Берегите голову

«УГ» не раз писала на такую актуальную тему, как исследования мозга. В частности, см. статью «Как подружиться с мозгом?» в № 50 2005 года (http://www.ug.ru/archive/10293), интервью с Натальей Бехтеревой «Творчество, продлевающее жизнь» в № 26 2007 года (http://www.ug.ru/archive/18751), «Красота спасет мир. От рака» в № 12 2010 года (http://www.ug.ru/archive/30570).Кажется, любой школьник знает, что именно мозг управляет всеми функциями организма, однако о его здоровье мы обычно не задумываемся, активно разрушая, пожалуй, самый главный наш орган стрессами, лекарствами, плохой экологией. К счастью, нейрофизиологи борются с этими процессами, создавая пептиды – лекарственные вещества, которые предотвращают или замедляют гибель нейронов. В России этим успешно занимается Лаборатория гормональных регуляций Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, которую возглавляет один из крупнейших специалистов в области мозга, академик РАН Михаил УГРЮМОВ. Мы расспросили Михаила Вениаминовича о том, как работает наш генератор идей, что приводит к страшным болезням и как их лечить.

Мозг – как линия горизонта

– Михаил Вениаминович, есть мнение, что мозг человека задействован не в полной мере. Наука может ответить, насколько? Есть ли вообще пределы развития мозга?

– Я люблю цитировать одного иностранного научного журналиста, который специализируется на проблемах мозга: если бы мы были гораздо более продвинутыми в своих исследованиях, а мозг гораздо проще по своей организации, то и тогда мы вряд ли приблизились бы к пониманию, как он работает. Мозг – это как линия горизонта: чем больше его изучаешь, тем больше возникает вопросов. Вопросов в любом случае больше, чем ответов.

Мозг – это десятки миллиардов нейронов, каждый из которых связан с другими 10-20 тысячами связей. В секунду в мозгу возникает 200 тысяч сигналов. То есть это такая система, которую, наверное, никогда нельзя будет воспроизвести и разговоры об искусственном интеллекте носят спекулятивный характер. Конечно, природа теоретически познаваема, но надо понимать, что лозунг об искусственном мозге был выдвинут еще лет 30 назад, но все еще остается на уровне мечты. И вряд ли, думаю, в ближайшие десятилетия, если не столетие мы приблизимся к ее осуществлению. Мы можем создать только отдельные элементы, отдельные блоки мозга.

Теперь о поверье, что мозг создан с большим запасом прочности и работает только 10-20 процентов нейронов. Действительно, есть экспериментальные аргументы в пользу этого. Ну, например, центральная регуляция репродуктивной функции со стороны мозга может обеспечиваться 20 процентами общей популяции специфических нейронов. Но если мы не понимаем, для чего нейроны созданы с таким переизбытком, это не означает, что они не нужны. Они могут понадобиться в состоянии повышенной функциональной нагрузки – тогда, может быть, потребуется не 20, а все 100 процентов нейронов. То есть существуют огромные компенсаторные резервы, или так называемые механизмы пластичности мозга.

Само понятие пластичности возникло давно – в конце 19-начале 20 века было проведено много исследований на эту тему. Например, когда повреждали мозг и нарушалась одна из функций, к примеру, двигательная, ученые заметили, что в ряде случаев она могла со временем восстанавливаться. То есть одни структуры мозга брали на себя обязанности другой структуры, и таким образом обеспечивалась компенсация нарушенных функций. Сейчас мы уже знаем много механизмов пластичности мозга. Так, когда одни нейроны теряют свою способность продуцировать химические сигналы межклеточного общения, другие начинают его воспроизводить. Хорошим примером являются нейродегенеративные заболевания – болезни Паркинсона и Альцгеймера. При этих заболеваниях у больных с повышенной скоростью начинают погибать нейроны. Вообще у нас в мозге нейроны гибнут постоянно – в течение жизни мы теряем около 20 процентов нейронов, что никак не сказывается на нашей деятельности – и это опять-таки говорит о пластичности мозга. При нейродегенеративных заболеваниях по непонятной нам пока причине ускоряется гибель нейронов  в определенных отделах мозга, и в зависимости от того, что они регулируют, у человека страдают определенные функции. Скажем, если нарушается область, регулирующая двигательную активность, развивается болезнь Паркинсона, если область, которая отвечает за память – болезнь Альцгеймера.

