Гений места

Первый день моей работы в Институте Солка в 1995 году как раз совпал с похоронами его основателя – тот скончался 23 июня 1995 года. Похороны проходили в знаменитом внутреннем дворе, в центре которого несет свои воды «River of life» – река жизни. Перед гостями расстилался простор Тихого океана. Звучало множество речей, но подлинное завещание ушедшего заключалось не в словах. Для меня, молодого ученого, который на самом деле попал сюда благодаря большой удаче, этот эпизод при поступлении в институт был окрашен странной печалью, но при этом нес в себе огромную мотивацию. Солку было восемьдесят лет. Он управлял институтом до конца своих дней. В последние годы работал над вакциной против ВИЧ. Когда я своими глазами увидел эти стены и услышал речи, которые произносили присутствующие, мне подумалось, что Солк был правильным человеком в правильном месте. Так выглядят счастливые жизнь и старость.

Может быть, это просто совпадение, но именно здесь, в самой благотворной и стимулирующей обстановке, какую только может вообразить себе биолог, нам – мне и моему коллеге Гансу Георгу Куну – пришло в голову проверить, как влияет на нейрогенез взрослых обогащенная среда. Я склонен думать, что это не случайность, но, возможно, оглядываясь назад, идеализирую ситуацию. Как хорошо было бы позволить себе поверить в это: может быть, именно то место, где вдохновением гениального ученого была создана идеальная для развития науки обстановка, и навело нас на мысль, что мозг способен изменяться в результате пребывания и активной деятельности в подобной стимулирующей среде, а в данном конкретном случае такой опыт может даже вызвать образование новых нервных клеток.

Обогащенная среда стимулирует нейрогенез взрослых

Мы обнаружили, что мыши, пребывающие в так называемой обогащенной среде (в данном случае не в институте с видом на океан, а всего лишь в более просторной клетке, где было больше таких же животных, игрушек и лабиринтов, которые мы постоянно перестраивали), во взрослом возрасте демонстрировали более активный нейрогенез в гиппокампе (см. рис. 11 на вклейке)^{33}. С одной стороны, в определенной мере положительный результат дополнял фундаментальное открытие Лиз Гульд, согласно которому стресс снижает нейрогенез, с другой – это было первое робкое свидетельство того, что гиппокампальный нейрогенез взрослых действительно для чего-то нужен и может иметь значение для деятельности мозга. До демонстрации соответствующих функций все еще предстоял долгий путь, но, раз нейрогенез регулируется опытом, это отчетливо указывало на то, что первый может быть полезен для формирования второго. Подобные выводы следует делать с большой осторожностью, но вдохновляться ими не запрещено.

В рамках своего первого проекта в лаборатории Гейджа я хотел и должен был показать, что в гиппокампе мыши вообще есть нейрогенез взрослых. На тот момент это было доказано только для крыс, но крысы большие и дорогие, а их генетика сложнее поддается исследованию. Во многих отношениях мыши – более удачная модель (хотя и не всегда). Но в своих опытах я, тогда еще не понимая этого, допустил некоторые ошибки. Мне казалось, что я в точности воспроизвел метод БДУ, который был не открыт, но доработан Гансом Георгом Куном для широкого применения и который служил нерадиоактивным вариантом методики, использованной Джозефом Альтманом. Поначалу мы обнаружили, что у мышей, по-видимому, нейрогенез взрослых очень ограничен. Собственно, его почти не было. Это нас расстроило.

Помню, как мы сидели в лаборатории и обсуждали, нельзя ли каким-то образом немного усилить слабый нейрогенез. Может быть, у наших мышей просто слишком скучная жизнь, и этот процесс у них как будто спит. В принципе, это была очень зрелая гипотеза, в конечном итоге сыгравшая большую роль, но впервые она прозвучала в порядке послеобеденной болтовни. Ну ладно, подумали мы, тогда предложим нашим мышкам нечто большее и посадим их в более просторные клетки с более увлекательной и разнообразной жизнью. Мы снова использовали метод Куна, чтобы маркировать новые нейроны, но теперь, опять же не понимая этого, все сделали правильно.

