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

В результате этой «исторической победы» нейрогенезу взрослых все же не удалось автоматически занять центральное место в нейробиологических теориях обучения. В конечном счете на протяжении десятилетий ученые отлично обходились без этой конкретной формы пластичности. Она, в общем-то, была не нужна. Теории о функциях обучения и памяти удавалось строить и без участия новых нервных клеток, и даже если нейрогенез взрослых действительно существовал, это, по-видимому, никак не сказывалось на способности старых теорий объяснить соответствующие явления. Выглядело так, как будто понятие новых нейронов ничего не меняет, потому что не объясняет ничего, что не удавалось объяснить (хотя бы примерно) ранее. Встречались исследования, подобные тому, что провел Фред Гейдж и его коллеги, но они существовали на фоне колоссального числа научных работ с обратными, противоречащими им результатами.

Однако, как я уже говорил, все это похоже на историю с ньютоновской механикой и физикой Эйнштейна и Планка. Сам по себе нейрогенез взрослых, конечно, совершенно нагляден и, если угодно, имеет вполне «ньютоновский» характер, но мозг таит в себе еще достаточно неожиданных, менее наглядных явлений, так что не стоит довольствоваться этим впечатлением. Нейрогенез взрослых нанес значительный удар по устоявшимся взглядам, и тот факт, что все шло хорошо и без него, совершенно ничего не значит. Настоящие бездны нам только предстоят. Похоже, принять данное понятие – это еще самая простая задача, но и она многим далась с трудом. Ведь для этого пришлось распрощаться со всем привычным и признать, что к началу XXI века нейронаука оказалась изучена так же мало, как физика в XIX.

Повторное открытие нейрогенеза взрослых

В 70-е годы XX века вслед за Альтманом нейрогенез взрослых пытался изучать еще один ученый, к которому больше никто не примкнул; в смысле принятия тезисов его постигла примерно та же судьба, что и Альтмана. Майкл Каплан использовал в своих работах электронную микроскопию, чтобы хотя бы ответить на полудискуссионный вопрос о том, действительно ли новые клетки были нейронами. В электронном микроскопе вместо луча света используется электронный луч. Разрешение (то есть способность действительно отображать две соседние, но различные точки как отдельные) в случае оптического микроскопа ограничено длиной волны света. Сегодня эти ограничения, которые нам диктует физика, удалось практически до невозможного расширить при помощи разнообразных трюков с электроникой и оптикой, но первоначально именно переход от светового луча к электронному позволил получить разрешение другого порядка. Стало возможно заглянуть внутрь клетки.

На электронно-микроскопическом уровне уже в 1977 году можно было более надежно отличить нейроны, чем с помощью оптического микроскопа. Каплан подтвердил работы Альтмана на гиппокампе, но самое главное, что он провел новаторские исследования нейрогенеза взрослых в обонятельной луковице – первым это явление также описал Альтман, но только благодаря Каплану оно оказалось в центре внимания и вызвало больший интерес{24}.

Несомненно, Каплан был одним из пионеров в исследовании нейрогенеза взрослых, но так и остался номером два, и в конечном итоге результаты, которых он добился, были недостаточно велики, чтобы существенно изменить восприятие данной темы и обеспечить ему блестящую карьеру. Каплан, как и Альтман, остался обижен тем, что ни его усилия, ни сам нейрогенез взрослых не оценили по заслугам. Уже в 2001 году он опубликовал в именитом научном журнале по нейробиологии статью, где осветил свой вклад и выразил разочарование{25}. Сегодня его достижения неоспоримы, но представляют скорее исторический, чем научный интерес. Ему также не пошло на пользу то, что он увлекся попытками подтвердить нейрогенез взрослых в зрительной коре, где, как мы теперь знаем, его нет.

Следующим после Каплана был Фернандо Ноттебом с канарейками, с которых я начал свой рассказ. Благодаря этому ученому о нейрогенезе взрослых узнала широкая общественность. Но не все увидели связь между его данными и сообщениями, сделанными Альтманом в 60-х, поэтому более существенная взаимозависимость, о которой на тот момент можно было только догадываться, осталась скрытой от широких кругов.

