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

Оставайтесь в движении!

Благодарности

Возможность заниматься свободными исследованиями – большая привилегия. Как-то раз, когда мы вели одну из наших дискуссий, из которых как будто сами собой рождались замечательные озарения (по крайней мере, такова была наша цель), мой учитель Фред Гейдж в восторге воскликнул: «I cannot believe that we even get paid for this!» («Неужели нам за это еще и платят!»). Большинство «настоящих ученых» к деньгам относится очень прагматично, а работать их побуждают грызуны. Поэтому они редко находят общий язык с экономистами, которые пытаются оценивать исследования совершенно иначе. Ученому глубоко чужд экономический взгляд на познание, что не исключает, что он с радостью примет хорошую зарплату или успешно поучаствует в коммерциализации какого-нибудь открытия. Но главным для него (или для нее) останется глубочайшее удовлетворение и то неповторимое чувство, когда вступаешь на неизведанную землю. Когда понимаешь: до тебя это никому в голову не приходило! Ты здесь первый! Это знаменитое эвристическое переживание, которых даже хорошему исследователю с удачной карьерой выпадает мало. Многие, в том числе прекрасные ученые, уходят на пенсию, довольствуясь лишь скромными озарениями.

Сегодня я работаю в одном из исследовательских центров Объединения имени Гельмгольца (HGF) – Немецком центре нейродегенеративных заболеваний (DZNE). HGF отличается от Общества Макса Планка или Немецкого научно-исследовательского сообщества, в частности, тем, что здесь ведут «программы исследований». В число восемнадцати центров этого объединения входит, например, Германский центр авиации и космонавтики в Кёльне, который отправил Александра Герста[40] на Международную космическую станцию или участвовал в постройке спускаемого аппарата Philae, Институт имени Альфреда Вегенера, управляющий полярной станцией Neumeier и исследовательским судном Polarstern, и Немецкий центр раковых исследований в Гейдельберге – флагман в изучении здоровья. Идею программы исследований часто понимают ошибочно, говоря, что «в Гельмгольце» наука менее свободна, чем, например, в университетах. Но все не так просто. Рамки, которые задает программа, также могут раскрепощать. Бывший президент HGF, Юрген Млинек, сказал по этому поводу, что наука «вдохновляется трансляционными исследованиями»[41]. Мне нравится это высказывание, потому что именно так я вижу свою работу. Я учился медицине и по-прежнему считаю себя врачом, хотя больше не ухаживаю за пациентами. Я знаю, что мои исследования опосредованно имеют для медицины огромное значение. Взаимосвязь между структурой и функцией мозга, пластичность, очень важна для нашего понимания того, как он функционирует и не функционирует в здоровом состоянии и в случае болезни. Как изменяется этот орган в результате использования? Что, собственно, происходит с ним в старости и как он реагирует на болезнь или вообще даже просто на «жизнь»? Как он изменяется в случае прямой травмы или дегенерации? Как и чему его структура «учится» в ситуациях, в которых он оказывается?

С учетом этого совершенно нормально, что ученый, который занимается генезом, работает в центре дегенеративных заболеваний и ведет свободные исследования в этом контексте. Помимо своей деятельности в DZNE, я также числюсь профессором в Центре регенеративной терапии (CRTD) в Дрезденском техническом университете. Регенерация и генерация – это не одно и то же, но направление у них общее: созидание, а не распад. В целом оба института создают отличные условия для изучения нейрогенеза взрослых. Они обеспечивают необходимое пространство для «разведывательных экспедиций» и одновременно задают рамки, в которых наша работа получает «трансляционный источник вдохновения». Я очень благодарен за эти исключительные возможности.

В первую очередь я особо хочу поблагодарить свою жену Уту, без которой не было бы не только этой книги.

Мой агент Астрид Поппенхузен и Юрген Больц из издательской группы Droemer Knaur, к моей искренней радости, очень ратовали за этот проект. Они много сделали для того, чтобы книга могла стать такой, какая она есть. Я благодарю доктора Ульрике Штрерат-Больц за квалифицированную и деликатную редактуру.

Я надеюсь, что мое восхищение собственной профессией и замечательными условиями, в которых мы с коллегами работаем в Дрездене (и вообще в Германии), очевидно. Я благодарю всех немецких налогоплательщиков и избирателей, которые сделали возможной такую эффективную научную систему и поддерживают ее. Оставайтесь с нами!

Среди моих преподавателей и учителей если три человека, которым я особенно обязан: это Бенедикт Фольк, Фред Гейдж и Пауль Балтес. Они сформировали мои научные взгляды, которые, в свою очередь, во многом повлияли на то, как развивалось мое представление о нейрогенезе взрослых, изложенное здесь.

В решающий момент Георг Кройцберг дал мне правильный совет: решиться на независимость в науке. Кроме того, Гельмут Кеттенманн очень сильно поддерживал меня в то время, которое я провел в Берлине, а Юрг Кессельринг оказал большое влияние на мои представления о врачебной профессии и о неврологии.

