Мозговой трест. 39 ведущих нейробиологов – о том, что мы знаем и чего не знаем о мозге

В конце 1970-х годов, в эпоху, когда нейробиологи еще пользовались каменными ножами и одевались в звериные шкуры, я поступил в колледж, где мне объясняли, как работает мозг. Однако за прошедшее с тех пор время выяснилось, что эти объяснения были неверными, причем некоторые из них — неверными на 100 %. Среди прочего, мне рассказывали, что каждый нейрон в нервной системе может вырабатывать только один вид нейромедиатора — например, глутамат, серотонин, дофамин или ГАМК. Теперь доказано, что это не так: многие нейроны способны выделять два или несколько нейромедиаторов, причем даже в один и тот же синапс[494]. Знание об одновременном выделении разных нейромедиаторов помогает понять эволюцию и принципы функционирования нейронных цепей, а также очень ценно для тех, кто работает над созданием психоневрологических препаратов.

Но чаще всего информация, которую я получал в колледже, оказывалась ошибочной не полностью, а лишь наполовину. В 1978 году профессора объясняли мне, что нейромедиатор выделяется из терминалей нервных клеток при поступлении электрического импульса, вследствие чего открываются потенциалозависимые кальциевые каналы, впуская в клетку ионы кальция. Считалось, что положительно заряженные ионы кальция связываются с отрицательными зарядами на внутренней поверхности пресинаптической мембраны и на внешней поверхности везикулы с нейромедиатором, уменьшая отталкивающую силу между двумя отрицательными зарядами и позволяя везикуле слиться с пресинаптической мембраной[495]. Это слияние приводит к выделению нейромедиатора в синаптическую щель. Такое объяснение было верным в том смысле, что приток ионов кальция под воздействием электрического импульса действительно приводит к раскрытию везикул и выделению нейромедиатора. Ошибочным было представление, будто ионы кальция, связывающиеся с везикулярной и пресинаптической мембранами и компенсирующие отрицательные заряды, запускают процесс раскрытия везикул и выделения нейромедиатора. Теперь нам известно о существовании специализированных, чувствительных к кальцию молекул — синаптотагминов, встроенных в мембраны везикул. Синаптотагмины связывают поступающие в нейрон ионы кальция, и именно эти кальций-связывающие молекулы запускают процесс раскрытия везикул и выделения нейромедиатора, образуя соединение с другой группой белков в везикуле и пресинаптической мембране. В данном случае общее представление о том, что приток ионов кальция служит триггером для выпуска нейромедиатора, было верным, а понимание механизма молекулярных взаимодействий — нет. Более того, теперь мы знаем, что существуют исключения из этого правила. Некоторые нейромедиаторы, например оксид азота, представляют собой способные к диффузии газы, которые без труда проникают через клеточные мембраны. Эти так называемые газомедиаторы образуются «по требованию» в результате химического процесса, инициируемого ионами кальция, а не хранятся в везикулах. Таким образом, они не нуждаются в молекулах синаптотагмина и белках, с которыми они связываются (см. эссе Снайдера в этой книге).

Несомненно, со временем часть того, что вы прочли в этой книге, окажется верным лишь наполовину, а некоторые тезисы — полностью ошибочными. И дело не в недобросовестности авторов: просто такова природа научного поиска. Как наглядно показали в своем эссе Уильям Кристан и Кэтлин Френч, наука — это развивающийся процесс, в котором каждая гипотеза подвергается проверке, переформулированию и уточнению. Как и эволюция, этот процесс никогда не заканчивается. Ни один индивидуум или вид не может стать на сто процентов приспособленным к окружающей среде, и ни одна научная идея не защищена от возражений, проверок, уточнений или даже полного опровержения. Вера в науку — это вера в процесс, а не в абсолютную истину нашего сегодняшнего знания.

Яркое подтверждение непрерывного развития научных исканий можно наблюдать в двух идущих подряд эссе этой книги, которые посвящены будущему. Майкл Маук утверждает, что в нейробиологии нет такого закона, который запрещал бы создание думающих машин. Он считает, что для построения машины, которая будет способна думать, нужен лишь упорный труд по изучению поведения мозга и схем соединений в нем, а также более мощные и быстрые компьютеры и более емкие устройства памяти. С другой стороны, Мигель Николелис высказывает противоположную мысль: взаимодействие цифровых и аналоговых сигналов, а также некоторые другие особенности строения человеческого мозга указывают на то, что наш мозг работает с не поддающимися расчету функциями, которые невозможно смоделировать на вычислительной машине, какой бы мощной она ни была и каким бы объемом памяти ни обладала.