В конце 80-х годов, — как пишет Йорг Блех в журнале «Spiegel», — ученый из Калифорнии Роберт Кацман попытался этот феномен исследовать поподробнее. Согласно его идее, мыслительная деятельность расширяет плотные слои нейроновых связей в мозге и повышают тем самым «познавательный резерв». Чем больше у человека багаж знаний, тем легче он переносит потерю клеток в мозге из-за болезни».

Модель Кацмана была подтверждена лишь 15 лет спустя, когда 130 монахинь из католического монастыря при жизни были обследованы на когнитивные восприятия и мозг которых после смерти был вскрыт и изучен. Вне зависимости от уровня их образованности, количественные результаты типичных признаков изменений структур мозга, специфичных для БА, оказались одинаковыми. Однако было установлено, что женщины с высокой степенью образования сохраняли свои когнитивные способности лучше, чем их менее просвещенные сестры. Наличие у них симптомов БА проявлялось лишь тогда, когда они имели в 5 раз больше бляшек в голове, чем у их подруг, что помогало им бороться с ущемленностью.

Вернемся еще раз к положительным эффектам от решения кроссвордов, карточных игр и т. п. Все это тоже связано с обучением, и отсюда как следствие — интеллектуальная работа поддерживает здоровье, а преждевременный уход на покой является фатальным шагом в подступающую фазу «оскудения мысли». Во всяком случае, тот, кто уходит на пенсию, должен меньше сидеть перед ТВ. Это снизит риск заболевания БА.

Родственники и партнеры 135 пациентов с БА были опрошены на предмет того, как пострадавшие проводили свой досуг до болезни. Их ответы сравнивались с ответами на идентичный вопрос 331 здорового опробанта. Журнал «Brain and Cognition» опубликовал результаты: пациенты с БА значительную часть жизни провели у телевизионного ящика. Выяснилось, что каждый час, проведенный у телевизора, повышает вероятность заболеть БА с фактором риска 1,3. Статистика также утверждает, что пожилые люди, ведущие социально-активный образ жизни, демонстрируют значительно меньшую потерю познавательных способностей по сравнению с людьми с низким социальным статусом и пассивным образом жизни. Широта кругозора, чтение, игра в карты и шахматы, разгадывание кроссвордов, поддерживаемые физической активностью и спортом — прогулками, играми на свежем воздухе, — все это вместе и по отдельности неотъемлемая часть человеческой жизни и должна стать естественной потребностью. Даже простое пересечение улицы требует от пожилого человека, кроме физических сил, еще и внимательности, концентрации, осторожности и т. д., то есть таких черт и усилий, которых у него значительно меньше, чем у подростка. И если физический потенциал отсутствует, человек не только становится зависимым от других, но и испытывает страх, а в чувстве страха ученые видят серьезный фактор, отрицательно влияющий на память и, в частности, на нейрогенез.

Страх и стресс признаны главными врагами памяти. Их появление сопровождается выбросом определенных гормонов — «глюкокортикоидов», которые вместе с кровью омывают серое вещество мозга.

У человека наличествует определенный уровень гормонов, который может подниматься, иногда становясь спасением. Если же гормоны хронически повышают свой уровень, то действуют на нервные клетки как убийцы. Например, у крыс, в экспериментах с которыми в клетку постоянно поступает лисий запах, в гиппокампе практически не появляются новые клетки.

И еще один эксперимент, проведенный на этот раз в Принстоне. Новорожденных крысят систематически отбирали у матери. Некоторых из них на 25 мин, других — до 3 ч. Даже короткий отрыв от матери накладывал отпечаток на всю их дальнейшую жизнь, потому что ограничил их нейрогенез. Внешние раздражители, вызывающие страх, убивают свойства структур мозга регенерироваться.

Журнал «Der Nerwenarzt» пишет, что «стресс негативно действует на нейроновую пластичность мозга и благоприятствует возникновению в нем психиатрических отклонений». Хронический стресс ведет к постоянной болезненной печали, депрессии, то есть к разрушению нейрогенеза (связь, которую долго искали и которая является, если ее очистить от беллетристической шелухи, звеном между причиной и следствием).

Одним из первых, кто это предсказал, был американец Рональд Думан из Йельского университета. Его всегда удивляло, почему антидепрессивное средство прозак в начале приема не производит должного эффекта. Его действие начинается только через какое-то время, необходимое, как он предполагал, для разветвления клеток, выращивающих нейроны. Чтобы проверить гипотезу, Думан давал прозак крысам. Степень нейрогенеза поднималась на 50 %.

Дальнейшие эксперименты показали: антидепрессивные средства, такие как «Литиум» или электроконвульзивная терапия, интенсифицируют нейроновые деления в гиппокампе.

Тогда Думан с коллегами из Нью-Йорка пытается подойти к проблеме с другой стороны. Он дает мышам прозак, который делает их бесстрашными, затем прицельным облучением гиппокампа рентгеновскими лучами умерщвляет возникшие клетки, вместе с которыми пропадает и антистраховое действие прозака.

Ученые пока медлят переносить этот механизм на людей. Но даже сегодняшние результаты вскрыли совсем новую картину возникновения депрессий. На их основании могут быть созданы новые антидепрессивные препараты, которые смогут целенаправленно вызывать нейрогенез.