Дрезден – великолепное место, чтобы заниматься наукой, в том числе благодаря близости к искусству. Это многонациональный город, заметный в научном мире. Я каждый день радуюсь его пестроте и знаю, что это – основа успеха наших исследований. Наши институты не были бы столь хороши без множества ученых со всей земли. Все пронизано интернациональностью. В современной науке в одиночку вы ничто. В первую очередь это касается моей чудесной многонациональной рабочей группы, которая изо дня в день превращает работу в радость. Я благодарю своих сотрудников за их вклад и за прекрасный командный дух.

В этой книге представлено мое личное изложение, но я рассказываю о достижениях многих ученых, которые все вместе, начиная с таких пионеров, как Джозеф Альтман, сформировали наши сегодняшние знания о новых нейронах. По научным меркам, библиографический аппарат, к которому я обращался, зачаточный. Можно было с полным основанием процитировать здесь сотни статей; но это было бы сделано ценой доступности текста для неспециалистов.

При этом похваляться чужими достижениями входило в мои намерения в последнюю очередь. Мне выпало счастье быть непосредственным свидетелем решающей фазы в исследованиях нейрогенеза взрослых, и я очень надеюсь, что мне удалось подобающим образом представить вклад множества моих коллег, которые развивали их. Если я не отдал должное чьей-то работе, то сделал это ненамеренно и признаю свою ошибку. То, что мы знаем сегодня, – заслуга множества людей, и я благодарен и счастлив работать в научной области, которую в целом формирует такое большое сообщество. Для меня важно подчеркнуть эту сплоченность.

Ученым приходится много путешествовать. Это одна из причин, по которым данная профессия столь привлекательна. Наука – международная сфера, и конфликты, из которых состоит большая политика, для ученых ничего не значат. Мы с удовольствием сидим за общим столом и, как правило, мало печемся о национализме. Просто для нас важнее всего дело, и чудесно, когда в разных уголках мира вопреки мнимым культурным различиям завязывается и сохраняется дружба. Во многом наука – это личное общение.

Но за эту радость общения приходится платить временем, и оборотная сторона состоит в том, что ваша семья порой не получает всего, что ей причитается. В знак небольшой компенсации я посвящаю эту книгу своим детям.

Вклейка

Рис. 1. Зоны мозга человека, в которых происходит нейрогенез. У приматов клетки, образующиеся в субвентрикулярной области, мигрируют еще и в полосатое тело, которое представляет собой анатомическую структуру мозга, отвечающую за мышечный тонус, формирование условных рефлексов, а также регулирующую некоторые поведенческие реакции.

Рис. 2. Если посчитать клетки мозга, как это делал датский анатом Марк Вест, можно заметить, что различия между отдельными людьми больше, чем зависимость от возраста. Только при проявленной деменции (черные точки) меньшее количество клеток действительно соответствует нарушению функций. В остальном зависимость слабая (Lancet, 17 September 1994; 344 (8925) P. 769-772)

Рис. 3. Первая нервная клетка, открытая в гиппокампе крысы. Оригинал снимка можно найти в статье Джозефа Альтмана и его коллеги Гопала Даса 1963 года. Однако обычно считается, что начало исследованиям нейрогенеза взрослых положило гораздо более подробное исследование 1965 года

Рис. 4. Чтобы продемонстрировать новую нервную клетку в препарате мозга, нужно показать, что она новая и относится к нейронам. Вновь образованные клетки можно продемонстрировать с помощью маркера клеточного деления бромдезоксиуридина (БДУ) (красный цвет), а нейроны - окрашивая белки, которые встречаются только в нервных клетках (зеленый цвет). Альтман и Ноттебом могли метить новые нейроны только радиоактивными изотопами, им приходилось опираться на менее надежные критерии, чтобы показать принадлежность клеток к нейронам

Рис. 5. В результате наземных испытаний атомной бомбы до 60-х годов в атмосфере выросло содержание изотопа углерода-14. 14C проникает в наши клетки и позволяет, почти как БДУ, выявить новые нервные клетки (Science, 07 June 2013; 340 (6137), pp. 1180-1181. doi: 10.1126/science.1240681)

Рис. 6. Существуют вспомогательные маркеры новых нервных клеток, не настолько убедительные как метод БДУ, но также надежно выделяющие новые нервные клетки в препаратах человеческого мозка. На иллюстрации показаны клетки, содержащие такой маркер - даблкортин (DCO) - в человеческом гиппокампе в возрасте 9 дней, 20, 45 и 65 лет (PLoS One. 2010 Jan 29;5(1):e8809. doi: 10.1371/journal.pone.0008809)

Рис. 7. Чтобы использовать метод с углеродом-14, нужен гигантский, крайне чувствительный масс-спектрометр, способный выловить отдельные атомы 14C миллиардов обычных атомов углерода. Такой прибор установлен в Уппсале. Он занимает не только этот зал!

[40] Герст Александр (р. 1976) – геофизик, вулканолог, 11-й космонавт Германии и 539-й космонавт мира. – Примеч. ред.

[41] Трансляционные исследования – еще не вполне устоявшееся в российской науке понятие. Здесь имеется в виду взаимосвязь между фундаментальной наукой и ее практическим приложением (которым она вдохновляется), в первую очередь в биотехнологиях и медицине. – Примеч. перев.