Проявления этих болезней – симптомы – у больных проявляются очень поздно, через 20-30 лет после того, как начинается гибель нейронов. Из этого можно сделать вывод, что небольшого количества нейронов в принципе достаточно, чтобы обеспечить регуляцию основных функций – память, двигательную активность. Но на самом деле это не так – просто включаются механизмы пластичности мозга, которые и компенсируют функциональную недостаточность, связанную с гибелью этих нейронов. Еще Гиппократ писал, что врач должен не лечить болезнь, а помогать больному справляться с ней. Нужно понять, как работают компенсаторные механизмы и научиться управлять ими, например с помощью лекарств. Это серьезное и глобальное направление в изучении мозга.

– Вы не раз говорили, что через 10-15 лет неврологические и психические заболевания выйдут на первое место в мире. Почему?

– Есть соответствующий прогноз ВОЗ, по которому неврологические и психические болезни опередят лидирующие сейчас сердечно-сосудистые и онкологические заболевания. Среди болезней мозга значительное место занимают нейродегенеративные  заболевания – болезни Паркинсона и Альцгеймера, которые обычно проявляются в пожилом возрасте, но начинают развиваться в скрытой форме гораздо раньше. Сейчас во многих развитых странах возраст жизни увеличился, раньше люди просто не доживали до возраста, когда эти болезни начинали проявляться. Количество больных резко прогрессирует, начиная с 55-60 лет – от 1-2% в 60 лет до 8% в 75-80 лет.

Вторая причина, я думаю, связана с загрязнением окружающей среды. Любая патология мозга связана с гибелью нейронов, что может  запускаться межклеточными химическими сигналами и внешними токсическими факторами, играющими роль триггера. Интересно, что токсические факторы внешней среды могут действовать строго на определенную популяцию нейронов, а значит и нарушать строго определенную функцию. Это не просто мои предположения, есть клинические наблюдения о том, что на определенных химических производствах, связанных с тяжелыми  металлами, резко увеличен процент таких больных.

Чтобы выстроить полную картину, как развивается заболевание, нужно смоделировать подобную систему гибели нейронов в эксперименте. С этой целью и используются токсические вещества. Есть вещество, которое вызывает болезнь Паркинсона, оно же используется в эксперименте для моделирования заболевания. А на самом деле люди с ним столкнулись как с наркотическим веществом – синтетическим аналогом героина, сокращенно МФТП. Стали замечать, что у наркоманов, которые постоянно его принимали, со временем развивалась болезнь Паркинсона. Уже доказано, что это вещество захватывается строго определенными нейронами, управляющими нашими движениями, и разрушает их.

Учитывая то, что нейродегенеративные заболевания проявляются в пожилом возрасте, несколько фантастически звучит гипотеза о том, что предрасположенность к ним появляется у человека задолго до рождения. Действительно, в период внутриутробного развития или во время родов на развивающийся организм могут влиять либо вредные химические вещества, либо вредные физическое воздействия, например, гипоксия (недостаток кислорода). К таким химическим факторами могут относиться некоторые лекарства, обладающие особым сродством к мозгу и способные вызывать нарушения его развития. Поэтому врачи должны быть особенно внимательны, предлагая ту или иную лекарственную терапию, антибиотики, гормоны и др. беременным женщинам. В противном случае могут возникнуть так называемые врожденные заболевания – за счет изменения химического состава межклеточной среды мозга, влияющей на его развитие. Что касается физических факторов, то гипоксия, например, в период внутриутробного развития, приводит к тому, что в мозгу образуется меньше нейронов, чем должно было бы быть. В этом случае после рождения даже если нейроны погибают с нормальной небольшой скоростью, может быть достигнута критическая масса потери нейронов в 80%, что неизбежно приведет к возникновению  нейродегенеративных заболеваний, в частности болезней Паркинсона и Альцгеймера.

