Революция в голове. Как новые нервные клетки омолаживают мозг - Кемперманн Герд

Было множество других подобных сообщений, например о нейрогенезе в Substantia nigra – области мозга, которую за необычный цвет ее нейронов называют «черной субстанцией». Прежде всего она известна тем, что первой страдает при болезни Паркинсона. Встречались новые сообщения о подотделе гиппокампа CA1. Но самый большой спор разгорелся вокруг того, могут ли новые нейроны во взрослом возрасте формироваться в неокортексе.

Элизабет Гульд, которой принадлежит повторное открытие нейрогенеза взрослых в гиппокампе, в 1997 году сообщила, что нашла новые нейроны в неокортексе у обезьян. К сожалению, в ее работе был продемонстрирован один-единственный новый нейрон, что в конечном итоге оказалось не слишком убедительно. Однако исследование также содержало явные признаки блуждающих клеток и задевало за живое. Отношение к нейрогенезу взрослых очень долго оставалось скептическим, зато теперь, по-видимому, пали все барьеры. Наверное, многим хотелось думать, что все устроено совершенно не так, как считалось раньше (особенно у приматов). Работа Эрикссона по нейрогенезу взрослых у человека тогда еще не вышла.

Госпожу Гульд, с которой случилось то же самое и которая приняла желаемое за действительное, легко понять. Не стоит смотреть на нее свысока. Распознать подобную ситуацию постфактум значительно легче, чем изнутри. Впрочем, тогда тоже было высказано много критики. Доказательная база была слабой.

Последовавшие за этим дискуссии несколько затуманили взгляд ученых и отвлекли их от очевидной мысли, что здесь должно было быть «что-то» (пусть и не новые нейроны), что исследователи приняли за нейрогенез взрослых. Это было чрезвычайно интересно. Но сначала все затмило собой разочарование.

Где есть нейрогенез и где его нет

В мозге есть области, где могут появляться новые нервные клетки (зоны нейрогенеза), и области, где этого не происходит. Интересен вопрос, чем, собственно, первые отличаются от вторых. А те из медиков, которым свойственны настроения от идеалистических до утопических, любопытствуют, нельзя ли превратить вторые в первые.

В любом случае все это связано не только со стволовыми клетками – то, о чем пойдет речь ниже, выяснилось в экспериментах по трансплантации. Если соответствующие стволовые клетки подсадить в зону нейрогенеза, из них могут получиться нейроны; но за пределами таких зон это невозможно. Таким образом, чтобы стволовые клетки превратились в нервные, требуется какое-то участие окружающей их среды.

В мозге взрослого организма наряду с гиппокампом есть еще одна зона нейрогенеза, на самом деле значительно более примечательная, которая в больших количествах производит новые нейроны для обонятельной луковицы.

У человека новые нервные клетки, предназначенные для обоняния, прекращают формироваться довольно рано. Возможно, это происходит потому, что, например, по сравнению с собаками или грызунами, у людей очень слабый нюх, и мы строим свою «картину» мира в первую очередь с помощью зрения, а не носа. Так что такой вид нейрогенеза касается нас несколько меньше. Соответственно, ниже и научный интерес к этой его форме, чем к гиппокампу с его центральным значением для процессов обучения и запоминания, а значит, и для высшей когнитивной деятельности человека.

С другой стороны, существует предположение, что в этой второй зоне нейрогенеза есть клетки, которые могли бы в случае повреждений обеспечивать хотя бы минимальную регенерацию, и это, в свою очередь, подогревает интерес к ним. По крайней мере, их можно использовать, чтобы удовлетворять далеко идущие амбиции медицины. На первый взгляд, это противоречит тому, что мы постоянно утверждали до сих пор: мозг не регенерирует. В целом это по-прежнему верно, так что повода для большой эйфории нет, но все же налицо минимальные зачатки процессов, которые можно считать регенеративными. Пусть даже никто не знает наверняка, действительно ли их смысл именно в этом. Таким образом, следует четко различать новые нейроны, которые встречаются в обычных условиях, и те, что можно видеть лишь после повреждений.