Однако Ноттебом и его коллеги не ограничивались полумерами. Они осветили явление нейрогенеза взрослых уже очень широко и подробно. Возник целый маленький мир, и едва ли какие-то вопросы остались в нем без ответа. Несколько неясно было, откуда, собственно, берутся новые нейроны. Ноттебом тоже мог лишь предполагать, что в мозге взрослых особей должно существовать нечто похожее на стволовые клетки, из которых они могли бы формироваться на протяжении жизни. Но, что касается регуляции всего процесса в целом, тут он и его коллеги выдавали результат за результатом. Мы еще вернемся к этому позже.

Часто говорят, что работы Ноттебома всколыхнули интерес к нейрогенезу взрослых и у млекопитающих тоже, но это не так. Во-первых, была опубликована лишь еще одна совершенно необыкновенная статья, вышедшая в 1988 году, – изумительный шедевр двух ученых, которые ни до, ни после того, по-видимому, активно нейрогенезом не занимались (по крайней мере, в открытую){26}. Во-вторых, неизвестно, вдохновили ли их на это певчие птицы Ноттебома. Они вновь обратились к нейрогенезу в гиппокампе взрослых крыс и поставили важный вопрос: образуют ли новые клетки систематически сеть с другими нейронами. Насколько этот вопрос лежит на поверхности, настолько же трудно на него ответить. Но гиппокамп – это особый случай, поскольку отростки нервных клеток зубчатой извилины – той его области, где находятся новые нейроны, – идут в один-единственный соседний участок (который носит несколько загадочное название CA3[19]). Конечно, это облегчает поиск связей, и вопрос, таким образом, можно было свести к тому, идут ли в этот же участок отростки (аксоны) вновь образованных клеток.

Если сильно упростить, ученые Стэнфилд и Трайс ввели в область CA3 крошечное количество красящего вещества. У красителей этого вида есть очень удобное свойство: отростки нейронов поглощают его и транспортируют в «ретроградном» направлении, то есть назад к телу клетки. Через некоторое время тело клетки, аксон которой простирается в область, насыщенную красителем, тоже окрасилось бы, несмотря на то что оно находится в зубчатой извилине, а краситель был введен в CA3.

Теперь осталось «всего лишь» доказать, что это тело новой нервной клетки, а не старой. Для этого ученые использовали меченный радиоактивным изотопом водорода тимидин. И подумать только: доказательство удалось получить. В гиппокампе взрослых особей аксоны новых нейронов, как и всех остальных зернистых клеток (так называют этот особый тип нейронов) в зубчатой извилине, шли в область CA3. Многочисленные нарекания, согласно которым нейрогенез взрослых представляет собой аномалию, утратили часть силы. Вновь образованные зернистые клетки выглядели совершенно нормально. Это еще немного приблизило ученых к тому, чтобы считать нейрогенез взрослых некоей обычной функцией. Публикации наводили на мысль, что развитие в гиппокампе просто не прекращается. Если задуматься, благодаря работе, которую провели Стэнфилд и Трайс, тема гиппокампального нейрогенеза взрослых должна была занять центральное положение в исследованиях мозговой деятельности. Тем не менее даже их удивительная статья сначала не вызвала никакого резонанса.

Ситуация изменилась в начале 90-х годов, когда Рейнольдс и Вейс впервые описали стволовые клетки в мозге взрослой особи{27} (см. рис. 9 на вклейке). Они лишь немного опередили Гейджа и его коллег с их описанием клеток-предшественниц в гиппокампе. Это был решающий шаг к признанию исследований нейрогенеза взрослых, хотя у открытия были еще более фундаментальные, далеко идущие следствия. Эффект был ошеломительным, и описание стволовых клеток в мозге взрослой особи сыграло главную роль в «революции», которую стволовые клетки произвели в 90-е годы.