Тайны двух полушарий раскрывает молекула

Олег Александрович Крышталь — крупнейший отечественный нейрофизиолог, академик Национальной академии наук Украины, член Европейской академии, член-корреспондент Российской академии наук, лауреат Государственной премии СССР.

Родился в 1945 г. в Киеве. После окончания вуза пришел в Институт физиологии им. А.Богомольца НАН Украины, где ныне занимает должность заместителя директора и заведующего отделом клеточной мембранологии. Всю жизнь занимается физиологией и биофизикой мембраны нервных клеток, а также механизмами связи между ними — синаптической передачей. Открыл два из трех основных типов рецепторов боли. Его называют самым цитируемым в мире украинским ученым.

…Яркие пучки света, похожие на салют, то и дело вспыхивают на темном экране монитора. Какие-то участки остаются темными, другие «взрываются» — сначала мы видим множество огней, которые постепенно гаснут, а затем вновь загораются, словно перемигиваются друг с другом. Так выглядит на мониторе компьютерного томографа работа мозга. Человек подумал: «Неплохо бы попить чайку!» — и мозг тут же «отсалютовал» вспышками активности в нескольких зонах коры головного мозга. Или же школьник делает уроки: каждое задание — новые вспышки.

О мозге мы знаем сегодня не так уж мало. Неплохо представляем, как работает нервная клетка. Нашли микроучастки, отвечающие за счет, за различение конкретных и абстрактных слов, за сон и бодрствование, голод и насыщение, за страх и музыкальный слух, определили области, «курирующие» психические функции и так далее. В общих чертах ясен механизм запуска эмоций. Почему, к примеру, один человек с ними справляется, а другой не может избавиться от однотипных переживаний? Оказалось, у первого изменения обмена веществ в мозге, связанные, скажем, с горем, компенсируются изменениями обмена веществ в других мозговых структурах. У второго же такая компенсация нарушена. Мы можем своими глазами наблюдать, как происходит процесс мышления, закладывается информация в память. Но многое по-прежнему остается неизвестным. По какому пути идет современная наука, изучающая наш главный «компьютер», — нейрофизиология?

…И никаких «семи печатей»

— Сегодня уже нельзя рассуждать о нейрофизиологии отдельно, — уверен заведующий отделом Института физиологии им. А.Богомольца НАН Украины академик Олег Крышталь, — нужно говорить о биологии целиком. А она вступила в новый, исторический этап своего развития. Достижения генной инженерии ведут к синтезу практически всех ее направлений: от зоологии до физиологии, включая биофизику, биохимию и так далее. Речь идет вот о чем. Живой организм — это многоклеточная система, в каждой клетке которой есть копия генетического материала, образовавшегося в момент оплодотворения. Но клетки разные, каждая выполняет свою собственную функцию, в каждой активирован свой комплекс генов, своя часть той «библиотеки», носителем которой является каждый из нас. При этом существует огромный перекрест генов, работающих, скажем, в печени и в мозге, в клетках желудка и в мозге и так далее. С этим и связан синтез-подход. То есть сейчас биология превратилась в огромную машину по созданию дифференциальных «библиотек». Для каждого органа, каждого типа клеток создаются «библиотеки» работающих там генов, и люди потенциально получают доступ ко всем молекулам, которые участвуют в строительстве и жизнедеятельности организма.

— Все так прозаично. А как же тайны, скрытые за семью печатями?

— Говорить о том, что что-то там за семью печатями, — уже нельзя. Никаких семи печатей нет, не осталось даже и одной. Мы вышли на новую, совершенно фантастическую дорогу.

— Неужели не осталось никаких тайн?

— Неизвестного очень много. Но тайна — это нечто непостижимое. Образно можно представить себе ворота с печатями, снять которые мы не можем. Так вот, биология не видит сейчас таких ворот с печатями. Позже они могут появиться.

— Олег Александрович, сегодня научные открытия дают возможность лечить болезни, еще полтора десятилетия назад считавшиеся неизлечимыми, корректировать поведение людей, влиять на память, качество обучения и так далее. Что ждет нас в ближайшем будущем — развитие сверхвозможностей, создание биороботов? Вон английский профессор Уорвик собирается с помощью имплантанта объединить мозг человека и компьютер.

