Чтобы понять, как можно вернуть депрессивным пациентам радость жизни, медики подвешивают мышей за хвосты. Это лишь один из многочисленных экспериментов, проводимых в Институте медицинских исследований им. Пиковера при Массачусетском технологическом институте близ Бостона. Но он лучше всего показывает, почему руководитель лаборатории японец Судзуми Тонегава считается основоположником новой формы манипуляций мозгом. «Подсвечивая» лазером содержимое черепной коробки, он научился управлять мыслями подопытных животных и делать это с пугающей точностью.

Ученые используют для эксперимента мышей с типичными симптомами депрессии. Перед лицом трудностей они быстро сдаются – совсем как люди в глубокой печали. Ученые подвешивают грызунов вниз головой, чтобы узнать, как те себя поведут. Разница бросается в глаза практически сразу: нормальные мыши изо всех сил вертятся, пытаются вскарабкаться по собственному хвосту. Депрессивные особи проявляют куда меньше упорства и покоряются судьбе, как если бы мозг им сигнализировал: все напрасно.

Картина резко меняется, стоит только ученым озарить мозги отчаявшихся грызунов синим лучом лазера, который подводится к нужной точке по тонкому оптоволоконному кабелю. Животные тут же возвращаются к жизни, депрессию как рукой снимает, и они энергично пытаются найти выход из столь жалкого положения.

Такой эксперимент необычен теми процессами, которые лазерный луч запускает в мозгу у грызунов (в данном опыте – исключительно самцов): исследователи активируют сеть генетически маркированных нервных клеток, тех самых нейронов, которые несколькими днями ранее активизировались, когда в клетку к мышам-самцам подсаживали самок. Лазер целенаправленно пробуждает воспоминания о рандеву, что возвращает животным веру в себя.

Эксперимент показывает: приятные воспоминания обладают целительной силой. Руководитель исследовательской группы – 77‑летний нейробиолог Тонегава, нобелевский лауреат и выдающийся специалист в области иммунологии – убежден: «Придет время, когда наука сможет манипулировать человеческим мозгом». Он не исключает, что методики, которые сегодня он опробует на мышах, достаточно скоро смогут применяться и на людях. Он видит в этом шанс для лечения болезни Альцгеймера, аутизма, депрессий. Но есть и угроза злоупотреблений: «Так, военные заинтересованы в возможности устраивать солдатам противника промывку мозгов».

Разговор на языке света

Тонегава, достигнув высот в своей дисциплине, решил выяснить, где в разветвленной сети из цепей нейронов и синапсов хранятся отпечатки пережитых событий, так называемые энграммы, и как они образуются. За формирование в памяти нового содержания отвечает гиппокамп – серповидная структура в глубинах височной доли мозга. В конце 50‑х годов хирурги решили помочь одному пациенту, страдавшему тяжелыми эпилептическими припадками, и удалили ему гиппокамп с обеих сторон. В результате мужчина, вошедший в историю науки под инициалами Г. М., оказался на острове вечного настоящего: каких-либо новых воспоминаний у него не формировалось. Но как выделить в структурах гиппокампа отдельные энграммы? Как среди многих миллионов тесно переплетенных между собой нейронов вычислить те, которые несут память о первом школьном дне, о проваленном экзамене на права, о неге первой брачной ночи? Задача казалась нереальной, однако команда Тонегавы с ней справилась – во всяком случае, в опытах на мышах. Исследователи воспользовались достижениями молодой оптогенетики, позволяющей высокоселективно активировать отдельные нейроны посредством света.

Тонегава сумел «объясниться» с мышами на языке клеток их мозга – точнее, внедрить в их сознание вполне конкретные воспоминания. Пожалуй, это самое сложное в настоящий момент вмешательство человека во взаимодействие нейронов.

Один из его проектов заключался в попытке отследить «коммутацию» от нейронов гиппокампа до соседней структуры мозга. За свою форму последняя получила название миндалина, или (по-гречески) амигдала. В амигдале воспоминания получают эмоциональную привязку. «Мозг оценивает все, происходящее с нами, – говорит Тонегава. – Мы с большей или меньшей интенсивностью воспринимаем события или как зло, или как благо для нас». Положительные и отрицательные воспоминания в амигдале получают разную локализацию: впереди – пугающие, позади – приятные. Мыши избегают тех мест в своей клетке, где активизируется передняя часть амигдалы, – допустим, если животные помнят, что здесь их ударило током. А там, где подсвечиваются клетки в задней части амигдалы – например, те, что хранят воспоминания о встрече с самкой, – они предпочитают оставаться подольше. Конечно, эмоциональный мир человека слишком сложен, для того чтобы втиснуть его в простую схему «приятного» и «неприятного», признает Тонегава. Ревность и изумление, отвращение и ненависть, любопытство и печаль, влюбленность и скука – все это многообразие невозможно свести к позитивному или негативному опыту. Однако за эмоциональные тонкости отвечают другие части мозга. Амигдала обеспечивает только принципиальное разграничение на «хорошее» и «плохое». На основании нейронных сетей Тонегава и его команда доказали, что два противоположных чувства находятся в постоянной борьбе друг с другом: удовольствие приглушает страх, а страх не дает наслаждаться. Душевное здоровье, полагает ученый, зиждется на равновесии этих двух состояний. «Если передняя часть амигдалы постоянно доминирует, мы не можем наслаждаться жизнью», – говорит Тонегава. Наступает клиническая депрессия. Чтобы ее излечить, нужно повлиять на баланс в амигдале, полагает он.