Никогда не забуду, как я положил под микроскоп первый обработанный препарат мозговой ткани. Это было совершенно будничное действие. Я только что закончил покраску, и меня давно уже ждали на дне рождения коллеги. Я хотел только быстренько убедиться, что все получилось. Вечеринку я в итоге пропустил, коллегу пришлось поздравить позже. И все это из-за того, что под микроскопом я увидел много-много новых нервных клеток. Так значит, мыши все же способны к нейрогенезу взрослых! Но это было еще не все. Мне быстро стало ясно, что препараты, на которые я смотрел, делятся на две группы: одни демонстрировали высокий уровень нейрогенеза взрослых, а другие – очень высокий.

Чтобы правильно проанализировать такой эксперимент, используют слепой метод. Это значит, что по кодовому номеру на предметном стекле, которое кладут под микроскоп, невозможно понять, что на нем за препарат: ткани мыши, которая жила в обогащенной стимулами среде, или контрольного животного из обычной клетки. Так делают, чтобы исследователь в процессе анализа не мог сознательно или бессознательно принять желаемое за действительное и каким-то образом исказить результаты. Но я еще не подготовил препараты для слепого анализа, потому что просто хотел убедиться на нескольких из них, что окраска в принципе получилась. Мне бросились в глаза незаклеенные подписи на предметных стеклах: у животных из обогащенной среды было больше новых нейронов. Опыт стимулирует нейрогенез взрослых! Это внезапное осознание поразило меня. Нейрогенез взрослых регулируется опытом! Он составляет «какую-то» часть взаимосвязи между структурой и функцией. Что-то похожее на то, что было у птиц Фернандо Ноттебома, но в другом участке мозга, который у мышей (как и у всех млекопитающих, а значит, и у человека) отвечает за обучение и память и играет определенную роль в так называемых высших когнитивных функциях.

Несмотря на радость внезапного и тем более мощного прозрения, мне еще предстояло использовать слепой метод, чтобы правильно обсчитать результаты и представить свои сильные впечатления в виде надежных чисел. Однако разница между двумя группами была настолько очевидной, постоянной и большой, что это действие не принесло новых результатов. Тем не менее оно было необходимо, хотя высокой объективности в сложившихся обстоятельствах противостоял психологический эффект «эврики».

Этот результат мы впоследствии подтвердили множеством экспериментов, где слепой метод корректно применялся с самого начала, и сегодня точно знаем, что предвзятость в этом первом опыте не исказила данных настолько, чтобы это заслуживало упоминания. Препараты из обеих групп просто слишком сильно отличались друг от друга.

В принципе, с тех пор вся моя работа – это попытки разобраться в том первом результате. Что здесь, собственно, произошло? Как образ жизни регулирует развитие нейронов, как это устроено? Но вдохновение, которое я испытал тем летним вечером 1996 года, не оставило меня до сих пор. Восторг не ослабел. Мы тогда не занимались нейрогенезом взрослых, а разрабатывали что-то для практического применения, которое должно было принести материальную выгоду, или пытались совершить прорыв в медицине. Этот поворотный эксперимент родился в результате того, что мы мимоходом, в порядке развлечения высказали некую гипотезу, а она в итоге оказалась куда удачнее всего, что мы до этого тщательно продумывали и планомерно пытались реализовать. А что, если? А что, если обогащенная среда усиливает нейрогенез взрослых?

Для таких сумасшедших экспериментов – особенно с позиций нашего времени – требуется определенная свобода действий.

Наши результаты стояли в ряду других исследований «пластичности» – способности мозга изменять форму, и на тот момент мы были слабо знакомы с литературой по этой теме. Мы первыми выявили зависимую от деятельности пластичность на уровне самих нейронов (а не только соединений между ними), но, чтобы соответствующим образом расширить (или сузить) это понятие, был нужен гораздо более подробный контекст, иначе все это звучало неубедительно. Так вся история могла бы остаться лишь любопытной заметкой на полях.

4

Развитие и пластичность