— О чем бы вы ни спросили, на все будет положительный ответ. Сейчас говорить о перспективах, извините, смешно. Человечество совершило революцию — расшифровало молекулу, из которой оно сделано. Люди как бы попали на новую планету, на которой куда ни пойдешь — везде много нового и интересного. Страшно и потрясающе! Если сейчас начинают выращивать органы, то соответственно представьте, что можно делать с мозгом. Что угодно. Уже есть методики обновления погибших участков мозга. Скоро их будут просто заново выращивать.

— А целый мозг?

— Все возможно. Но лишь в том случае, если человечество будет развиваться такими же темпами, как на протяжении последних ста лет. За это время люди узнали о себе и окружающем мире в тысячу раз больше, чем за всю свою предыдущую историю.

Почему женщины умнее мужчин?

Нервные клетки отсылают свои «приказы» в виде электрических импульсов. При этом волокна, по которым проходят эти импульсы, напрямую не соприкасаются с клетками-«исполнителями». Между ними и нервными окончаниями находится пространство — синаптическая щель. Место контакта нервного волокна с клеткой именуется синапсом. Передача нервного импульса похожа на посылку телеграммы: сначала действует ток, бегущий по нервному волокну, потом готовится «письменное сообщение», которое передается через синаптическую щель с помощью химических веществ, и только потом клетка-исполнитель получает «приказ».

— Мозг — лидер по потреблению энергии, — поясняет Олег Александрович. — Он «забирает» более 20% той, которую вырабатывает тело. Это количество энергии потребляется постоянно: независимо от того, думаем мы сейчас сознательно или нет, в мозге происходит колоссальная работа. Каждую секунду возникают миллиарды нервных импульсов, несущих информацию внутри клеток по их отросткам. Доходя до конца отростка с помощью уже другого механизма — синаптической передачи, она передается на соседние нейроны, которые сами по себе являются потрясающей по сложности вычислительной машиной. Главный фокус мозга — сочетание потрясающей стабильности и не менее потрясающей пластичности. Тысячи миллиардов, триллионы контактов между клетками имеют поразительное свойство стабильности, проявляющееся в памяти. Память как бы «зашита» в этих связях. Поэтому есть вещи, которые мы помним всю жизнь. Мы живем, и все молекулы нашего тела в течение жизни многократно меняются, за исключением отдельных элементов скелета. А память остается. Как это ни парадоксально звучит, но мозг и память сохраняют себя не как что-то стабильное, а как динамическая система, которая сама за собой следит, сама себя настраивает и перестраивает.

— Сколько в этой системе врожденного, а сколько приобретенного?

— Мозг в гораздо большей степени зависит от нас, чем мы об этом думаем. По сути дела, это tabula rasa, которую предстоит заполнить. Как только младенец открыл глаза и посмотрел на мир, даже самые мелкие отличия (например, смотрит он на окно слева или справа) будут создавать мозг по-разному. У меня дети — однояйцевые близнецы, два генетически одинаковых человека. Но они совершенно разные по характеру, по выражению лица, поэтому я различаю их достаточно легко. В мозгу, конечно, есть и кое что от предков. Когда говорят, что, накурившись марихуаны, можно попадать в иные миры, представлять себя до рождения, то это совершенная профанация того неоспоримого факта, что в нас встроена система, поясняющая, как воспринимать мир. Образы, возникающие в сознании, человек интерпретирует в соответствии с этой системой.

— Но, наверное, ни в каких снах мужчина не сможет думать так, как женщина. Я читала, что мозг женщин имеет на 15% больше клеток в тех участках, которые контролируют планирование, память, суждения и осознание собственной личности.

— Да, мозг мужчины и женщины различен, мы с вами думаем по-разному. У вас два полушария мозга соединены в четыре раза большим количеством связей, чем у меня.

— Почему тогда мужчины более сообразительны, чем женщины?

— Ничего подобного! Это неправда.

— Но большинство, к примеру, крупных ученых — мужчины.

— Количество женщин в науке резко растет. Я знаю многих женщин-ученых, которые гораздо более сообразительны, чем многие мужчины. Уже есть определенное количество женщин — нобелевских лауреатов.

— Нас ждет научный матриархат?

— Вполне возможно. Иногда мне кажется, что так оно и должно случиться. Потому что у женщин в принципе более упорядоченный ум. Мужчины на протяжении миллионов лет воспитывались как охотники и защитники. А сейчас охотиться не на кого, физическая защита в современном обществе нужна лишь в исключительных случаях. Необходимы другие качества. Женщин, по-видимому, ждет большое будущее.

