— Ученые всего мира активно изучают мозг. Какие проекты идут в данный момент?
— Есть очень большие программы в США и в Китае, которые направлены на картирование коннектома мозга. Ученые пытаются зафиксировать все связи всех нейронов — это очень трудоемкие и ресурсоемкие исследования. Сейчас еще есть идея наложить на коннектом пространственную транскриптонику, чтобы понять в каких нейронах какие гены активны, а в каких нет.
— Можно ли будет на основе выводов по этим исследованиям понять, как работает мозг?
— Это правильный вопрос. С точки зрения науки, конечно, очень здорово, что мы будем много знать о мозге. Но приблизит ли это нас к пониманию каких-то ключевых вопросов, которые в нейронауках до сих пор не отвечены? Например: как мозг рождает сознание? Это вопрос номер один.
Допустим, мы поймем, как именно все нейроны соединены друг с другом. Но поймем ли мы, как мозг рождает сознание на основе этой информации? С моей точки зрения — нет. Поймем ли мы, например, как устроена память, где она хранится, в каком виде? Поймем ли мы, почему и как зарождаются нейродегенеративные заболевания?
Член-корреспондент РАН, директор Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА Всеволод Белоусов
Кристина Кормилицына/Фотохост Конгресса молодых ученых/РИА Новости
— Но ведь у болезни Альцгеймера-то уже ясна причина?
— Нет, мы, к сожалению, пока не знаем, что является триггером ранних стадий, что запускает этот процесс. Пока тоже есть несколько хороших теорий, но доказать ни одну из них пока не получилось.
— То есть причины нейродегенеративных заболеваний на данный момент не ясны?
— Не ясны. Есть, скажем, такое ощущение, что нейроны в целом — это очень уязвимые клетки. Они в силу определенных особенностей своей структуры, своего метаболизма, своего липидного состава мембран довольно неустойчивы, нежны. И то, что на другую клетку не подействует, в нейроне может вызывать определенные проблемы. Все-таки у нейрона длинный тонкий аксон, который соединяет на огромном расстоянии тело нейрона и его синапсы. Условно говоря, на этом большом расстоянии могут возникнуть логистические проблемы. Примерно как на дороге, где бывают пробки, если в одном ряду какая-то авария, а стоят все шесть рядов. Тут примерно это такая же история. На этом пути множество разных триггеров могут запустить какие-то проблемы в нейронах.
— Вы хотите сказать, что причины могут быть комплексными?
— Ошибок на этом пути может быть много. Система постепенно может ими заполниться, и потом мы вдруг диагностируем деменцию — причем уже на поздней стадии. Конечно, хочется найти эти триггерные события, попытаться их проанализировать. Но найти их трудно, потому что, когда эти триггерные события происходят, нет еще никаких симптомов.
Может быть, какие-то события типа эпидемии COVID-19 могут нас приблизить к этому пониманию. Мы пытаемся к этому подойти, создавая новые модели нейродегенерации на животных, которые запускаются, например, окислительным стрессом. И мы пытаемся увидеть: то, что происходит дальше, похоже на болезнь Альцгеймера или болезнь Паркинсона? Если похоже, то мы можем сказать, что с некоторой вероятностью у человека происходит то же самое.
— А что с психическими заболеваниями? Что-то становится понятно?
— Причины их тоже не ясны, хотя кое-что известно. Существуют какие-то наследственные мутации. Другие заболевания вызваны дисбалансом во взаимоотношениях между определенными зонами мозга или нейронами определенных типов. Третьи имеют иммунную природу.
— Иммунную? Про какие заболевания вы сейчас говорите?
— Ну вот, есть, например, ряд случаев шизофрении, которые врачи начинают лечить типичными препаратами против шизофрении, а эти препараты не работают. И оказывается, что болезнь вызвана атакой иммунной системы на определенные рецепторы в нейронах.
— Аутоиммунная шизофрения?
— Да-да, бывает. Бывает и аутоиммунная кома — это тоже интересная история. Была открыта случайно. Допустим, пациент после тяжелой травмы находится в коме на поддерживающей терапии. И так случилось, что в реанимации он поймал, условно говоря, какой-то вирус. Начинается сильная воспалительная реакция, и ему дают курс дексаметазона. И вдруг он «просыпается». А оказывается, кома была обусловлена тем, что у него аутоантитела выработались на NMDA-рецептор — это главный рецептор, который ответственен за проведение сигналов между нейронами.
