Эксперт № 25 (2013)

— Это одна из гипотез, она, скажем так, мало доказана. Роль прионоподобных белков непонятна. Они действительно способны превращать гомологичные им нормальные клеточные белки в себе подобные, то есть воспроизводиться, и концентрируются именно в синаптических контактах, но как они влияют на эффективность синапсов, пока не установлено. На сегодня все больше данных, что прионоподобные белки связаны с доставкой рецепторов в мембрану определенных белковых молекул, а чем их больше в определенных местах, тем выше эффективность связи между клетками. Американский нейробиолог Тодд Сэктор сообщает о другом возможном механизме — атипичном ферменте, который работает постоянно и способен самовоспроизводиться. То есть если его количество увеличилось в каком-то одном синаптическом контакте, то он самовоспроизводится именно в нем и остается надолго, если не навсегда. И оказывается, этот фермент контролирует многие другие белки, в том числе прионоподобные. Из сочетания этих двух гипотез, возможно, и родится ответ на вопрос, как кодируется память.

— Эффективность связи, собственно, и есть некое отражение памяти?

— По сути дела, да. Чем она выше, тем данный контакт играет большую роль, тем больше вероятность, что информация пойдет через него. Но почему проблема настолько сложна и пока не поддается каким-то измерениям, вычислениям? Потому что у нас сто миллиардов нейронов, и каждый из них образует десять тысяч контактов. Изменения в мозгу при обучении происходят в нескольких тысячах контактов. Как их найти? Или как направленно изменить конкретные контакты, чтобы посмотреть, как при этом изменится память и поведение субъекта исследования? Кстати, адресная доставка веществ, лекарств в нужную клетку — самая главная проблема медицины. Ведь если бы такая доставка веществ к больным клеткам, например раковым, существовала, была бы решена проблема компенсации патологий. Сейчас мы очень активно занимаемся адресной доставкой с помощью вирусов. В случае удачи можно будет корректировать наш мозг. Медицинские перспективы — фантастические.

А один из важнейших вопросов изучения памяти — пластична она или нет, можно ли ее изменить.

— Что значит изменить память?

— Стереть старую, записать новую. Оказывается, есть способ, позволяющий искусственно стереть память. Это одно из открытий, сделанное в лаборатории нашего коллеги, руководителя отдела нейронаук в Курчатовском институте Константина Анохина.

Когда мы вспоминаем о чем-то или попадаем в ситуации, напоминающие нам о чем-то, то память об этом событии, если оно ключевое, не расплывчатое, а очень конкретное, становится доступной для стирания, что экспериментально очень убедительно показано на всех животных, от моллюсков до человека. Память можно заблокировать, если заблокировать синтез соответствующего белка, а без белков новая память не образуется, и вы на следующий день ничего не вспомните.

Сейчас ведутся очень интенсивные исследования этого феномена — он дает подход к самым основам того, что такое память, как ее можно изменить, как она записывается, точнее, как она формируется. Хотя «формирование памяти» и «извлечение воспоминаний из памяти», я считаю, термины довольно неубедительные.

— А почему?

— Термин «извлечение» идет от самой старой теории памяти, еще от Пифагора. Есть бочка, куда складываются глиняные таблички с клинописью: таким образом в процессе обучения формируется некий каталог, из которого по мере надобности извлекается информация, которую надо вспомнить. Но ничего подобного даже близко нет в нервной системе. Процесс записи и воспроизведения памяти скорее напоминает голографию. Голографическую пластину можно разрушить на семьдесят процентов, но возможность воспроизведения изображения все равно сохраняется. Но и голографическая теория памяти отражает только то, что мозг пластичен и может действительно по частям воспроизвести целое. Как на картине Пикассо мы угадываем образ по каким-то линиям. Правда, каждый угадывает свое, потому что память — процесс творческий.