— Окончательно мозг человека формируется в первые годы жизни?

— Частично это действительно так. Но вот вам факт. Кора головного мозга — вместилище памяти и сознания. При всей своей вычислительной мощности, эта система так же доступна для совершенствования путем упражнений, как и мышцы тела. Как культуристы накачивают мускулы, так и мы можем увеличивать количество синаптических контактов между клетками, повышать способности нашего мозга.

Вот курьезный пример. Есть участок мозга, называемый гипокамп, который здорово задействован в механизмах обучения, памяти и пространственной ориентации. Интенсивная программа по изучению мозга лондонских таксистов показала, что у них гипокамп примерно вдвое больше, чем у обычных людей. Непрерывная профессиональная напряженность, вызванная необходимостью постоянно ориентироваться в лондонском «муравейнике», приводит к тому, что гипокамп увеличивается.

— Некоторые ученые утверждают, что мы используем свой мозг не полностью — всего на какой-то незначительный процент…

— Я думаю, тот, кто такое говорит, не знает, о чем говорит. Наш мозг действительно имеет безграничные возможности. Количество потенциальных связей в мозге превышает количество звезд в галактике. Да что там звезд! Количество комбинаций, которые могут приобретать связи в нашем мозге, превышает количество молекул в галактике. Поэтому разговоры о процентах или пределах — абсолютная бессмыслица. Нужно помнить только одно: каждый из нас может намного больше, чем достиг сегодня. Пределы ставит нам среда и наше социальное поведение.

…О пластичности мозга говорят и результаты других исследований. К примеру, проведенное недавно американскими учеными, которое подтвердило гипотезу о том, что при разрушении жизненно важных участков коры головного мозга — скажем, зоны Вернике, ответственной за интерпретацию чужой речи и формирование основного замысла высказываний самого человека после инсульта, — их функция может передаваться другим областям. Таким образом, «второстепенных» участков коры не существует — просто многие находятся как бы на «скамейке запасных». Сегодня даже ведутся отдельные работы по «перевоспитанию» нервных клеток: ученые пытаются стимулировать одни нервные клетки выполнять работу других, которые уже нельзя восстановить. В принципе, это естественный механизм: если травма мозга произошла у ребенка, то его нервные клетки «переучиваются» самостоятельно. У взрослых же для этого нередко приходится применять специальные методы.

Нервные клетки восстанавливаются!

— Британские ученые утверждают, что с помощью современных томографов можно определить, когда человек лжет, а когда говорит правду. Было показано, когда человек лукавит, в коре головного мозга активируются одни и те же участки. То есть современные компьютерные томографы можно использовать в качестве детектора лжи?

— Да, никаких проблем. Хотя человек невероятно хитрое создание: «штирлицы» нового поколения могут обманывать и томографы.

— Произвольно изменять электромагнитные излучения отдельных зон мозга?

— Почему бы и нет? Это на самом деле далеко не запредельная задача.

— По некоторым данным, после 40 лет у человека резко ускоряется деградация мозга, а после 50 — нейроны усыхают и сокращается объем мозга. С 25 до 65 лет способность усваивать новый опыт снижается в среднем на 35%. До какого возраста человек способен учиться?

— Все время. Замечательный пример — мой учитель и друг Николай Амосов. Он учился и работал до последнего момента, хотя ему было уже за 80…

— Говорят, когда человек перестает напрягать мозг, у него начинают развиваться такие заболевания, как склероз?

— Совершенно верно. У него перестают возобновляться и расти нервные клетки, которые, оказывается, растут всю жизнь. Но их рост зависит от того, какую нагрузку ты даешь своему мозгу. Расхожее мнение о том, что нервные клетки не восстанавливаются, неправильно. Они восстанавливаются, в том числе и у пожилых людей. Сейчас стало понятно, что именно пластичность мозга позволяет «поднять» людей, которые долгие годы были прикованы к постели, например после инсульта. Согласно недавним исследованиям, для этого нужно иметь силу воли и каждый день тренироваться. Каким образом, если человек лежит неподвижно? Очень просто и очень трудно одновременно — часто у таких больных не хватает именно силы воли. Необходимо мысленно каждый день по восемь часов представлять себе, что двигаешь парализованной ногой или рукой, и через несколько недель появится движение. Причем статистика возврата людей если и не полностью к нормальной жизни, то к существенному восстановлению потерь потрясающая.

