Революция в голове. Как новые нервные клетки омолаживают мозг: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Gerd Kempermann

DIE REVOLUTION IM KOPF: WIE NEUE NERVENZELLEN

UNSER GEHIRN EIN LEBEN LANG JUNG HALTEN

Перевод с немецкого А. Д. Громовой

Научный редактор: П. А. Зыкин, кандидат биологических наук, доцент (Санкт-Петербургский государственный университет, биологический факультет, кафедра цитологии и гистологии, лаборатория функциональной нейроморфологии)

© Kempermann Gerd, 2016

© Громова А. Д., перевод на русский язык, 2017

© Издание на русском языке, оформление.

ООО «Издательская Группа «Азбука-Аттикус», 2018

КоЛибри^®

ГЕРД КЕМПЕРМАНН – нейробиолог, профессор Центра регенеративной терапии Дрезденского технического университета. Спикер Дрезденского отделения Немецкого центра нейродегенеративных заболеваний Объединения им. Гельмгольца. Его научные труды отмечены многочисленными наградами, включая премию им. Хайнца Майера-Лейбница Немецкого научно-исследовательского общества (1999), а книга «Нейрогенез взрослых 2», выпущенная издательством Oxford University Press в 2011 году, была названа «Медицинской книгой года».

Предисловие

Эта книга изменит ваш мозг

Когда мы активно открываем и осваиваем нечто неизведанное, когда беремся за новое, коротко говоря, когда мы учимся, в нашем мозге (мозге взрослого человека) есть одно решающее, стратегическое место, где он привлекает к этому процессу новые нервные клетки, производя их по мере необходимости. Это было и остается революционным знанием: революцией в голове.

То, что мозг меняется, когда его используют, и слабеет, если его ничем не занимать, само по себе известно давно. Но то, что в этом явлении, именуемом «пластичностью», определенную роль играют в том числе новые нервные клетки, лишь в последние годы заставило нас иначе взглянуть на уже имеющиеся данные и привело к свежим идеям о том, как сохранять мозг в хорошей форме до глубокой старости.

Классическое хрестоматийное знание всегда гласило обратное. Согласно былым представлениям, мы рождаемся с конечным количеством нервных клеток и далее в любом возрасте, по сути дела с самого рождения, лишь теряем их. Это правда: мозг демонстрирует ограниченную способность к образованию новых клеток взамен погибших от болезней, травм или в силу пожилого возраста. У других органов способность к регенерации гораздо выше. К сожалению, новые нейроны в старом мозге не действуют как волшебная таблетка, которая могла бы стать лекарством от хронических нейродегенеративных заболеваний, инсультов или подобных им состояний. Образование новых нейронов в мозге взрослых (ученые называют это явление нейрогенезом взрослых) означает нечто иное. Оно говорит о том, что по крайней мере в той области головного мозга, которая в первую очередь отвечает за обучение и память, а именно в гиппокампе развитие не прекращается никогда. Оно длится всю жизнь. Нейрогенез взрослых означает, что в зависимости от деятельности и опыта у каждого из нас формируется свой собственный, уникальный, индивидуальный мозг. И это по-настоящему грандиозное открытие.

На первый взгляд нейрогенез взрослых выглядит просто: мозг, пусть даже речь идет только об отдельных его зонах, производит новые нервные клетки. Эта кажущаяся простота бередит фантазию. Однако при ближайшем рассмотрении процесс предстает совершенно захватывающим и одновременно сложным. Оказывается, функция новых нейронов имеет ключевое значение для понимания работы мозга как в здоровом, так и в больном состоянии.

Тем не менее нейрогенез взрослых не объясняет всего, а новые нервные клетки, к сожалению, не несут в себе решения любого из остро стоящих вопросов медицины. Не стоит позволять себе чрезмерно увлекаться в исследованиях отдельным сюжетом. Но это и не просто одно из множества занятных явлений природы. Идея об «источнике вечной молодости» для стареющего центра управления, что находится у нас в голове, сама по себе привлекательна, это легко понять, однако мне хотелось бы познакомить вас и с другими явлениями, которые кроются за нейрогенезом взрослых, во всей их сложности и многогранности. Это не значит, что книгу будет трудно читать. И все же я рискну и постараюсь показать, насколько загадочна и сложна эта тема, ведь только так вы сможете по-настоящему насладиться знакомством с ней.

1

Новые нервные клетки!

Когда нужно произвести впечатление на особь женского пола, самцы многих видов буквально из кожи вон лезут. Они прямо-таки творят чудеса – вплоть до образования новых нервных клеток.

Во времена Гёте костюм канареечного цвета был писком моды, но сегодня, пожалуй, мало кто станет щеголять в нем, если, конечно, он не канарейка. Самец канарейки распускает перья и поет вовсю, чтобы справиться с бурей и натиском весеннего обострения и завоевать себе пару на ближайший год. А пока он разучивает и распевает песни, и благодаря этому, в его маленьком мозге растут новые нейроны. Осенью, когда он забудет свои трели (ведь канарейки каждый год учат их с нуля), эти клетки тоже исчезнут^{1}. Что же, новые нейроны для новых песен?

Могла бы людям тоже пригодиться эта способность, которая есть у канареек, – певцам и не только? Новые нейроны для новых мыслей. Новые нейроны для старого мозга. Новые нейроны взамен гибнущих в старости и от болезней.

