Кристофер Нолан увековечил подобную весьма устрашающую ситуацию в психологическом триллере «Помни». В интернете можно найти обстоятельные дискуссии о научной достоверности сценария, но по придирчивости этих обсуждений как раз видно, насколько точно Нолан придерживается истины. Во всяком случае, картина впечатляет и позволяет получить представление о такой ситуации. Позже мы еще раз подробнее поговорим о пациенте H.M. и об этом фильме.
Бывают похожие случаи, когда пациент становится необучаемым в результате редкого воспалительного заболевания под названием «лимбический энцефалит». Оно затрагивает преимущественно те области мозга, где расположен гиппокамп, и при этом больной больше не может научиться ничему новому. Правда, при энцефалите это состояние носит временный характер, и впоследствии способность к обучению восстанавливается.
Кстати, с точки зрения пострадавшего, такого как H.M., дело обстоит совершенно иначе. Он не может запомнить, какая судьба его постигла, и, таким образом, неспособен по-настоящему осознать ситуацию и не страдает из-за нее в том смысле, в котором это могли бы представить себе внешние наблюдатели. Фильм «Помни» построен вокруг этого отличия, а поскольку его действие разворачивается в обратном порядке, зритель получает как минимум некоторое представление о том, как должен себя чувствовать человек, который ведет такую «бессознательную» жизнь. Однако именно этот феномен явно свидетельствует о том, какое значение гиппокамп имеет в нашей жизни. Если человек ничего не помнит, он в том числе не помнит своей биографии. Его собственная жизнь сужается до одного мига (и до воспоминаний о том, что он успел узнать до потери гиппокампа).
Гиппокамп занимает центральное место в таких важных умственных процессах, как обучение и память, и его роль настолько существенна, что мы резко ощущаем угнетение данных функций, даже если он «выключается из сети» лишь частично. Это происходит, например, при депрессии, а также в случае многих форм деменции (причем, например на поздних стадиях болезни Альцгеймера, дело может дойти фактически до полной потери соответствующих способностей). Под деменцией понимают снижение умственной деятельности, ранее протекавшей нормально (таким образом, это действительно упадок, а не отсутствие развития). Самый характерный пример деменции – болезнь Альцгеймера, которая, более того, обычно начинается в гиппокампе и прилегающих к нему областях
[7]. Типичные ранние симптомы, указывающие на нарушения в гиппокампе, – это снижение способности к запоминанию и проблемы с ориентацией в пространстве. Эти симптомы нельзя объяснить недостатком новых нервных клеток, но есть основания предполагать, что при деменции в упадок приходят как раз те функции гиппокампа, для которых требуются новые нейроны. Тогда противодействовать развитию заболевания можно было бы, сохраняя или поощряя нейрогенез взрослых, хотя это не единственное, что понадобится, и цель здесь не в регенерации или восстановлении, но в компенсации конкретных функций. Не в последнюю очередь нейрогенез взрослых вызывает такой большой интерес не только в связи с его принципиальным значением для определенных когнитивных способностей, но и потому, что именно эти центральные мозговые функции нарушаются при деменции. В то же время этот взгляд, господствующий в массе работ по данной теме, не учитывает, что большинство людей, по счастью, не страдает ни депрессией, ни деменцией. У них новые нервные клетки вносят решающий вклад в высшие мозговые функции, которые считаются важной частью человеческой природы.
2
Позитивное следствие холодной войны
Чтобы подтвердить существование нейрогенеза у взрослых, Альтман прибегнул к чрезвычайно трудоемкому доказательству, и Ноттебому двадцать лет спустя пришлось использовать все тот же сложный метод. Более простые методики стали доступны лишь еще через десять лет, в 1995 году, и тогда появилась возможность исследовать нейрогенез взрослых во всей полноте. Однако последним на данный момент методологическим достижением, которое позволило доказать наличие этого явления у человека, мы обязаны, с одной стороны, блестящей идее занимавшихся данной темой ученых, а с другой, как ни парадоксально, – наземным испытаниям атомных бомб, проходившим в 50-е годы XX века.
Как найти новые нервные клетки
Тем не менее в основе старого и нового методов лежит один и тот же принцип. При клеточном делении – а именно это подразумевается, когда говорят, что «рождается» клетка, – требуется удвоить содержащийся в ее ядре генетический материал, то есть ДНК, чтобы обе дочерние клетки получили его неизменным и в одинаковом количестве. Для этого клетка формирует его точную копию, а затем, в ходе умопомрачительно сложного, но удивительно надежного и эффективного процесса, копия и оригинал распределяются между двумя дочерними клетками, которые образовались при делении. Весь процесс клеточного деления, от подготовки до того момента, когда клетки окончательно разделились, называется «клеточным циклом», в нем выделяют несколько стадий. После короткой подготовительной стадии клетка вступает в продолжительную S-фазу. «S» здесь означает синтез, в ходе которого готовится, то есть синтезируется, новый генетический материал и появляется копия генетической информации. Затем, после короткой промежуточной фазы (G2), формируется необходимый для деления аппарат, и обе копии генетического материала перемещаются к двум полюсам клетки. Это M-фаза, где «M» означает митоз. В этот момент возникает очень характерная картина. Уже классические методы окраски, известные с XIX века (к этой части предыстории мы еще вернемся), были основаны на том, что скрученная ДНК связывается с основным красителем
[8], в результате чего можно увидеть некое типичное распределение хромосом. Картина эта настолько специфическая, что делящиеся клетки, которые находятся в данной фазе цикла, очень легко распознать.
С другой стороны, митоз по сравнению с продолжительностью клеточного цикла в целом занимает относительно мало времени. Это значительно понижает шансы застать делящуюся клетку именно в фазе митоза. Препарат на предметном стекле подобен моментальному снимку, он фиксирует клетки в определенной стадии цикла. На препарате мозговой ткани млекопитающего увидеть митоз практически невозможно. Из этого анатомы XIX и начала XX века и заключили, что клетки мозга не делятся в принципе.
Чтобы синтезировать новую ДНК, в S-фазе клетке необходимо сырье. ДНК состоит из четырех всем известных оснований – аденина (сокращенно A), тимидина (T), гуанина (G) и цитозина (C), способных соединяться друг с другом в пары, причем A только с T, а C только с G. Эта парная структура также лежит в основе формирования копии ДНК. Исходная двойная цепочка, в которой А всегда связан с T, T с A, C с G, а G с C, раскрывается, как застежка-молния, и получаются две одинарные цепи. Затем эта четырехбуквенная последовательность в каждой цепочке достраивается соответствующими парными основаниями. К T присоединяется A, там, где находится A, появляется T. C связывается с G, а G с C. В результате получаются две новые двойные цепочки, каждая из которых состоит из одной старой и одной новой одинарной цепи.
