Горизонты наук о мозге и интеллекте

Мы попросили лекторов всероссийской научной школы «В будущее наук о мозге и интеллекте», прошедшей в начале ноября под Москвой, поделиться с нашими читателями своим видением перспектив нейронаук, ответив на следующие вопросы:

Назовите, пожалуйста, наиболее перспективную и важную, на Ваш взгляд, проблему в области исследований мозга. Почему Вы так считаете?

Какие новые методы могут в ближайшее время перевернуть наши представления о работе мозга?

Какие исследования мозга могут в будущем изменить жизнь простого человека?

В чем, на Ваш взгляд, сильные стороны российских школ нейронаук и когнитивной науки?

Павел Милославович Балабан, докт.биол.наук, проф., зав. лабораторией клеточной нейробиологии обучения, директор Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва

Наиболее важная и перспективная проблема — формирование, хранение и извлечение памяти. Понимание на молекулярном уровне этих процессов даже в ограниченных жесткими рамками моделях может открыть пути к регуляции памяти, пониманию механизмов патологий. Если мы научимся легко метить интересующие нас индивидуальные молекулы и сможем в живой клетке проследить их «жизненный» путь, это позволит ответить на множество вопросов о механизмах пластичности мозга, по поводу которых мы сейчас только строим гипотезы и модели. Исследования репаративных возможностей нервных клеток на молекулярно-генетическом уровне и отработка технологии направленного избирательного изменения экспрессии генов в нейронах разных функциональных типов откроют новую область биомедицинских приложений.

Российскую школу нейронаук отличают аналитический комплексный подход к проблемам и традиция проводить совместные исследования, несмотря на различия в системах финансирования, и, вообще, работать невзирая на наличие или отсутствие денег.

Рита Ушеровна Островская, докт.биол.наук, проф., засл. деятель науки России, главный научный сотрудник лаборатории психофармакологии, НИИ фармакологии им. В.В. Закусова РАМН, Москва

Одной из важных, на мой взгляд, проблем в области исследований мозга является дальнейшая разработка средств коррекции его патологии. Во всем мире наблюдается значительный и быстрый рост числа людей пожилого и старческого возраста. К 2020 г. ожидается, что во многих странах лица старших возрастных групп составят 20–30% населения. Драматическим образом нарастает количество больных с острыми нарушениями мозгового кровообращения. Нарастает также число больных различными формами деменции, включая болезнь Альцгеймера. Эти обстоятельства диктуют необходимость поиска средств эффективной терапии указанных состояний.

Однако исследованиями, выполненными к настоящему времени, установлена малая эффективность терапии развитых форм подобных заболеваний. Становится очевидной также недостаточная эффективность тех видов лечения, которые направлены лишь на один из механизмов заболевания. Препараты, пригодные для терапии различных форм когнитивной недостаточности, должны отвечать, как минимум, двум требованиям: множественность мишеней воздействия и пригодность для длительной превентивной терапии. Этим требованиям в полной мере отвечают пептиды как многокомпонентные регуляторы медиаторных и сигнальных систем, характеризующиеся высокой эффективностью и низкой токсичностью. Полагаю, что не будет слишком нескромным, если я скажу, что пионерский характер исследований ноотропных и нейропротективных дипептидов, разработанных в Институте фармакологии РАМН, подтвержден не только наличием патента США, но также и статьей в журнале Fortune. Думаю, что этот факт может быть одной из иллюстраций к ответу о сильных сторонах российской нейронауки.

Другой подход в лечении нейро-дегенеративных заболеваний — это использование вирусных векторов, несущих ген пептида, способного скорректировать заболевание. Работы на животных показали, что такой метод позволяет получить хорошие результаты. Сегодня для борьбы с возрастными нарушениями памяти активно используется трансплантация нейронов и других клеток, например астроцитов, «нагруженных» генами ростового фактора. Говоря о будущих направлениях поиска средств когнитивной патологии, следует указать также на такое направление, как влияние на сигнальную систему нейрона, осуществляемое одним из следующих трех путей: усилением пресинаптического релиза глютамата, уcилением функции NMDA рецепторов и, наконец, активацией транскрипционного фактора, связывающегося с циклический АМФ (CREB).

