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.

(window.adrunTag = window.adrunTag || []).push({v: 1, el: 'adrun-4-390', c: 4, b: 390})

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.