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

Насколько распространен нейрогенез взрослых, Ноттебом сначала своими работами не установил, это выяснилось лишь с течением времени. Как бы то ни было, в конце концов мы узнали, что для мозга птиц это совершенно нормальное явление. Что касается нейрогенеза в области мозга, которая отвечает за обучение пению, здесь тоже обнаружилось нечто неожиданное: зебровые амадины, которые учатся петь лишь один раз, а не ежегодно, точно так же демонстрируют нейрогенез взрослых в соответствующих областях, но уже без всякой красивой связи с обучением и забыванием. Что это – данные, которые портят картину, или любопытная хорошая новость? Интереснее ли рассматривать нейрогенез взрослых как исключительное свойство или как повсеместное явление?

Канарейки вызвали к себе такой интерес, потому что казалось, что они используют новые нервные клетки для обучения; но другие певчие птицы этого не делают, хотя демонстрируют нейрогенез взрослых в том же объеме. В остальном у птиц его также удалось подтвердить в той зоне мозга, которая более-менее соответствует гиппокампу млекопитающих. У черношапочных гаичек Ноттебом нашел признаки того, что это явление связано с запоминанием и вспоминанием многочисленных мест, где птица делала запасы на зиму. Конечно, она не запоминает все эти места, или, по крайней мере, не может вспомнить их все до единого. На самом деле птицам и приходится делать так много запасов, потому что у них не идеальная память. Очевидно, механизм, который повышает эффективность в этом деле, дает им преимущество. Знание – сила.

К сожалению, эти данные, которые сегодня прекрасно соотносятся с результатами, позже полученными на мышах, так и остались под большим вопросом. Их не удалось подтвердить на других видах птиц. Птичий гиппокамп, если его можно так назвать, имеет значительно менее отчетливую структуру, чем у млекопитающих, и гораздо хуже изучен. Какие клетки каким образом встраиваются здесь в какие сети, неясно. Здесь все выглядит просто совершенно иначе, чем у мышей, и потребовалось бы большое количество специализированных исследований, чтобы должным образом упорядочить все данные.

Описанные работы не вызвали того энтузиазма, которого, вероятно, ожидал Ноттебом. Вообще-то, эти данные – венец его истории с нейрогенезом, потому что они устанавливают прямую связь с млекопитающими и тем самым, предположительно, с человеком. У нас тоже есть гиппокамп, а зоны для сезонного обучения песням нет. Но факт остается фактом: Фернандо Ноттебома научная общественность до сего дня знает в первую очередь благодаря его революционным работам по нейрогенезу у канареек, которые вместе с тем воспринимают как несколько экзотичные и забавные. Это не совсем справедливо, и вполне естественно, что ученый чувствует себя непонятым.

В то же время его исследования на канарейках, помимо их общепризнанного особого положения, дали большой толчок науке. За первым описанием последовала длинная череда очень обширных работ, где данное явление освещалось со всех сторон, какие только можно вообразить, в таких подробностях и с такой глубиной, которых в исследованиях нейрогенеза взрослых в гиппокампе млекопитающих удалось достичь лишь два десятка лет спустя.

Возьмем, например, функцию человеческого полового гормона – тестостерона. Нейрогенез взрослых при заучивании песен встречается только у самцов канарейки, поскольку самки не поют. На самом деле тестостерон также играет важную роль в управлении нейрогенезом взрослых в песенном центре. Он занимает центральное место в процессах, запускающих события, которые разворачиваются весной. В конечном счете пение канареек – это вид ухаживания, что логично, поскольку оно звучит одновременно с пробуждением других регулируемых гормонами весенних симптомов. Конечно, односторонняя связь между пением самцов-канареек и ухаживанием говорит нам, что наблюдения за птицами, пожалуй, все же довольно далеки от вопросов, которые имеют значение для млекопитающих, и в первую очередь для человека.

