100 великих загадок современной медицины - Александр Викторович Волков
Согласно новейшим данным, нейроны, обрабатывая или храня информацию, образуют определенные «союзы по интересам». Выведите из строя узловой участок этого союза, и он перестанет существовать. Известен случай, когда у больного в мозгу «захлопнулся» ящичек, где хранилась информация обо всех круглых предметах: он потерял способность именовать круг, колесо и даже Солнце, этот «желтый кружок на небесах». Постоянная учеба развивает мозг, расширяет эти союзы. Соответствующие его участки разрастаются, как мышцы у атлета.
Схема типичного синапса
– Так, ученые из Мюнстерского университета определили путем томографического исследования, что у скрипачей, когда они пользуются «рабочей рукой», площадь активного участка мозга на треть больше, чем у обычного человека, не привыкшего так тонко чувствовать каждое движение пальцев.
– Исследования показали также, что у таксистов часть мозга, отвечающая за припоминание географии местности, заметно больше, чем у тех, кто привык передвигаться по городу пассажиром.
Так что наш головной мозг – это постоянно строящийся объект, извечный «долгострой» Природы, и секреты его работы еще предстоит открыть. Можно лишь сказать, что «путешествия по следам сознания» продолжаются в наши дни с неменьшей энергией, чем сто лет назад, когда казалось, что «материально обосновать гениальность» – это так просто.
Сегодня, даже заглядывая в прошлое и осматривая череду звериных инстинктов, ученые не могут понять, когда и как ее пополнило нечто необъяснимое – сознание. «Похоже, что с его появлением во Вселенной родилась новая реальность, которую нельзя создать, комбинируя существовавшие прежде реалии, – отмечает американский невролог Колин Макгинн. – И нас мучит всё тот же вопрос: как в материи зародилось сознание? Как эволюция превратила воду биологической ткани в вино сознания?»
«Дорожная карта» мозга
Наш мозг остается загадкой и поныне. Запечатлеть на одной карте весь мозг со всеми его нервными клетками, волокнами и схемами их соединения (синапсами) – вот честолюбивая задача, будоражащая умы ученых. Недаром представители разных областей науки – нейробиологи, физики, математики – увлечены сейчас крупнейшим проектом в области исследования головного мозга. Они хотят составить точную его карту, содержащую все его синапсы и нейроны. Эта грандиозная карта, от создателей которой, по идее, не должен ускользнуть ни один извив человеческой мысли, получила название «Connectom» – по аналогии с «геномом», описью всех генов, содержащихся в одной-единственной клетке.
Речь идет о поистине грандиозной задаче, ведь мозг состоит из 100 миллиардов нервных клеток, ну а количество синапсов – на несколько порядков выше. На этой карте ученые увидят, как связаны друг с другом отдельные области мозга и где располагаются важнейшие «информационно-транспортные узлы» громадной сети под названием «Мозг». Быть может, теперь нам удастся, наконец, узнать, каким образом мы обдумываем и понимаем всё происходящее вокруг?
За минувшие два века ученым удалось описать многие области мозга и отметить их функции. Но продвинуться этим путем к желанной цели – постижению самой сути нашего мышления – так и не получилось. Последние тайны головного мозга ускользали от нас. Неистощимая деятельность его оставалась «скрыта в потемках», незримо протекала в толще серого вещества. Всем предыдущим исследованиям недоставало охвата и систематичности. Всё это должен был с лихвой восполнить новый международный проект.
Впрочем, среди самих ученых нет единого мнения по этому поводу. Немало специалистов сомневается в том, что, занявшись пересчетом клеток и синапсов, мы поймем что-то важное в сути мыслительного процесса. Так, опытный библиотекарь, записав, как расставлены книги на полках, сколько всего полок, сколько книг, какого цвета их обложки и какова конструкция стеллажей, вряд ли сумеет по собранным данным сказать, сколько вверенных ему «единиц хранения» осмысляет исторический опыт России в XIX веке, а сколько – посвящено краеведению.
Одна из главных проблем, признают сами исследователи, заключается в том, что мы не можем четко разграничить отдельные структуры мозга. Их функции частично перекрываются. Это все равно что печень, прибегнем к анатомическому сравнению, станет вдруг сокращаться, как сердце, взяв на себя часть его обязанностей. Трудно представить такое. Но в различных отделах мозга нечто подобное совершается сплошь и рядом. «Печень» переплетается с «сердцем», «легкие» – с «почками». Или, обходясь без метафор, отметим, что в одной и той же точке мозга могут сходиться нервные волокна, ведущие из самых разных его отделов. Да, есть очевидная связь между анатомией мозга и его динамикой. Если мы будем знать, как обустроены нейрональные сети головного мозга, то можем предсказать, как он работает. Но ни один анатом не в состоянии пока распутать все эти хитросплетения нейрональных сетей, отыскать, что чему принадлежит.
Итак, цель участников проекта «Connectom» — это полное сканирование головного мозга человека. Однако при тех технологиях, которыми мы располагаем, подобная задача будет выполнена очень и очень не скоро.
До сих пор лишь одна-единственная группа исследователей отважилась создать трехмерную картинку головного нервного узла, на которой были бы отображены все клетки и синапсы. Разумеется, речь не идет о мозге человека. Подобной чести был удостоен крохотный червь Caenorhabditis elegans.
Ученым из Кембриджского университета удалось установить, что нервная система червя устроена очень просто. У него имеются 302 нервные клетки. Схема их соединения у каждого червя одинакова. Теперь мы точно знаем, какие нейроны нужны червю, чтобы ощущать запахи, осязать или чувствовать жару; нам известны все его синапсы.
Однако расшифровка даже этой примитивной схемы заняла долгих четырнадцать лет. Подсчитано, что при таких темпах понадобилось бы 3 миллиона человеко-лет, чтобы так же подробно описать участок полушария мозга человека длиной всего два миллиметра. Общий же объем информации, хранящийся в человеческом мозге, превышает (!) объем информации, накопленной всеми компьютерами мира.
Не случайно участники проекта «Connektom» предпочитают пока «теорию малых дел» – небольшие, но выполнимые в обозримом будущем задачи, приближаясь к непостижимой тайне мозга со скоростью, которая удивит самых медлительных улиток и черепах.
«Connektom» находится на переднем фронте науки, но вот постановка работы во многом старомодна, как признают участники проекта. Даже его идея вызывает отторжение у многих ученых, занимающихся проблемами мозга. Вот типичное мнение оппонента. «Я настроен скептично. Сторонники проекта ожидают, что, анализируя нервные