С другой стороны, депрессию как болезнь характеризует то, что мозг теряет способность во всем многообразии формировать свою пластичность или, во всяком случае, эта возможность ограничивается. Такое явление наблюдается и при действии алкоголя или курения. Именно гиппокамп, место рождения новых нейронов, особенно сильно страдает из-за ограничения способности производить новые нейроны. Именно такой процесс отмирания клеток происходит, например, на ранней стадии развития БА. Потеря внимания или ориентации в пространстве — первые посланники болезни, и врачи вновь и вновь возвращаются к анализу причин ее возникновения. Не исключено также, что причины кроются в замедлении процессов генерации клеток.

Мы уже говорили о том, что определенные протеины — ?-амилоиды, участвуя в процессе альцгеймеровской нейродегенерации, также блокируют рост и вызревание новых нейронов.

В мире пока не существует лекарства, способного остановить БА. Возможно, новое поколение медикаментов будет направлено не на замедление процесса отмирания нейронов, а, наоборот, на ускорение выращивания новых. «Нейрогенез может оказаться той самой панацеей, которая способна в действительности улучшить познавательные функции или даже остановить их регресс», — пишет компетентный журнал «Current Alzheimer Research». Подобное самолечение осуществляет мозг человека в состоянии той или иной степени потери памяти: он производит свежие нервные клетки, пытаясь предотвратить соскальзывание в пропасть беспамятства.

Хорошо функционирующий нейрогенез способен до глубокой старости компенсировать дефициты, вызывающие БА. Это настоящая битва нейронов, еще одно доказательство пластичности гиппокампа. Ведь в начале заболевания обширные участки мозга пытаются активно сопротивляться болезни. При инсультах степень активности возникновения нейронов поднимается. В тех областях мозга, которые остаются отрезанными от притока крови, нервные клетки обречены на вымирание. Но в это время в гиппокампе образуется множество свежих клеток, предназначением которых, очевидно, является компенсация или восстановление функций новых. Действительно, такие новые свежие клетки проникают в подверженные болезни области и доходят там до созревания в нейроны. Но их количество столь мало, что они не могут полностью восстановить ущерб, нанесенный в результате инсульта. Тем не менее, они все же способны нейтрализовать малые инфаркты мозга таким образом, что человек их даже не замечает.

Исследователей интересует и то, что в опасных ситуациях новые нервные клетки возникают вне запаховых рецепторов и гиппокампа. Так, например, гарвардский ученый Маклис и его коллеги смогли искусственно стимулировать рост клеток у мышей. Нацеленным облучением, вспышками света они деформировали соответствующие нейродегенеративному заболеванию нервные клетки в кортексе. Реакцией на этот акт стал быстрый рост свежих нервных клеток. Подобный же трюк был повторен с канарейками. Им повредили нейроны, ответственные за пение. Сначала трели угасли, но затем поврежденные области начали регенерироваться, восстанавливая и вокальное искусство. После 4 месяцев трели зазвучали вновь.

Окрыленные результатами, ученые сконцентрировались на вопросах регенерации в мозге человека, его способностях к самолечению. Возможности для этого имеются. Везде, и в большинстве своем в кровеносных сосудах, находятся предшественники клеток или их продолжения, из которых впоследствии могут вызревать полноценные нервные клетки. Но они дремлют. Почему этот потенциал не используется организмом — одна из больших загадок нейробиологии. Теперь ученые озабочены решением, которое поможет разбудить этих ленивцев.

Дремлющий думающий орган БА-пациентов или отмирающая нервная система человека со склеротическими аномалиями, как предполагают ученые, могут однажды быть реактивированы посредством запасных нейронов. И уже группа под руководством Маклиса изучает молекулярные подробности того, при каких условиях и оптимальных совпадениях предшественники нервных клеток превращаются в те или иные нейроны.

Сейчас в поле зрения ученых 30–35 различных генов и молекул. Два из них японские ученые выбрали в качестве «медикаментов» для пациентов, перенесших инсульт.

Во время апробации на крысах они перекрыли животным приток крови в определенные области мозга, а затем впрыскивали туда два определенных протеина. В результате умерщвленные нервные клетки быстро замещались новыми, и признаки паралича заметно шли на убыль.

Конечно, и мы это неоднократно указывали, опыты на мышах не дают оснований ожидать абсолютных совпадений с человеком. Еще не настало время, чтобы в аптеках появились вещества, стимулирующие рост клеток. Но уже сейчас ясно, что, если нейрогенез своевременно активировать различными способами, которые почти любой человек может реализовать посредством умственных и физических нагрузок, мы в значительной мере можем защитить себя от БА.

Доказать это стало целью двух молодых ученых из Германии, 10 лет назад открывших этот многообещающий эффект в калифорнийском университете Салк. Они содержали взрослых мышей в обстановке, которая изобиловала огромным количеством туннелей, мостиков, лабиринтов, переходов и различных мелких игровых предметов. Последующий анализ структур мозга грызунов показал, что зверушки воспроизвели значительно больше нервных клеток по сравнению с их сотоварищами, содержащимися в обычных условиях. Усложненные условия окружения очевидно формируют и более сложный мозг.

Кемперман объясняет, как внешняя обстановка действует на мозг и изменяет его: «Сначала делятся нейроновые предшественники клеток и производят неспелые зародыши в большом переизбытке. Если стимулирующие раздражители отсутствуют, большая их часть умирает».

Данный текст является ознакомительным фрагментом.