— Сегодня многие увлекаются лечением различных соматических заболеваний с помощью самовнушения. Мне всегда казалось, что это чистой воды шарлатанство. Но получается, этому есть научное обоснование?

— Если речь идет о заболеваниях, имеющих генетическую природу, связанных с повреждением генома, например онкологических, то тут в лечебных свойствах силы воли я очень сомневаюсь. Когда мы говорим, что силой воли можно заставить руку работать, то имеем в виду механизмы так называемой мозговой пластичности, связанные именно с упражнениями. Ведь если думаешь, что хочешь совершить движение, то нервные импульсы бегут по соответствующим путям, и если они где-то не находят «дорогу», то структура мозга ищет обходную. При усердных упражнениях эти пути имеют свойства усиливаться, разрастаться. Все механизмы известны и понятны. Возможно, когда-нибудь станет ясно, что силой воли можно изменить геном клеток, но я бы посыпал голову пеплом, если бы узнал, что это так.

— Ученый, герой вашей книги «Гомункулус», попытался «привить» себе гениальность.

— Думаю, в будущем такие «прививки» в голову, как сделал или думал, что сделал, герой моей книги, станут реальностью. Между прочим, интересная информация. Если хочешь, чтобы твой мозг работал активно, ешь чернику. Потребляя ее в разумных, но достаточно высоких количествах, уже через две недели заметишь, что помнишь и думаешь лучше. Но это все локально. Вообще, вера — великая вещь. Вот мой герой думал, что сделал себе «прививку» гениальности, поверил, что может, и совершил открытие. Когда говорим, что вера движет горы, то уже понимаем почему. Она активирует новые пути в мозге, активирует сам мозг, и он уже сегодня умеет то, что не умел вчера. Вера — это приводной ремень для человеческого самосовершенствования.

* * *

…Человека всегда интересовало развитие сверхвозможностей, в том числе и мозга. Скажем, можно ли изменить скорость прохождения нервных импульсов? При равном уровне интеллекта один соображает быстро, а другой — вдвое или втрое медленнее. К сожалению, сегодня не существует апробированных методов физического воздействия на мозг с целью развития тех или иных способностей (допинги дают лишь кратковременный эффект). Тем не менее теоретически это возможно.

Коль есть участки, отвечающие за память, логику, счет, то не исключено, что, воздействуя на них особым образом, можно добиться интересных результатов. Как показал известный канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд, при раздражении определенных областей коры больших полушарий в памяти начинают всплывать яркие эпизоды из прошлого. При этом воспроизводятся целые картины пережитого, которые в обычных условиях человек не в состоянии вспомнить во всех деталях. Возможно, в будущем появятся специальные кабинеты, куда можно зайти и с помощью приборов «побывать» в детстве, пообщаться с теми, кого давно нет в живых, вновь пережить счастливейшие минуты жизни. В «копилке» памяти, считают немецкие ученые, хранится и вся полученная профессиональная информация. Это позволяет специалисту принимать единственно верное решение, иногда даже не понимая, как оно пришло в голову, — «экспертная система» его «компьютера» в считанные минуты сделала анализ и выдала ответ.

Не так давно швейцарские ученые обнаружили участок, раздражая который можно заставить человека видеть себя со стороны. При стимуляции такого участка у больной эпилепсией та сообщала, что чувствовала себя плавающей в кровати или падающей с высоты. При усилении воздействия женщине казалось, что она смотрит с небольшой высоты на себя, лежащую на кровати, а затем почувствовала себя невесомой и «поднялась» под потолок. Предполагается, что этот микроучасток собирает информацию из разных отделов мозга и формирует представление о том, где находится тело. Если сигналы нескольких нервов «сбиваются с пути», то мозг рисует неверную картину и человек может видеть себя со стороны.

Возможности мозга удивительны. Современные знания и технические возможности позволяют ученым творить настоящие «чудеса». Но главное — нашла научное подтверждение древняя истина: каждый может развить в себе способности или возможности, которые ему необходимы, — будь то феноменальная память или умение заново ходить. Ведь предела совершенству, как выяснилось, действительно нет!