Человек 2.0. Перезагрузка. Реальные истории о невероятных возможностях науки и человеческого организма - Адам Пиорей

«Однако, — подчеркивает Хенш, — это не значит, будто такая пластичность совсем угасает». Когда мы глубоко погружены в какое-то занятие (например, в какую-нибудь из видеоигр для «тренировки мозга»), те области мозга, которые регулируют внимание и концентрацию, могут затопить другие участки мозга особыми веществами (нейромодуляторами), которые повышают вероятность активации нейронов, находящихся на этих участках. Иными словами, нейромодуляторы переводят эти нейроны в режим повышенной готовности — готовности откликнуться на импульсы, которые будут подавать окрестные нейроны. Безграничный энтузиазм Пэт Флетчер и ее глубокая сосредоточенность, все эти долгие часы практического освоения системы «vOICe», несомненно, мобилизовали многие из доступных ее организму нейромодуляторов. Со временем в ее мозгу сформировались новые связи. Это стало триумфом ее любознательности, концентрации, силы воли.

Однако выясняется, что, по мере того как мы становимся старше, наш организм начинает вырабатывать соединения, а иногда и строить физические структуры, подавляющие эффект этих модуляторов. Они могут убаюкать некоторые популяции нейронов, введя их в состояние летаргии или просто незаинтересованности. Пережившие инсульт могут научиться восстанавливать утраченные функции. Пэт Флетчер может научиться видеть ушами. Но это битва против заведомо более сильного противника — против встроенной в зрелый организм склонности защищать уже существующую инфраструктуру, которая годами медленно и целенаправленно складывалась и которая очень дорого обошлась организму.

Один из поворотных моментов, побудивших исследователей заподозрить всё это, наступил в начале 2000-х, когда итальянский биолог Ламберто Маффеи. решил воспользоваться в нейрофизиологии некоторыми идеями и подходами регенеративной медицины.

Ученые уже несколько столетий недоумевали, почему наш организм умеет регенерировать периферические нервы тела, однако не может заново отращивать аксоны, способные передавать электрические импульсы к конечностям — от головного мозга по позвоночнику (т. е. по спинному мозгу). То, что эту тайну никак не удавалось разгадать, обрекало тысячи пострадавших от повреждений спинного мозга (например, актера Кристофера Рива) на жизнь в инвалидном кресле.

В 90-е годы и в начале 2000-х некоторые ведущие специалисты по регенеративной медицине начали приближаться к ответу по крайней мере на один из вопросов, касающихся этой проблемы. Как выясняется, при взрослении организм вырабатывает белки под названием ХСПГ (хондроитинсульфатпротеогликаны), которые затрудняют рост зрелых аксонов. У здоровых взрослых эти молекулы играют важную роль — сигнализируют, что организм созрел и ему следует перестать меняться, что необходимая структура уже заняла свое место и теперь ее следует защищать, чтобы она сохраняла сложившийся вид.

Эти молекулы имеют важное значение и для защиты организма в случае повреждений.

Но когда эти аксоны оказываются перерезаны (как произошло с Кристофером Ривом, когда в 1995 г. он упал со скачущей лошади), присутствие ХСПГ становится опасной помехой. Может быть, если бы ученые нашли способ разрушать эти соединения, аксоны начали бы расти снова? Создав ряд ферментов, которые способствуют разложению ХСПГ, ученые провели эксперименты на парализованных крысах и сумели показать, что организм этих крыс действительно начинает отращивать аксоны заново.

Маффеи задумался: может быть, такой же механизм задействован и в головном мозге? В конце концов, клетки мозга, вовлеченные в зрительное и слуховое восприятие (и вообще во все когнитивные функции [относящиеся к познанию и восприятию мира]), тоже полагаются на аксоны в своей работе. Маффеи проделал такой же эксперимент, который Хьюбел с Визелем ставили на котятах: он плотно зашил подопытной крысе один глаз, а второму глазу позволил развиваться нормально. Как и в случае котят Хьюбела и Визеля, зрение этой крысы оставалось существенно поврежденным даже после того, как экспериментатор снял швы.

А потом Маффеи слегка модифицировал идеи некоторых своих коллег, занимавшихся регенеративной медициной. Он ввел фермент бактериального происхождения, разрушающий молекулы ХСПГ, непосредственно в зрительную область коры головного мозга крысы. Произошло нечто удивительное: ослепший глаз крысы начал обретать зрение. Маффеи снова дал начало критическому периоду. Он убрал тормоза и увеличил пластичность мозга.

Хенш объясняет: в зрительной области коры хондроитинсульфатпротеогликаны образуют (как он это называет) «перинейронные сети» (ПНС). Они облегают нейроны, словно «перчатка» или «пленка для заворачивания продуктов», мешая их отросткам сталкиваться с дендритами других нейронов и формировать новые связи. Разрушив этот защитный слой, Маффеи освободил клетки мозга: теперь они снова могли связываться друг с другом.

Другие группы исследователей сумели выявить другие виды молекулярных тормозов. Со временем миелиновые оболочки (липидный слой, окружающий аксоны) могут обрастать белками, словно днище корабля моллюсками: это препятствует выбрасыванию новых отростков и завязыванию контактов. Когда йельские ученые создали породу мышей с особыми мутациями, которые не позволяли их организму вырабатывать один из типов белков (так называемый рецептор Ного), у этих мышей не завершался критический период даже после того, как они окончательно взрослели.

У себя в лаборатории Хенш начал проверять, нельзя ли как-то манипулировать генами, кодирующими такие белки, для того чтобы увеличивать и уменьшать нейропластичность. Иными словами, он еще больше приблизился к демонстрации того, каким образом можно было бы создать «обучающую таблетку». Примечательно, что в 2013 г. Хенш показал это, давая взрослым добровольцам депакот — препарат, который обычно использовался для лечения «проблем с настроением» и эпилепсии. После приема вещества испытуемые должны были выполнять на компьютере определенные задания. Всего за две недели исследователь сумел резко увеличить их способность освоить умение, которое обычно можно приобрести только в детстве: умение опознать ту или иную ноту, не слыша перед этим другую ноту, с которой ее можно было бы сравнить. Этот талант именуется абсолютным слухом.

«Насколько мне известно, это первый случай, когда во взрослом состоянии удалось усовершенствовать музыкальный слух или приобрести абсолютный, — отмечает ученый. — А уж за две недели это явно никому раньше не удавалось. Такие манипуляции открывают возможности перемен. Но вам тоже нужно потрудиться, чтобы перемена действительно произошла».

«Биологическая наука дошла до того этапа, на котором мы уже не должны отчаиваться, не должны смиряться с тем, что мы утратили пластичность навсегда, — отмечает он. — Даже во взрослом состоянии ее можно регулировать в очень широком диапазоне. Причем способность закрывать критические периоды представляется такой же важной, как и способность открывать их. Так что нахождение способов временно снимать эти тормоза приобретает очень большое значение».

Даже без этих химических вмешательств мозг сохраняет способность меняться. Мы уже видели, что действие этих «тормозов» можно преодолевать с помощью достаточного количества повторений и достаточно долгой практики — подобно тому, как можно отбить кусок штукатурки, если достаточно много раз ударить по стене молотком.