— У него собственная иммунная система выключила нервы?
— Да, на каждом NMDA-рецепторе сидит антитело, которое его блокирует. И, соответственно, нейрон не может принимать сигналы от других нейронов. Таких пациентов нашли случайно, а потом начали изучать это более системно.
Оказалось, что иногда не только этот рецептор блокируется, а еще какие-то другие. В этой сфере все довольно сложно переплетено. Поэтому у нас есть сто известных болезней для печени или почек, а у нервной системы – больше тысячи.
— Верите ли вы в достоверность этого числа?
— Нет, не верю. Неврология – это и головной, и спинной мозг, и периферическая нервная система. Это распределено по всему телу человека. А врачи классифицируют болезни по симптомам, которые будут различаться в зависимости от локализации патологического процесса.
Самих же триггеров может быть гораздо меньше. Но так как нервная система распределена по всему телу, то есть у нас, условно, что-то на периферии проявилось — например, проблема с моторными нейронами, — возник боковой амиотрофический склероз. А тот же триггер сработал в гиппокампе — возникла, допустим, болезнь Альцгеймера. А в черной субстанции мозга — болезнь Паркинсона. То есть фактически у этой тысячи плюс группы заболеваний действительно может быть не тысяча причин, а гораздо меньше.
— Вы хотите сказать, что медики пока не очень разобрались и в причинах неврологических заболеваний?
— Для нейродегенеративных заболеваний да. Но если мы вдруг придумаем хорошее лекарство для лечения болезни Альцгеймера, воздействующее на первопричину патологии, то, возможно, это же лекарство поможет нам лечить и множество других заболеваний.
— Так что сейчас ученые знают о том, как работает мозг? На «электростанции» мы видим «пульт управления»?
— Мы видим провода. Мы знаем, что провода — это не главная функция. По сути, мы знаем схему проведения электричества, мы знаем, что главная функция это — передача информации через синапсы, вот и все.
Мы неплохо знаем, как мозг работает на уровне молекул и каких-то ансамблей нейронов, как передается сигнал между нейронами. Связи между нейронами могут ослабевать или наоборот укрепляться — врачи хорошо понимают, как это использовать. И получается, что мы довольно неплохо знаем про механику работы мозга, но при этом как вот эта совокупность механизмов передачи информации между нейронами рождает такие комплексные феномены, как сознание и память, мы не понимаем.
— Все следят за развитием проекта Илона Маска Neuralink. Что думаете о нем?
— Хороший проект. Он привлекает очень много внимания к нейротехнологиям. Но он возник не на пустом месте: люди очень долго уже внедряют интерфейсы в мозг, устанавливают мультиэлектродные матрицы.
В чем состоит здесь отличие Neuralink? Электродов больше, они тоньше, и передающие системы, которые общаются с компьютером, — более миниатюризированы. Ну и достаточно элегантный способ имплантации, напоминающий швейную машинку. Но при этом чего-то такого прорывного, нового в этом проекте нет. Например, ученые проекта пока не решили проблему отторжения электродов.
— Сколько они могут без проблем находиться в голове? Полгода?
— Нет, ну, может, и год простоят, но на самом деле там большая часть электродов в течение нескольких месяцев уже выключится. А какие-то, возможно, останутся. Но для как раз считывающих электродов критично, чтобы они долго стояли и не отторгались, потому что сигналы очень слабые.
А вот есть, например, стимулирующий электрод. С ним то же самое происходит — он зарастает глиальной капсулой, — но мы можем увеличить в нем ток, и он будет все равно пробивать эту капсулу. А вот для считывающих принципиально делать мягкие электроды. Весь мир к этому идет, и мы тоже над этим работаем. Мы пытаемся делать мягкую электронику, у которой механические свойства идентичны мозгу. Эта электроника будет гораздо более биосовместимой.
— Даст ли проект Neuralink ответ на вопрос, как работает мозг?
— Конечно, нет.
