Сантьяго Рамон и Кахал провел свою жизнь – он родился в 1852 году – смотрит вниз по микроскопу на тонкие кусочки мозга. Вы не видите многого, если не окрашиваете срезы таким образом, чтобы обнаруживались нервные клетки (нейроны) и другие клетки головного мозга. Каджал использовал метод, разработанный Камилло Гольджи, современным итальянским неврологом. Эти двое должны были стать непримиримыми врагами. Каджал почитается как великий нейробиолог, потому что благодаря внимательному наблюдению, блестящей интуиции и изысканным рисункам (Каджал был талантливым художником), он разработал идеи о мозге, его структуре, развитии и функциях, которые продолжаются и по сей день. Среди его многочисленных открытий было осознание того, что нейроны не соединяются напрямую друг с другом, но разделены пространством, которое мы теперь называем синапсом. Гольджи не согласился (он был неправ); но они были награждены Нобелевской премией вместе. Кахал также полагал, что любая замена нейронов новыми во взрослом мозгу была невозможна: «Во взрослых центрах нервные пути – это нечто фиксированное, закончившееся, неизменное. Все может умереть, ничто не может быть возрождено ». Это то, чему меня учили в качестве студента-медика в 1960-х годах.
Удивительно, но это не совсем так (Каджал не часто ошибался). В мозге взрослого человека есть две или три области, где образуются новые нейроны, а один из них – гиппокамп. Гиппокамп необходим для определенных форм памяти. Эпизодическая память – это то, что позволяет вам, в некоторой степени, вспомнить, что вы делали в свой последний день рождения – своеобразное внутреннее видео. Это также позволяет вам найти свой путь к знакомым местам, потому что вы изучаете маршрут. Если гиппокамп поврежден, так же, как и эти функции. Есть сообщения, что лондонские таксисты, которые проводят около двух лет, изучают маршруты по Лондону («знания»), имеют больше, чем обычные гиппокампы, и что они становятся все больше, когда они узнают больше маршрутов. Но гиппокамп также очень подвержен повреждениям. Например, короткий период нехватки кислорода, который может не повлиять на большую часть мозга, может серьезно повредить гиппокамп. Существуют токсичные вещества, которые разрушают нервные клетки: гиппокамп необычайно чувствителен к ним. Это общий источник эпилепсии, один из результатов повреждения головного мозга.
Гиппокамп продолжает создавать новые нейроны на протяжении всей жизни. Это было впервые обнаружено у крыс, и, как вы можете себе представить, в то время не верили. Теперь установлено, что это происходит у многих других видов, включая людей (хотя они делают их гораздо меньше, чем крысы). Создание новых нейронов, если они должны быть эффективными, не просто. Должна быть популяция стволовых клеток – их называют «предшественниками», потому что, в отличие от настоящих стволовых клеток, они, по-видимому, способны создавать нейроны или подобные клетки. Это только начало: новые нейроны должны делать длинные процессы (аксоны), которые позволяют им общаться с другими нейронами, и эти аксоны должны найти свой путь к правильному месту назначения, в противном случае цепи мозга будут скремблированы. Это происходит правильно во время развития головного мозга, но в основном оно останавливается в зрелом возрасте. Взрослый гиппокамп продолжает это – новые нейроны находят свое предназначение. Это потрясающе.
Очевидные вопросы: почему это происходит в гиппокампе и что это означает для его функции? Вы можете подумать, что ответ на первый очевиден: если гиппокамп настолько уязвим для урона, то ему нужен способ исправить себя. Хорошая идея … но неудобный факт заключается в том, что именно такие нейроны в гиппокампе настолько восприимчивы, и это не они заменяются, а другие, которые не так чувствительны. Один из способов изучения функции новых нейронов – остановить их формирование экспериментально. Это оказывается довольно сложным, не причинив другого ущерба и, таким образом, усложняя интерпретацию. В этих экспериментах много разногласий, и реальный ответ на второй вопрос: мы пока не знаем наверняка, хотя было множество предложений.
Мы знаем, что скорость образования новых нейронов может быть изменена. Напрягите животное или дайте ему высокие дозы связанного со стрессом гормона кортикостерона (кортизола у людей), и гиппокамп практически прекратит создавать новые нейроны. С другой стороны, упражнения или лекарства, которые используются для лечения депрессии (СИОЗС, такие как Прозак), значительно увеличивают его. Это привело к предположению, что именно поэтому эти препараты могут быть полезны при депрессии и что, возможно, новые нейроны гиппокампа участвуют либо в депрессии, либо в результате выздоровления; но эти идеи далеко не установлены. Таким образом, не только гиппокамп создает новые нервные клетки, этот механизм чувствителен к внешним событиям, особенно к стрессу. Кажется, образ жизни отразился на том, что происходит в гиппокампе
Действительно захватывающий аспект заключается в том, что есть часть мозга, которая, вопреки тому, что думал Кахал и все остальные, может возродиться. Что особенного в гиппокампе? Если бы мы могли это выяснить, у нас был бы способ стимулировать другие части мозга, которые обычно не восстанавливаются, чтобы начать создавать новые нервные клетки после повреждения – например, инсульт. Гиппокамп дал нам надежду, может быть, ключ к замку, а также изменил наши представления о мозге, который мы теперь знаем, гораздо пластичнее, чем мы когда-то думали.
Камилло Гольджи никогда не признавал, что ошибался в связях между нервными клетками, а оба игнорировали друг друга на церемонии Нобеля. История провозглашает Каджала победителем, но Гольджи не забыт. Есть несколько сотовых структур, названных в его честь. По иронии судьбы один из них (аппарат Гольджи) делает небольшие пузырьки, которые высвобождаются в промежутки между нервными клетками, которые, по мнению Гольджи, не существовали.
Теперь мы можем представить себе время, когда можно восстановить повреждение головного мозга. Время, когда после инсульта, который повреждает часть мозга, которая контролирует, скажем, движение, мы можем пересадить некоторые клетки-предшественники в поврежденную область вместе с соединениями, которые восстанавливают их способность развиваться в функциональные нейроны и находят свой путь к их правильное назначение. Затем, возможно, через несколько месяцев поврежденные пути будут – даже частично – отремонтированы, и паралич разрешится. Если это происходит во взрослом гиппокампе, это может произойти в другом месте мозга. Это далеко, наверное (предсказания всегда неопределенные), но однажды Каджал, к счастью, может оказаться слишком пессимистичным. Ни в коем случае это не уменьшило бы его репутацию одного из величайших нейробиологов.
Позволяя нашему воображению летать дальше, возможно, будет время, когда мы сможем исправить неисправные цепи в мозге путем разумной активации новых нейронов и их связей. В частности, речь идет о таких расстройствах, как шизофрения. Основная причина этого состояния неизвестна, но, по-видимому, это связано с аномальной активностью мозга с раннего возраста. Если это связано с ростом неправильных связей, то исправление их новыми нейронами и их связями может облегчить постоянные и пожизненные формы этой серьезной болезни. Таким образом, открытие новообразованных нейронов в гиппокампе, которое так долго неизвестно, может привести к тому, что мы будем рассматривать некоторые из наших самых разрушительных и распространенных болезней. Новые методы лечения крайне необходимы. Эти маленькие стеблеподобные клетки в гиппокампе, так долго неоткрытые, дали нам новую надежду в этой очень сложной и важной области.