Есть всякие оптические обманки, когда мы видим не то, что нарисовано, а каждый свое. Исследование памяти частично затруднено именно тем, что для каждого этот процесс уникальный. И каждый раз, вспоминая, мы заново порождаем вспоминаемый образ и заново его запоминаем, в результате происходит регенерация всей ситуации в памяти. Каждый раз мы изменяем ее содержание, изменяем, изменяем… Мы все знаем: если много раз рассказывать об одном и том же событии, а потом сравнить первоначальный рассказ и тот, что будет воспроизведен через несколько лет, то они будут если не совершенно, то во многом разные. Что-то мы додумываем или, наоборот, теряем. Известен эксперимент, когда художников попросили по памяти нарисовать какой-то образ, а потом, не показывая первый вариант, нарисовать его вновь и вновь — например, несколько раз через каждые двадцать пять дней нарисовать одну и ту же египетскую кошку, у которой очень характерный силуэт. Художники считали, что рисуют ровно одно и то же: они же помнят. Но, сравнивая рисунки, можно было увидеть все увеличивающиеся различия.

— Традиционно считается, что каждый участок мозга за что- то отвечает и мозг можно разделить на участки, управляющие теми или иными функциями, в том числе памятью. При этом из некоторых исследований последнего времени складывается впечатление, что в процессе запоминания участвует весь мозг. Все- таки мозг функционально разделен или функционирует как целое?

— Это одна из самых сложных проблем физиологии мозга. С одной стороны, есть локализация. Потому что проводящие пути — отростки нервов, например сенсорные, идут в определенную область мозга. Зрительные, например, поступают в затылок. И именно в соответствующем участке мозга происходит обработка и запоминание соответствующей информации. Но существует и возможность динамической локализации функции. Оказывается, другие части мозга при необходимости берут на себя функции поврежденных участков. Это явление впервые обнаружил нейропсихолог Александр Романович Лурия, работая с пациентами с различными поражениями мозга. Его исследования получили мировое признание. Он показал, что локализация функций может смещаться.

Сейчас наш институт разрабатывает совершенно новый подход, основанный на обратной связи, к компенсации каких-то патологий. Известно, что энцефалограмма снимается при помощи поставленных на мозг электродов. Оказалось, эти электрические сигналы можно использовать для управления внешними объектами. Например, если у человека полностью поражено левое полушарие, то правая рука у него парализована. На нее закрепляют экзоскелетон, сервомоторчики которого управляются сигналами энцефалограммы, полученными от правой, неповрежденной части мозга. И человек просто смотрит на экзоскелетон и пытается заставить его двигаться. И через какое-то время, не очень большое, буквально через часы, какие-то движения ему удаются все лучше и лучше.

То есть представительство парализованной руки появляется в совсем иной области мозга: рука-то есть, механизмы-то есть, не работает лишь «привод». А это означает, что в мозгу образуются какие-то новые пути. Создав новую обратную связь от правой руки на левое полушарие, мы просто помогаем природе. А мозг запоминает новый характер связи. Мы надеемся, что это будет совершенно новый принцип реабилитации, использующий базовые фундаментальные механизмы работы мозга.

— И ум, и память нужны человеку, чтобы в каждой новой жизненной ситуации, используя опыт прошлого, принимать какие- то решения. А как работает мозг, когда человек принимает решения?

— Моя кандидатская 1977 года называлась «Нейроны, принимающие решения», так что работа мозга по принятию решений — это предмет моих многолетних исследований. В человеческом мозгу это устроено достаточно сложно, но процесс принятия решений можно изучать и на низших животных. Я занимался этим на моллюсках. У них есть нейроны, очень крупные, которые управляют процессом втягивания щупальцев при внешнем воздействии. Моей задачей было понять, где принимаются решения. Оказалось, это происходит не в этих нейронах, что было очень неожиданно. Оказалось, в мозгу есть центры, отдельные клетки, их немного, но они есть у человека, у других животных, которые получают информацию абсолютно от всех нейронов, и это и есть центр принятия решений. Более того, они еще подвержены гормональному влиянию. Эти гормональные влияния могут моделировать уровень реакции, от нуля до единицы, которая и определяет поведение. Эти результаты я изложил еще в 1978 году в своей статье «Концепция команды нейронов». И с тех пор все работают по этой модели.

— То есть в мозгу существует какая- то иерархия нейронов?

— Совершенно точно. Один рецептор реагирует только на то, что приходит к нему, остальное его не касается. Нейроны, принимающие решения, расположены глубоко в мозгу, потенциально к ним может поступить абсолютно любая информация, возникающая в ходе обучения. Но чтобы она поступала, в мозгу должен сформироваться соответствующий новый путь, что и происходит, если это нужно для выживания. А такое понимание возникает при неоднократном соответствующем воздействии. Нейроны, ранее не получавшие информацию, после обучения начинают ее получать.