Разум VS Мозг. Разговор на разных языках - Роберт Бертон

Безумные предположения

С того момента, как я прочел о возможностях слизистой плесени решать задачи поиска пути, меня преследовала идея, что человеческий разум так же обладает биологически опосредованным групповым компонентом. Когда я смотрел на косяк рыб, устраивающих воздушное шоу, стаю скворцов, группу китов, дружно бьющую хвостами по воде, чтобы загнать и оглушить свой обед, я не переставал размышлять о том, не стоят ли подобные механизмы за предвзятой политикой, корпоративным жаргоном, групповым конформизмом и нежеланием принимать новые идеи, даже героическим поведением, например отрядов сопротивления во Второй мировой войне. Если мы не отличаемся коренным образом от всего остального животного мира, то более чем вероятно, что мы обладаем сходными базовыми биологическими механизмами.

В то же время маловероятно, что эти механизмы могут точно объяснить конкретные примеры человеческого поведения. Если бы мы обнаружили повышенный уровень серотонина в мозге зрителей на рок-концерте, мы по-прежнему могли бы только догадываться о стоящих за ним причинах. Сложность человеческой нервной системы и человеческого опыта не позволяет найти абсолютно надежный способ выявления возможных причинных факторов. Как мы можем видеть из спора о насилии на телевидении, люди, в отличие от одноклеточной слизистой плесени или саранчи с ее крошечным мозгом, не подчиняются точному плану поведения, выстроенному на основе вариаций единственной переменной. Даже если бы мы обнаружили на задней поверхности наших ног волоски, поглаживание которых способствует синтезу серотонина в мозге, мы бы не знали, является ли поглаживание непосредственной причиной повышения уровня нейромедиатора. Возможно, поглаживание ног участника исследования снимает у него зуд или вызывает приятные воспоминания, которые, в свою очередь, повышают уровень серотонина.

Рискуя показаться отъявленным нигилистом, скажу, что существует второе важнейшее препятствие в изучении биологии, стоящей за групповым поведением: фундаментальный недостаток знаний о функционировании мозга на клеточном уровне. Уже более 200 лет нам известно, что существуют два основных типа клеток мозга: нейроны, которые являются субстратом нашего мышления, и еще какая-то иная нервная ткань. Эта ткань – глиальные клетки (от греческого слова «γλία» – клей, поскольку долго считалось, что эти клетки скрепляют мозг) – может быть, одного или нескольких видов. Один вид – олигодендроциты – отвечает за создание изоляции (миелиновых оболочек) вокруг нервных волокон (аксонов). Другой – астроциты – неразрывно связан с нервной функцией, поскольку обеспечивает питание, клеточную регуляцию и даже контроль над кровеносными сосудами, участвующими в микроциркуляции крови в мозге. Еще совсем недавно считалось, что нейроны осуществляют мышление, тогда как глиальные клетки поддерживают структуру, обеспечивающую нормальное функционирование звездчатых нейронов. Но такой взгляд на глиальные клетки может подвергнуться радикальному пересмотру.

Немного истории: в конце XIX века испанский нейробиолог и лауреат Нобелевской премии Сантьяго Рамон-и-Кахаль разработал элегантные методы окрашивания, позволившие в деталях рассмотреть наши нейроны и их соединения. Многие считают Кахаля отцом современной нейробиологии. Ему приписывается популяризация господствующего до сих пор убеждения, что нейроны являются субстратом нашего мышления – так называемая «Нейронная Доктрина». Этот взгляд в дальнейшем укрепился благодаря технологическому развитию 1930-х: отделение гигантского аксона кальмара, достаточно большого, чтобы его можно было изучать с помощью электрических воздействий, используя внутриклеточные регистрационные электроды. В середине 1940-х британские ученые Алан Ходжкин и Эндрю Хаксли определили природу передачи нейронных импульсов – электрический биопотенциал, который перемещается по всей длине нерва и приводит к выбросу нейромедиаторов в синаптическую щель. Их работа, также получившая Нобелевскую премию, стала фундаментом для современного понимания работы нервной системы.