Другой пример – у ребенка неправильно сформировалась система мозга, отвечающая за регуляцию репродуктивной функции. Это приводит к бесплодию в половозрелом возрасте, что выражается в виде нарушения менструального цикла у женщин и образования сперматозоидов у мужчин.  Это – серьезная социально значимая проблема.

Жизнь продлевает… профилактика

– Может быть, с нарушениями внутриутробного развития связано и массовое появление у нынешних детей синдрома гиперактивности и дефицита внимания?

– Это немножко не моя епархия, но как обыватель и как дедушка, я думаю, что дети перегружены информацией, которую никто не дозирует и не фильтрует. Детей зомбируют компьютерными играми, специфическими мультфильмами. Помните, лет пятнадцать назад была волна публикаций про массовые психозы у японских детей – это было связано с японской мультипликацией, с образами Покемонов.

– Но, наверное, из всех неврологических расстройств людей все же больше беспокоит депрессия…

– Депрессия абсолютно точно будет лидировать среди неврологических заболеваний. Ведь с чем связана депрессия? Здесь нельзя не коснуться политико-социальных причин: всему миру долгое время внушали, что на современной стадии развития капитализма кризисов не может быть, а именно жестокий экономический кризис и охватил весь мир, оказавшись к тому же многофазовым. При этом в период кризиса проявляется определенная тенденция – бедные беднеют, а богатые богатеют. При этом значительная часть населения погружается в депрессию – чувство безысходности – мы ничего не можем изменить. Понятно, что молодежь, в том числе ученые, в таком эмоциональном состоянии стремится уехать заграницу.

Кризис сейчас охватывает, наверное, весь мир, за исключением одной страны – Китая, где сохранился социализм, но при этом система была либерализована. Я несколько раз бывал в Китае и могу сказать, что там за последние десять лет у людей появилось самоуважение, самоидентификация по национальному признаку. У них нет чувства «потолка», они говорят: даже если мы сегодня этого не можем, завтра обязательно сможем и будем первыми.

– Болезни Паркинсона и Альцгеймера – болезни пожилых. Почему мы стареем, а мозг деградирует?

– Помимо утопической идеи искусственного интеллекта, есть столь же утопическая идея бессмертия. Ей занимается серьезный человек и хороший ученый – академик В.П. Скулачев. Мы с ним много разговаривали на эту тему. Пусть идея и утопична, но она служит стимулом для развития исследований с целью продлить жизнь человека, бороться со старческими болезнями и т.д. Скулачев находит организмы, которые живут долго, и пытается понять, какие механизмы лежат в основе долгожительства. Так, он пришел к выводу, что смерть – это массовая гибель клеток в результате  оксидативного стресса (окислительного процесса, накопления большого количества радикалов), и он с ним пытается бороться. Как это делать на практике, пока не очень  непонятно.

С точки зрения медицины я могу сказать, что человечество пока не придумало лучшего средства для продления жизни, чем создание профилактической медицины. Создание такой системы было одно из важнейших достижений в СССР,  причем до сих пор недосягаемое для других стран, включая США. К сожалению, эта система была разрушена после перестройки. Президент США Обама хотел хоть в какой-то степени построить похожую систему, но ему не удалось, поскольку это требует огромных денег. Тем не менее, отдельные элементы профилактической медицины продолжают развиваться в нашей стране. Возьмем для примера рак молочной железы и рак простаты – сейчас существуют эффективные методы их диагностики на самой ранней стадии, и если бы существовала обязательная система диспансеризации здорового населения с использованием этих тестов, то об этих заболеваниях можно было бы скоро забыть.

«До приматов мы еще не доросли»

– Как далеко продвинулась Россия, по сравнению с другими странами, в вашей области исследований?

