Мы - это наш мозг. От матки до Альцгеймера - Дик Свааб

Единственное, что мне запомнилось в отношении одной международной комиссии, в работе которой я участвовал в течение двадцати пяти лет, это звонкий заразительный смех Эрика Кэндела. Происхождением этого смеха он ни в коей мере не обязан веселому детству. Эрих Кандель родился в Вене в 1929 году и к своему девятому дню рождения получил в подарок замечательную голубую машинку, которой можно было управлять на расстоянии. Два дня спустя, во время Kristallnacht, еврейская семья Канделя вынуждена была по приказу нацистских полицейских покинуть свой дом. Его отца заставили зубной щеткой стирать на улице призывы за свободную Австрию. Когда через несколько дней они смогли вернуться в свой дом, квартира была полностью разграблена. Голубая машинка тоже исчезла. После года ожидания визы семье наконец удалось эмигрировать в США. Эрих Кандель стал Эриком Кэнделом. Он получил образование психиатра — выбор, сделанный под влиянием его первой любви, девушки, родители которой, оба известные психиатры, принадлежали к кругу Зигмунда Фрейда. Кэндел был настолько захвачен психоанализом, что в 1955 году с энтузиазмом рассказал знаменитому электрофизиологу, профессору Колумбийского университета Гарри Грундфесту о своем намерении найти биологическое основание теории Зигмунда Фрейда, касающейся психической жизни. При теоретическом описании человеческой психики Фрейд выделял три психологические сущности автобиографическое ego[104]; бессознательное примитивное детское id[105] и бессознательное super-Ego[106], управляющее нашими моральными установками. Сам Фрейд никогда не задумывался о возможной локализации в мозге этих гипотетических элементов. Г. Грундфест, приобщавший Кэндела к нейропаукам, терпеливо выслушал рассказ о его несбыточных планах и дал ему совет, оказавшийся самым важным во всей последовавшей затем научной карьере: «Если хочешь что-то понять в психике, нужно изучать мозг, клетку за клеткой». Этот подход — изучать сначала клеточную, а затем молекулярную основу памяти — в конце концов принес Эрику Кэнделу Нобелевскую премию (2000). Пути своих поисков он описал в увлекательной автобиографии «In Search of Memory. The Trnergence of a New Science of Mind»[107]. Память можно определить как способность сохранять и воспроизводить информацию. Это обеспечивает нам сознательный доступ к нашему прошлому. Вначале Кэндел взялся за исследование гиппокампа, структуры мозга, имеющей решающее значение для памяти. Но гиппокамп оказался чересчур сложным, Кэндел стал искать более простую модель для исследования и «так же, как когда-то, полагаясь на инстинкт, остановил свой выбор на Дениз, ставшей его женою, бессознательно выбрал в качестве подопытного организма моллюска аплизию». В этом примитивном животном различные аспекты памяти существуют как простые рефлекторные дуги, образованные небольшим числом довольно крупных нервных клеток с наглядными контактами, синапсами. Простота этих соединений позволяет относительно легко исследовать особенности обучения нервных клеток. Кэндел показал, что сила контактов между нервными клетками не постоянна. Тот же самый синаптический контакт в зависимости от вида электрического стимула может быть слабее или сильнее. Таким образом, нервная система состоит вовсе не из жестких соединений по типу старинного телефонного коммутатора. Соединения в нервной системе пластичны. Там существуют сформировавшиеся в процессе эволюции нейронные цепи, в которых заложены врожденные образцы поведения, но есть и другие компоненты нервной системы, которые могут изменяться при обучении.

Обучение, по всей вероятности, основано на изменениях силы синаптических контактов. Видимо, упражнения порождают умение, усиливая связи между нервными клетками. Это основа памяти. Множество различных химических нейротрансмиттеров, которые содержатся в нервных клетках, воздействуют на синаптические контакты в различных структурах мозга, делая возможным осуществление разнообразных форм обучения, воспоминания, забывания, думания, являющихся продуктами нашего «духа». Моллюск аплизия обладает как кратковременной, так и долговременной памятью, которая, так же как у людей, требует повторных упражнений со спокойными фазами между ними. При кратковременной памяти, как в том случае, когда мы всего-навсего находим в телефонной книге номер, по которому хотим позвонить, изменяется лишь сила уже имеющихся синаптических контактов. Таким образом, происходит функциональное изменение. Объем кратковременной памяти сильно ограничен, у человека это менее 12 элементов; и если информация не повторяет ся, она сохраняется в памяти всего лишь несколько минут. Для долговременной памяти необходим синтез новых белков, чтобы могли возникнуть новые соединения между нервными клетками. Это уже структурное изменение, для чего необходима доставка глиальных клеток — астроцитов, и важнейшего горючего материала — молочной кислоты. Долговременную память можно сравнить с жестким диском компьютера, в котором надежно хранится накопленная информация. Кратковременную память можно сравнить с оперативной памятью, random access memory (RAM), памятью с произвольным доступом, где информация меняется ежесекундно, в зависимости от задачи или программы, которая активна в данный момент.

Сохранность недавней информации в памяти может быть нарушена из-за сотрясения мозга, кислородной недостаточности при остановке сердца, из-за лечения электрошоком при депрессии. Человек не может вспомнить ничего из того, что произошло в предшествующий период; состояние называется ретроградная амнезия. Поскольку позднее память может постепенно восстановиться, причиной дефекта, очевидно, является нарушение считывания информации, а не ее хранения в памяти. Через несколько лет сохраненная информация уже менее уязвима из-за причинения вышеуказанного ущерба. В конечном счете долговременная память хранит весь объем знаний и опыта индивидуума о мире и о самом себе.

Обучение ведет к структурным изменениям в мозге, как установил Сантьяго Рамон-и-Кахаль еще в 1894 году (см. эпиграф). Та часть головного мозга, которая управляет четырьмя пальцами левой руки профессиональных скрипачей, интенсивно упражнявшихся с самого детства, в несколько раз больше, чем у людей, не играющих на струнных инструментах. Видя, с какой скоростью «эсэмэсят» мои студентки, подозреваю, что область большого пальца в коре головного мозга у них куда больше, чем у меня.

Э. Кэндел расшифровал также молекулярные процессы, происходящие при изменениях силы синапсов и формировании новых синапсов, открыв новую область исследований в молекулярной биологии когнитивности. Он открыл молекулярные механизмы, с помощью которых информация благодаря упражнениям перемещается из кратковременной памяти в долговременную. Важную роль играет здесь гиппокамп (рис. 25). Кэндел показал, что сильное эмоциональное переживание проходит более короткий путь и фиксируется непосредственно в долговременной памяти. Миндалевидное тело (рис. 25) играет здесь ключевую роль. Сито ясно также, какова молекулярная основа обычного возрастного ухудшения памяти. Кэндел основал фирму, Memory Pharmaceuticals, которая, однако, до сих пор так и не выпустила на рынок идеальные таблетки, стимулирующие процесс обучения.