Это выглядит так же нереально, как те многочисленные источники вечной молодости, что нам обещают набранные мелким шрифтом объявления в газетах с программой передач. Напоминает это и разнообразные научные утопии, которые никогда не оправдывают ожиданий, но налогоплательщики всякий раз вкладываются в то, чтобы ученые могли некоторое время преследовать какую-нибудь подобную идею. Новые нейроны для старого мозга – это слишком хорошо, чтобы быть правдой.

И все же это так. Наш мозг тоже на протяжении всей жизни производит новые нервные клетки, пусть и в виде исключения, всего в двух своих отделах. Это явление в целом называется «нейрогенез взрослых», и это словосочетание означает не что иное, как образование нейронов во взрослом организме. Одна из двух «нейрогенных зон», а именно гиппокамп, имеет большое значение для процессов обучения и памяти. То, что нейрогенез взрослых протекает именно в гиппокампе, по-видимому, не случайно: в последнее время становится ясно, что мы, люди, никак не могли бы быть тем, что мы есть, если бы не новые нервные клетки. В этой книге речь пойдет о следующей гипотезе: благодаря образованию новых нейронов у каждого из нас формируется буквально собственный, уникальный мозг, где заключены наши личные воспоминания, автобиография, как мы ее помним, то, как мы судим и прогнозируем, наш характер и эмоциональные качества, – коротко говоря, личность[1].

В 1983 году нью-йоркский исследователь мозга Фернандо Ноттебом и его коллега Стивен Голдмен сообщили, что у взрослых канареек можно наблюдать сезонное образование новых нервных клеток, которое по времени соответствует периоду разучивания песен. Это сообщение породило большие ожидания (хотя, вероятно, ввиду отсутствия интернета, тема не вызвала «вирусного» эффекта, и по сравнению с шумихой, которую порой можно наблюдать сегодня, ажиотаж вокруг нее все же оставался весьма ограниченным). Дело в том, что из всех живых существ только людям, певчим птицам и дельфинам приходится учиться звукообразованию (вокализации). В отличие от них собака умеет лаять сразу. У этой истории были все задатки большой новости, и она ею стала. Ноттебом и его коллеги дали ответы на многие из последовавших за этим вопросов: откуда новые нервные клетки берутся и как регулируется их образование и исчезновение. Однако эти ученые сосредоточились на певчих птицах и предоставили другим исследователям разбираться, как же обстоят дела с «нейрогенезом взрослых» (так правильно называется этот процесс) у остальных животных и у человека. Тем временем, уже в 60-х и 70-х годах XX века появилось несколько сообщений о нейрогенезе взрослых у крыс. У крыс! Они ведь не поют, не стремятся завоевать никаких особых симпатий друг у друга. Это более раннее, первое описание нейрогенеза взрослых так и не получило известности за пределами узких научных кругов, и даже здесь воспринималось скорее как некий курьез. Тогда время для подобных открытий еще не пришло.

Илл. 1. Фернандо Ноттебом из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке в 80-е годы XX века открыл образование новых нейронов в мозге канареек

Но вот теперь, когда на птицах были получены столь убедительные результаты, фантазия ученых стала разгораться. Они размышляли так: человек и канарейка похожим образом учат некий «язык», а значит, не исключено, что сходство есть в чем-то еще, и здесь могут крыться неожиданные возможности. Что, если связь между нейрогенезом и обучением в конечном счете гораздо более глубока, чем предполагалось до сих пор? И, если нейрогенез взрослых все же существует, может быть, это наша надежда на простое средство против гибели нервных клеток, которая происходит в старости и в результате заболеваний?

Вскоре стало очевидно, что все не так просто, но мысль была, да и остается хорошей. Природа на примере канареек показывает нам, как даже во взрослом мозге, до самого позднего возраста, из стволовых клеток регулярно образуются нейроны. При этом происходит именно то, чему пытаются научиться исследователи стволовых клеток и работники регенеративной медицины: нейроны формируются в условиях взрослого мозга. Нейрогенез взрослых – это единственное, но очень важное исключение из правила, которое в остальном действует неуклонно: в норме мозг как раз не способен производить новые нервные клетки.

Итак, встает вопрос: почему же существует это единственное исключение? Может быть, это, согласно царившей долгое время гипотезе, не более чем реликт из глубин эволюции, как аппендикс, который никому не вредит, но и ни для чего на самом деле не нужен?[2] Что-то, о чем эволюция попросту забыла? Или же исключение из правила означает как раз обратное и говорит о функции настолько важной, что для нее приходится задействовать чрезвычайно сложный принцип, давно не действующий в других отделах человеческого мозга, который тем не менее именно здесь дает какие-то существенные преимущества? В самом деле, нейрогенез взрослых требует больших затрат, и есть чрезвычайно веские основания, чтобы постоянное формирование новых нервных клеток не поддерживать. Образование нейрона – в высшей степени сложный процесс, и за то, чтобы обеспечивать эту возможность на протяжении всей жизни, приходится платить достаточно высокую цену. Состояние «forever young» («вечная молодость») с точки зрения мозга имеет очень условную ценность и представляется роскошью, которую не так просто себе позволить.

Индивидуальный мозг

[1] Однако нельзя отрицать и серьезное влияние генетических факторов. См.: McGue M., Bouchard T.J. Jr. Genetic and environmental influences on human behavioral differences // Annual Review of Neuroscience, 21.P. 1–24. – Здесь и далее, если не указано иное, примеч. науч. ред.

[2] Возможные функции аппендикса до сих пор являются предметом дискуссий.