Мозг. Советы ученого, как по максимуму использовать самый совершенный в мире орган - Майк Трентер

нейрогенез, является важной областью исследований в нейробиологии. Новые научные технологии, позволившие исследователям изучить мозг живых людей с помощью томографии или создать клетки мозга в лаборатории, предоставили им информацию о том, как нейроны растут и развиваются. Ученые выяснили, что мозг постоянно производит новые клетки – около 700 каждый день. Этот процесс продолжается до глубокой старости. Старейшему человеку, у которого был зафиксирован нейрогенез, было 97 лет! И это только в гиппокампе (в основном в области, называемой зубчатой извилиной) – в большинство других мест ученые даже не заглядывали!

Если новые клетки мозга создаются каждый день, тогда у них должен быть механизм восстановления после повреждений, так ведь? Головной и спинной мозг способны восстанавливаться в разумных пределах. Однако они, скорее всего, не в состоянии починить все связи, которые у них когда-то были. Это приводит к утрате определенных функций – параличу, потере памяти или проблемам с речью. Все зависит от того, какая область головного или спинного мозга была повреждена. Человеческое тело умно, и мозг может научиться приспосабливаться к нехватке связей и пытаться создавать их в других местах. Это можно наблюдать у людей, перенесших инсульт, которым удалось по крайней мере частично восстановить утраченные функции.

Важно отметить, что поврежденные нейроны способны к регенерации. Недавнее исследование, проведенное группой ученых из Калифорнии, показало, что они восстанавливаются, регрессируя до более молодого состояния. Распознав повреждение, нейрон «молодеет» до беби-нейрона, чтобы начать новую жизнь и забыть о своем повреждении [18].

Чтобы происходила регенерация, нейрон должен находиться в условиях, оптимальных для стимуляции роста. Но телу тяжело их достигнуть. Представьте себе человека, который заболел или получил травму. Он идет в больницу, чтобы ему оказали помощь и назначили необходимые препараты. Вокруг него создаются условия, способствующие выздоровлению. Он бы вряд ли полностью восстановился, если бы продолжал вести обычную жизнь, игнорируя свою болезнь или травму. Ученые сейчас пытаются понять, какой должна быть местная среда (больница) для поврежденных нейронов. Другими словами, как оказать клеткам мозга лучшую медицинскую помощь, чтобы дать им возможность регенерироваться. Это способствовало бы естественному нейрогенезу в мозге и улучшило исход болезни или травмы.

Есть надежда, что скоро нейроны можно будет выращивать в лаборатории в наиболее благоприятных условиях (например, с белками, такими как факторы роста) и пересаживать на поврежденное место. После этого нейроны начнут регенерироваться и восстанавливать тысячи связей, которые они ранее создали с другими нейронами. Разумеется, мозг способен делать это самостоятельно, но не так эффективно, как нам бы хотелось.

А что насчет заболеваний? Способен ли мозг восстановиться при таких заболеваниях, как, например, болезнь двигательных нейронов? Эти нейроны передают сигналы от мозга к мышцам тела, командуя им двигаться. При вышеупомянутом заболевании, которое также называют боковым амиотрофическим склерозом, они утрачивают свою функцию и со временем умирают. В основном это связано с тем, что определенные белки в них перестают работать надлежащим образом. Это ведет к череде событий, которая заканчивается клеточной смертью. Другие клетки, например астроциты, тоже повреждаются и в итоге умирают, что крайне отрицательно сказывается на механизмах восстановления тела.

Двигательные нейроны могут регенерироваться после повреждений, например тупой травмы. Реальные проблемы возникают в том случае, если у человека есть сопутствующее заболевание, из-за которого функция нейронов нарушается и механизмы восстановления оказываются бесполезны. Представьте себе строительство дома. У вас может быть хороший проект и бригада опытных мастеров, но если вам доставят овальные кирпичи вместо нормальных прямоугольных, то дом не будет крепким. Со временем он рухнет, несмотря на мастерство строительной бригады. То же самое происходит при боковом амиотрофическом склерозе, поэтому регенерация нейронов – сложный вопрос для нейробиологов. Ученые разрабатывают методы лечения стволовыми клетками, которые, по сути, заменят овальные кирпичи на прямоугольные, чтобы можно было построить дом надлежащим образом.

Когда ученые говорят о памяти, они склонны делить ее на два типа. Знакомый всем тип, при котором мы запоминаем события дня и факты, называется декларативной памятью. Он более автобиографический: мы его осознаем и в значительной мере можем контролировать. Второй тип, называемый недекларативной памятью, – это то, что мозг использует без нашего ведома. Недекларативная (неосознаваемая) память необходима для освоения новых навыков и формирования привычек.

У людей также есть долговременная и кратковременная память. Кратковременная память относится ко всему, что мы помним в течение 30–60 секунд, и за нее отвечают лобные доли. Другими словами, это сознательные мысли о том, что мы пытаемся запомнить. Способность мозга использовать кратковременную память весьма ограничена: в ней может храниться только от пяти до девяти единиц информации в конкретный момент.

Для запоминания информации на более долгий срок задействуется гиппокамп. Но если человек хочет сохранить что-либо в долговременной памяти, то воспоминания должны распределиться по всему мозгу. Этот процесс может занять несколько недель. В данном разделе мы посмотрим, как создаются долговременные воспоминания, и узнаем, что именно делают клетки мозга, чтобы «достать» воспоминание, когда это необходимо.

Что такое память?

Что люди на самом деле имеют в виду, говоря о памяти? Что видят наши нейроны, когда мы вспоминаем, как в детстве весело резвились с друзьями на улице, – группу изображений или короткое видео? Если бы мы могли взглянуть на свои нейроны (а ученые могут), получилось бы у нас увидеть это воспоминание? Вообще, это возможно.

Хотя наука еще не достигла той стадии, когда можно было бы декодировать воспоминания, просто посмотрев на нейроны, ученым известно, что при их создании в каждой клетке мозга происходят вполне реальные изменения. Долгосрочные воспоминания, хранящиеся в гиппокампе, были подробно изучены. В этой части мозга наблюдается очень высокая плотность мозговых клеток, поэтому исследователям проще изучать их формирование. Однако воспоминания не хранятся как кинолента: мелкие детали опыта кодируются так, чтобы мы могли воспроизводить их всякий раз, когда что-то припоминаем. Люди всегда восстанавливают видео из кусочков, поэтому одно и то же событие в нашей памяти каждый раз выглядит немного иначе. В нейробиологии это называется разреженной распределенной памятью. Каждое воспоминание в ней кодируется рядом нейронов. Позднее эти нейроны даже могут задействоваться, чтобы воспроизвести что-то другое. Воспоминания также зависят от нашего эмоционального состояния в то время, когда происходило событие и когда мы пытаемся его вспомнить.