Помню, как мы сидели в лаборатории и обсуждали, нельзя ли каким-то образом немного усилить слабый нейрогенез. Может быть, у наших мышей просто слишком скучная жизнь, и этот процесс у них как будто спит. В принципе, это была очень зрелая гипотеза, в конечном итоге сыгравшая большую роль, но впервые она прозвучала в порядке послеобеденной болтовни. Ну ладно, подумали мы, тогда предложим нашим мышкам нечто большее и посадим их в более просторные клетки с более увлекательной и разнообразной жизнью. Мы снова использовали метод Куна, чтобы маркировать новые нейроны, но теперь, опять же не понимая этого, все сделали правильно.
Никогда не забуду, как я положил под микроскоп первый обработанный препарат мозговой ткани. Это было совершенно будничное действие. Я только что закончил покраску, и меня давно уже ждали на дне рождения коллеги. Я хотел только быстренько убедиться, что все получилось. Вечеринку я в итоге пропустил, коллегу пришлось поздравить позже. И все это из-за того, что под микроскопом я увидел много-много новых нервных клеток. Так значит, мыши все же способны к нейрогенезу взрослых! Но это было еще не все. Мне быстро стало ясно, что препараты, на которые я смотрел, делятся на две группы: одни демонстрировали высокий уровень нейрогенеза взрослых, а другие – очень высокий.
Чтобы правильно проанализировать такой эксперимент, используют слепой метод. Это значит, что по кодовому номеру на предметном стекле, которое кладут под микроскоп, невозможно понять, что на нем за препарат: ткани мыши, которая жила в обогащенной стимулами среде, или контрольного животного из обычной клетки. Так делают, чтобы исследователь в процессе анализа не мог сознательно или бессознательно принять желаемое за действительное и каким-то образом исказить результаты. Но я еще не подготовил препараты для слепого анализа, потому что просто хотел убедиться на нескольких из них, что окраска в принципе получилась. Мне бросились в глаза незаклеенные подписи на предметных стеклах: у животных из обогащенной среды было больше новых нейронов. Опыт стимулирует нейрогенез взрослых! Это внезапное осознание поразило меня. Нейрогенез взрослых регулируется опытом! Он составляет «какую-то» часть взаимосвязи между структурой и функцией. Что-то похожее на то, что было у птиц Фернандо Ноттебома, но в другом участке мозга, который у мышей (как и у всех млекопитающих, а значит, и у человека) отвечает за обучение и память и играет определенную роль в так называемых высших когнитивных функциях.
Несмотря на радость внезапного и тем более мощного прозрения, мне еще предстояло использовать слепой метод, чтобы правильно обсчитать результаты и представить свои сильные впечатления в виде надежных чисел. Однако разница между двумя группами была настолько очевидной, постоянной и большой, что это действие не принесло новых результатов. Тем не менее оно было необходимо, хотя высокой объективности в сложившихся обстоятельствах противостоял психологический эффект «эврики».
Этот результат мы впоследствии подтвердили множеством экспериментов, где слепой метод корректно применялся с самого начала, и сегодня точно знаем, что предвзятость в этом первом опыте не исказила данных настолько, чтобы это заслуживало упоминания. Препараты из обеих групп просто слишком сильно отличались друг от друга.
В принципе, с тех пор вся моя работа – это попытки разобраться в том первом результате. Что здесь, собственно, произошло? Как образ жизни регулирует развитие нейронов, как это устроено? Но вдохновение, которое я испытал тем летним вечером 1996 года, не оставило меня до сих пор. Восторг не ослабел. Мы тогда не занимались нейрогенезом взрослых, а разрабатывали что-то для практического применения, которое должно было принести материальную выгоду, или пытались совершить прорыв в медицине. Этот поворотный эксперимент родился в результате того, что мы мимоходом, в порядке развлечения высказали некую гипотезу, а она в итоге оказалась куда удачнее всего, что мы до этого тщательно продумывали и планомерно пытались реализовать. А что, если? А что, если обогащенная среда усиливает нейрогенез взрослых?
Для таких сумасшедших экспериментов – особенно с позиций нашего времени – требуется определенная свобода действий.
Наши результаты стояли в ряду других исследований «пластичности» – способности мозга изменять форму, и на тот момент мы были слабо знакомы с литературой по этой теме. Мы первыми выявили зависимую от деятельности пластичность на уровне самих нейронов (а не только соединений между ними), но, чтобы соответствующим образом расширить (или сузить) это понятие, был нужен гораздо более подробный контекст, иначе все это звучало неубедительно. Так вся история могла бы остаться лишь любопытной заметкой на полях.
4
Развитие и пластичность
Френология
Вопрос о том, как устроено мышление, интересовал науку во все времена. Немалая часть философии всегда была посвящена темам, которые мы сегодня в основном относим к психологии. «Феноменологии духа» любого рода всегда были в какой-то степени механистически ориентированы, но лишь с концом XIX века стали появляться исследования, принципы которых можно отнести к нейробиологии или нейронауке в современном смысле (см. рис. 12 на вклейке).
До этого просто слишком мало знали о мозге, чтобы предметно рассматривать его роль в мышлении. Правда, раньше уже существовали представления, подобные тем, что развивал Франц Йозеф Галль, который около 1800 года одним из первых занялся вопросом о взаимосвязи структуры и функции. Естественно, он рассматривал эту проблему на макроуровне – а именно пытался по форме черепа делать выводы о заключенных в нем локализованных мозговых функциях. В определенном смысле идеи Галля были передовыми, он был предшественником (пусть и очень далеким) современной топической диагностики. Исследования он проводил, можно сказать, голыми руками, поскольку еще не мог «наблюдать работу мысли» (этой знаменитой фразой, которую мы уже цитировали, историк науки из Цюриха Михаэль Хагнер охарактеризовал современные методики визуализации мозга). В этом смысле Галль соотносил функции с двадцатью семью «органами», которые, по его утверждению, можно выделить в мозге, в первую очередь на основании собственной фантазии, а не твердых фактов. Но его идеи встретили широкий отклик, и фарфоровые головы, на которых им надписаны функциональные зоны, по сей день остаются популярным символом «науки о мозге». Этому не в последнюю очередь способствовало убеждение Галля, что такие прекрасные функции, как «уважение и признание авторитета», можно идентифицировать и найти их упорядоченное расположение; но не менее важно, что он одним из первых предположил наличие конкретной материальной составляющей в мышлении и другой психической деятельности.
Хотя многие из функций мозга действительно имеют локализацию, обычно она гораздо менее четкая, чем считал Галль. На самом деле у отдельных функций ЦНС, таких как дыхание или речь, есть определенные «центры», но это не значит, что они действуют изолированно. Хагнер критикует «новую френологию» современных методов визуализации, когда с помощью магнитно-резонансной томографии отслеживают «активность мозга» и определяют расположение конкретных функций (или пытаются это сделать), но уже по другим причинам. Кроме того, чем сложнее функция, тем труднее ее локализовать.