– Наша лаборатория (гормональных регуляций Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН) в основном занимается поиском нейропротекторных средств, или пептидов – лекарственных веществ, которые предотвращают или замедляют гибель нейронов. До этого я в «челночном» режиме 30 лет работал на Западе, был профессором самого большого университета Франции – парижского Университета имени Пьера и Марии Кюри, поэтому я хорошо знаю, как так устроена наука, и могу сказать, что в нашей лаборатории сейчас условия не хуже, чем на Западе. Пока мы проверяем действие пептидов на грызунах, но планируем перейти и на приматов.

Нейропротекторные вещества ищут во всем мире: с одной стороны они предотвращают гибель нейронов, с другой – восстанавливают их после повреждения. Их уникальность в том, что их можно использовать при любой болезни мозга – инсульте, нейродегенеративных заболеваниях, черепно-мозговой травме, стрессе. Сейчас таких веществ много, но главное, когда начать их применять – чем раньше, тем лучше. Например, при инсульте разрываются или закупориваются сосуды, развивается гипоксия и нервная ткань в этом участке погибает. Но если диагноз поставлен быстро и в течение 3 часов начата терапия нейропротекторными веществами, то происходит быстрое восстановление временно утраченных функций. А вот если затянуть постановку диагноза на 10 часов и больше, эффект будет незначительный.

– В Сколково планировался центр по изучению мозга. Этот проект начал воплощаться в жизнь?

– Этот проект РАН, к сожалению, остается пока только на бумаге. Но есть некая пирамида материально-технического обеспечения исследований  мозга – у нас есть лаборатории, которые пригодны для начальных этапов исследования, а дальше все упирается в верхний слой, без которого не могут быть разработаны новые технологии – ни диагностики, ни лечения. Это специальная группа методов, которая называется неинвазивные нейровизуализационные методы, благодаря которым мы можем «видеть», из чего он состоит и какие клеточные, молекулярные процессы там происходят. Под контролем именно этих методов и осуществляется доклиническая стадия разработки диагностики и лечения – на животных, только после этого исследования можно перейти к клиническим испытаниям на человеке.

Есть два прибора, которые определяет этот этаж, один из них – позитронно-эмиссионный томограф для животных, которого в России вообще нет, а в других странах их десятки и сотни. Трудно представить, что в нашей стране нет ни одного томографа для исследования животных, а для человека – только один. Второй прибор – магнитно-резонансный томограф – на всю Россию для животных их два, и те работают не в интересах исследований мозга. Идея предполагаемого центра как раз состоит в том, чтобы наполнить его этим уникальным оборудованием, с которым могли бы работать исследователи не только из регионов России, но и из стран СНГ, Восточной и Средней Европы, где тоже с этим плохо. Все упирается в деньги: один прибор стоит 111 миллионов рублей, другой – 600 миллионов, кроме того, под них нужно построить специальный корпус.

Чего у нас еще нет для перехода от доклинических исследований на животных к клиническим испытаниям на человеке? Практически нет возможности проведения исследований на обезьянах,  поэтому мы ограничиваемся работой на грызунах. Поясню: в развитых странах разработка новых технологий лечения начинается с исследований на уровне клеток (ин витро), затем продолжается на уровне мелких лабораторных животных – крысы, мыши, потом – на обезьянах и только после этого можно переходить к человеку. У нас этого этапа с обезьянами нет. Этот пробел тоже должен был бы устранить этот центр. Пока эта идея под разными предлогами тормозится.

– То есть нам до уровня чтения мыслей пока далеко?

– Какое там чтение мыслей!.. Уровень развития науки определяется необходимыми и достаточными условиями. Имеется в виду финансирование. Необходимые, без которых даже обсуждать нечего, а достаточные – те, при которых система может работать в зависимости от того, как отрегулирована, хорошо или плохо. Есть определенные уровни финансирования науки – в процентах от ВВП. Сейчас после кризиса в Европе финансирование от 3-4,5%, до кризиса было 2,5-3%. У нас был 1%, сейчас еще меньше, такой же уровень у Румынии, Польши. Нельзя финансировать науку как в Польше, а получать результат, как в Англии. Пока необходимое условие выполнено не будет, а для этого должна быть политическая воля, ничего изменить нельзя.

Фото с сайта РАН