Для начала рассмотрим условия здорового организма. В этом случае в мозге млекопитающих, как уже было сказано, обычно можно найти две зоны нейрогенеза.

Обоняние

С помощью обоняния мы воспринимаем химические вещества в окружающей среде. Эволюционно это чувство считается древним, возможно, первым, самым старым. Если угодно, даже у одноклеточных организмов есть химическое восприятие, они способны подстраивать свой ограниченный репертуар поведения в соответствии с информацией о конкретных химических соединениях в окружающей среде.

У многих видов животных обоняние – это доминирующий канал для получения информации о мире. У собак, которые, как легко убедиться, работают носом постоянно, и у многих грызунов обонятельный мозг имеет огромные размеры по сравнению с другими частями мозга. У человека, напротив, нюх очень слабый. Нас называют микросматиками. Наши обонятельные луковицы сравнительно маленькие[35], среди чувств доминирует зрение.

Когда говорят, что мышь, собака или даже бактерия нюхает, это не значит, что животное при этом испытывает то же самое, что и мы. Сложно сказать, пахнет ли для мыши ваниль ванилью; это даже крайне маловероятно. Более того, мы не можем утверждать, что ваниль пахнет одинаково для двух разных людей. В конце концов, нельзя напрямую заглянуть в восприятие другого существа, и нам приходится довольствоваться описаниями, чтобы определить, действительно ли два человека, вдыхающие запах Chanel No. 5, ощущают одно и то же. Сегодня такие описания подкрепляют всевозможными физиологическими методами измерения, но они не решают самую главную проблему: субъективное невозможно сделать объективным. Это так называемая проблема квалиа, старая и неразрешимая. Главное, что, когда мы нюхаем, у нас возникают одинаковые или хотя бы очень похожие ассоциации. Они зафиксированы генетически и очень устойчивы в эволюции, их разделяют с нами многие животные. Таким образом, хотя мы и не знаем, как мышь ощущает запах, но знаем, что она может соответствующим образом отреагировать на него.

Хотите верьте, хотите нет, но 800 из наших генов отведены на формирование обонятельных рецепторов (это около 4 %). У мыши таких генов целых 1400. Каждому химическому соединению, запах которого мы способны почувствовать, соответствует свой рецептор, а для смешанных запахов их используется несколько. И наоборот, мы не воспринимаем соединения, рецепторами для которых эволюция нас не снабдила. Например, мы не чувствуем запах ядовитого угарного газа, поэтому он такой опасный.

Обонятельные рецепторы расположены на слизистой оболочке в верхней части носовой полости, где они образуют пеструю мозаику. Обладающие запахом вещества попадают в слизь и передаются сюда. Соприкасаясь с рецептором, пахучая молекула возбуждает рецепторную клетку, которая посылает сигнал в мозг, а точнее, в обонятельную луковицу.

У обонятельной луковицы совершенно понятное и довольно простое строение. Здесь есть внешний слой, где вплотную друг к другу расположены сферические центры соединений, так называемые гломерулы. В них происходит первичная обработка сигнала. Отсюда информация передается дальше, в центры обонятельного мозга. Уже на второй станции (в пириформной коре) находится важное ответвление, ведущее в гиппокамп.

Дальше информация поступает в центры, где мы используем ее уже неосознанно. Многие из обусловленных запахом реакций устарели, но это не значит, что они не имеют значения для поступков, в которых ничего устаревшего нет.

Всем понятно, что мы выбираем по запаху еду. Вкус – это отдельное чувство, но во многом оно совпадает с обонянием. Оба этих чувства химические, и собственно вкусовые ощущения дифференцированы слабо. С обонянием связано наше восприятие тонких вкусов, таких как вкус вина.

Мы отчасти выбираем по запаху партнера, как сознательно, так и бессознательно. Мы также говорим, что хорошо «принюхались» к человеку. У животных пахучие вещества относятся к важнейшим сигналам, определяющим брачное поведение. Известно, что выделения мускусного быка воздействуют и на другие виды.