Новый аспект воздействия на когнитивные функции состоит в учете того факта, что геном не является статическим депо генетической информации. Под влиянием внешних факторов он подвергается структурным и функциональным изменениям, которые имеют критическое значение как для нейрогенеза, так и для функционирования головного мозга во время развития и в течение всей жизни. В настоящеее время эпигенетическим механизмам, например модификации хроматина, придается все большее значение. Модификации хроматина изменяют доступность ДНК для транскрипционной машины. Воздействие на эти механизмы может восстановить нейро-нальную пластичность, нарушенную при когнитивной патологии.

Одной из важнейших проблем, стоящей перед исследователями мозга, является ранняя диагностика его патологии, которая составит основу единственно эффективного подхода к лечению — превентивного применения разработанных лекарственных препаратов. К числу наиболее перспективных способов ранней диагностики заболеваний мозга следует отнести современные методы нейроимиджинга. Они имеют определяющее значение для оценки соотношения функциональных и структурных изменений мозга при инсультах, травме мозга, интоксикациях.

Дмитрий Антонович Сахаров, докт.биол.наук, профессор, академик РАЕН, зав. лабораторией сравнительной физиологии, Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, Москва

Уверен, что важнейшая сегодняшняя проблема — образование. Науковеды справедливо считают, что тектонические сдвиги становятся возможными тогда, когда новую парадигму воспримет научная молодёжь, которую не успели зомбировать старыми догмами. В нейробиологии из поколения в поколение воспроизводятся специалисты, которых учили и продолжают учить в рамках рефлекторной парадигмы и её дочернего предприятия — синаптической доктрины. Началось это давно. Результаты экспериментов Г. Гельмгольца и других ранних исследователей животного электричества были ошибочно интерпретированы, породив иллюзию, что нервная система построена из проводников электрического нервного импульса -носителя сенсорного послания эффектору. Заметим, что гораздо ближе к истине столетиями раньше был Р. Декарт, чисто умозрительно догадавшийся, что продукт, служащий посланием эффектору, не имеет сенсорного происхождения, он накапливается и хранится в самом мозге, а сенсорика адаптивно высвобождает этот продукт и придаёт ему нужное направление. Восторжествовали, однако, фантазии Гельмгольца, и дальнейшая история нейрофизиологии стала историей мучительных приспособлений рефлекторной парадигмы к клеточной теории и другим достижениям биологии. Потенциал приспособлений исчерпан, это стало ясно после открытия этологами центральных поведенческих программ и демонстрации нейроэтологами центральных генераторов упорядоченной активности (central pattern generator, CPG). Но агония продлится, пока не станем учить по-новому. Школьникам и студентам нужно объяснять, что живым структурам свойственно самопроизвольное функционирование и что нервные, в частности, клетки, а также их ансамбли активны не потому, что они чему-то на что-то отвечают, а просто потому, что они живые. Обучение мозгу удобно начинать с сердца: тут и спонтанный генератор, и способность к адаптациям. От сердца разумно перейти к локомоторному поведению медузы, столь похожему на сердцебиения. Далее есть смысл детально разобрать локомоторный или какой-то иной из хорошо изученных CPG беспозвоночных — от клеточных и химических механизмов паттернизации выходной активности до механизма перестройки паттерна. Теперь уже недалеко до нейронных ансамблей, входящих в состав сложного мозга. Заодно будет небесполезно разобрать коленный рефлекс, показав, что его простота — результат вторичной редукции. Такое обучение позволит исследователям нового поколения адекватно понимать мозг, изучать и описывать его в понятиях центральных генераторов, гетерохимизма и самоорганизации.