Между тем глиальные клетки были обделены вниманием, хотя они составляют половину объема мозга взрослого млекопитающего и как минимум настолько же разветвлены. Более трудные для исследования, они оставались на задворках нейробиологии. Это продолжалось до 1960-х, когда стало известно, что астроциты тоже обладают биопотенциалом. Затем выяснили, что как нейроны, так и астроциты реагируют на выбросы нейромедиаторов. Совсем недавно обнаружили, что астроциты могут также создавать кальциевые волны, распространяющиеся по области, в сотни раз превышающей по размеру астроцит-источник. Хотя у астроцитов нет собственных синапсов, значительный процент их концевых пластинок (до 30 000 на астроцит) приближен к нейронным синапсам. Все качества, необходимые для воздействия на передачу нервных импульсов, присутствуют. Но участвуют ли они в процессах познания?

Вердикт по-прежнему не вынесен. Некоторые специалисты уверены, что астроциты не играют роли в познавательных процессах. Другие – что они участвуют в реализации познавательных функций, но не уверены в степени их вклада. Кто-то избегает давать определенный ответ. В 2008 г. Кен МакКарти, исследователь из Университета Северной Каролины, написал, что «астроциты активно участвовуют в обработке информации в мозге» [129]. Год спустя его следующий эксперимент не смог предоставить убедительного доказательства в пользу глиального воздействия на нейроны, заставив МакКарти усомниться в своих прежних утверждениях. Те, кто не скрывает своего энтузиазма, полагают, что глиальные клетки являются важнейшим фактором генерации наших мыслей. По словам нейробиолога из Университета Висконсина Эндрю Куба, автора книги «The Root of Thought: Unlocking Glia»[40] [130], «именно астроциты контролируют нейроны, а не наоборот». Куб подозревает глию во всем, от снов до воображения. Из его последнего интервью в Scientific American: «Очевидно, что астроциты вовлечены в процессы на уровне коры мозга, но важнее сейчас ответить на следующие вопросы: наши мысли и воображение следствие совместной работы астроцитов и нейронов, или наши мысли и воображение – прерогатива исключительно астроцитов?» [131].

Размер действительно имеет значение?

Чтобы подкрепить свое утверждение, Куб обращается к предшествующим нейроанатомическим исследованиям плотности клеток в мозге. В 1960-е установили, что глиальные клетки составляют около 90 % от всей массы мозга. Куб рассматривает это наблюдение в качестве источника распространенного мифа о том, что мы используем только 10 % нашего мозга. Поскольку мы склонны придавать важность размеру и количеству в духе «чем больше, тем лучше» и «хорошего должно быть много», Куб намекает на то, что чем больше глиальных клеток, тем выше вероятность, что они играют основную, а не поддерживающую роль. Но исследования по определению количества клеток – и, таким образом, как подразумевается, потенциальной важности глиальных клеток – дают широкий разброс результатов. По крайней мере, одно из ранних исследований предполагало 50-кратный перевес массы глиальных клеток над массой нейронов [132], тогда как новые методы приносят новые результаты. Исследование, опубликованное за шесть месяцев до появления интервью Куба в Scientific American в 2009 г., утверждало соотношение приблизительно один нейрон на одну глиальную клетку [133].

Так же обстоит дело и с подсчетом нейронов. Оценки их общего количества радикально различаются: от десяти миллиардов до одного триллиона [134]. Это может показаться удивительным, что в наши дни, в век техники, способной расшифровать человеческий геном, мы не можем точно посчитать количество клеток мозга, но это так. Различные методы приносят различные результаты. Трудно понять, выдержат ли какие-либо из существующих на сегодня величин проверку временем.

По словам швейцарского исследователя Андреа Вольтерра, ставки очень высоки. «Если глия участвует в передаче сигналов, то выходит, что процессы в мозге на много порядков сложнее, чем считалось прежде. Нейробиологи, которые долгое время фокусировались на нейронах, будут вынуждены пересмотреть все свои представления [135]». Но в том-то и проблема, получается, что не только не вынесен вердикт, но и судьи, похоже, зашли в тупик в попытках прийти к единому мнению о том, что делать дальше. Никто не может предложить экспериментальный подход, который был бы принят всеми в качестве потенциального источника окончательного решения о соотношении функций нервных клеток. В обзорной статье в журнале Nature в 2010 г. нейробиолог из Лондонского университета Дэвид Этвелл пишет: «Не существует простого и ясного эксперимента, иначе бы я его провел… так же как и большинство других ученых» [136].