В 90-е годы история с птичьим тестостероном вызвала некоторый протест. Так, Элизабет Гульд в целой серии ранних работ по нейрогенезу взрослых исследовала роль эстрогена и других женских половых гормонов. На самом деле, эстроген очень важен для пластичности мозга, также было выявлено некоторое его влияние на нейрогенез взрослых. Правда, влияние очень небольшое, а главное, на сегодня ничто не говорит о значимых половых различиях в этом процессе ни в гиппокампе, ни в обонятельной луковице. Несомненно, некоторые исследовательницы и рады были бы доказать, что женский мозг превосходит мужской по гибкости и приспособляемости, но все же течение нейрогенеза не зависит от пола; вероятно, тестостерон для него нужен в той же мере, что и эстроген. В принципе, ничего другого и не следовало ожидать, когда речь идет о таком фундаментально важном для высших функций обучения процессе.

Мастера нейрогенеза: данио-рерио

Если после исследований на птицах ученые уже предполагали, что нейрогенез взрослых для многих животных не представляет собой ничего особенного, то позже это предположение весьма впечатляющим образом подтвердилось на рыбах. То, что начиналось как отдельные любопытные научные статьи, внезапно стало вызывать гораздо больший интерес, когда нейрогенез взрослых описали у рыб данио-рерио.

В целом рыбы – излюбленный объект изучения в классической нейроанатомии. Многие исторические работы, например, были выполнены на лососе и форели. Возможно, определенную роль здесь сыграли приятные побочные эффекты кулинарного толка, которые дает разведение форели на территории института.

К тому моменту, как появились работы по нейрогенезу у данио-рерио, образование новых нейронов в их мозге удивления уже не вызывало, но данные именно об этом виде оказались особенно полезными. Дело в том, что данио-рерио наряду с пивными дрожжами, круглыми червями (нематодами), дрозофилами, крысами и мышами относятся к привилегированным видам, с помощью которых биологи пытаются постичь тайну жизни. В зависимости от степени сложности, ученые в большой мере условились, какие исследования проводить на каком виде животных. Так проще обосновывать одни исследования другими и использовать единообразный набор методик, хотя в зависимости от вида что-то всегда меняется. Поэтому о принципах клеточной биохимии мы многое знаем из исследований на пивных дрожжах и на кишечной палочке. Основные положения генетики и молекулярной биологии сформулированы с помощью нематод и дрозофил. В случае сложных вопросов, которые требуют использования млекопитающих, опыты ставят на мышах. Кроме того, крысы всегда служили прекрасным объектом для исследований, связанных с биологией поведения.

Если угодно, в этом ряду данио-рерио находятся где-то между дрозофилами и мышами. В отличие от мушек они относятся к позвоночным, но не к млекопитающим, как мыши. Они наилучшим образом подходят для исследований по генетике и молекулярной биологии, а как минимум на ранних стадиях развития большое преимущество дает прозрачность их икринок, благодаря чему под микроскопом можно следить за развитием прямо через кожу.

Гиппокамп в узком смысле у рыб представлен не в большей степени, чем у птиц, но у них есть более простая структура, которая отвечает за некоторые функции, гиппокампальные у млекопитающих. Как бы то ни было, у рыб есть стенка мозгового желудочка. Именно здесь у человека, как и у мыши, находятся клетки-предшественницы, используемые при нейрогенезе. Но интересно, что у рыб эта стенка расположена не внутри, в глубине мозговой ткани, а на поверхности. В этом смысле строение рыбьего мозга вывернуто наизнанку. На первый взгляд это несколько сбивает с толку, но под этой странной оболочкой можно обнаружить массу общих черт. Очень многое, хотя и далеко не все, так сказать, «законсервировано в эволюции», иными словами, некоторые вещи у различных видов животных оказываются одинаковыми или же представлены в вариантах, между которыми легко проследить связь. При этом, как правило, сложность растет от рыб к грызунам, далее к приматам и к человеку. Так что иногда в очень антропоцентричном духе говорят о делении животных на «низших», более простых, и «высших», сложных. Более деликатные ученые стараются избегать таких выражений, но именно благодаря своей оценочности они очень наглядны. Если угодно, данио-рерио – это простейшая модель высших животных. Еще раз: если угодно.