Ложные воспоминания

Другой феномен, который взялась исследовать группа Тонегавы, в мире специалистов известен под названием парамнезия, или ложные воспоминания. Психологи давно пытаются разгадать, как люди могут убежденно и в мельчайших подробностях рассказывать о том, что с ними никогда не случалось. Почему свидетели банковского ограбления подчас описывают не преступника, а совершенно другого человека? И как девушка, которую никто не насиловал, с содроганием вспоминает, как ночью в ее спальню пришел родной дядя?

Специалисты считают: во многих случаях такие люди уверены, что говорят правду. Расходится наука в объяснении механизмов искажения памяти. Первая теория гласит, что парамнезии возникают вследствие ошибочной компиляции мозгом фрагментов истинных воспоминаний: обрывки реальных событий в памяти соединяются в вымышленные сюжеты. Вторая теория предполагает, что истинные воспоминания впоследствии могут «фальсифицироваться»: каждое событие, которое мы вытаскиваем из прошлого, заносится в анналы памяти заново. И в следующий раз мы «вспоминаем» уже не о самом событии, а о том, что «вспомнили» о нем в прошлый раз. Таким образом пережитое «обрастает» новыми подробностями, и версия, хранящаяся в памяти, искажается.

Тонегава надеялся, что его опыты на мышах позволят ответить, какая из этих теорий верна. «Вероятно, определенную роль играют оба механизма», – говорит он сегодня. И все же результаты его экспериментов дают дополнительные аргументы сторонникам второй теории. Ученый средствами оптогенетики «внедрял» в мозг мышей ложные воспоминания. В одной из клеток животные подвергались ударам тока, достаточно чувствительным, чтобы запомниться. Одновременно при помощи вспышек лазера в памяти мышей вызывались воспоминания о другой клетке. В результате мыши демонстрировали типичное тревожное поведение в обеих клетках. Следовательно, содержание памяти в данном случае фальсифицировалось при считывании.

Будем знакомы

Еще большее значение Тонегава придает третьему проекту, результаты которого в сентябре были опубликованы в журнале Science. Ученый утверждает, что его группе удалось определить локацию социальной памяти в мозге мышей. Исследователи полагают, что она «гнездится» в тех же структурах, которые отвечают за чувство узнавания и у людей, когда мы встречаем на улице коллегу по работе, соседа или неприятного типа из фитнес-клуба.

Тонегава давно считал, что человек располагает отдельными нейронными цепями для запоминания своих отношений с другими людьми. Многое свидетельствует, что социальная информация в мозге обрабатывается обособленно. Так, в правой височной доле есть зона, которая отвечает исключительно за узнавание лиц. Поэтому в чертах других людей мы обращаем внимание на мельчайшие детали, которые не замечаем, рассматривая ландшафты, витрины или животных.

Мыши – далеко не такие социальные животные, как человек, но и они различают себе подобных. Это явствует из их поведения: незнакомцев они с интересом обнюхивают, в то время как знакомые особи привлекают к себе куда меньше внимания.

Тонегаве удалось точно выяснить, какая область мозга отвечает за умение различать «лица»: это определенная извилина гиппокампа, до сих пор мало интересовавшая ученых. Более того, благодаря оптогенетическому лазерному «ружью» люди Тонегавы смогли вмешаться и в социальную память подопытных мышей. В гиппокампе отдельных животных они «стерли» воспоминания о соседях по клетке, после чего те проявляли к ним не меньший интерес, чем к настоящим незнакомцам. Другим мышам ученые, наоборот, внедрили воспоминания о соплеменниках, с которыми те никогда не встречались, – с соответствующими поведенческими последствиями.

Будущее на грани фантастики

Эпоха нейроинженерии наступила. Исследователи мозга, по выражению Тонегавы, «вот-вот потеряют невинность». И тогда фантастический мир из «Вспомнить всё» может стать реальностью. Необходимы правила, которые позволят разграничить спасительные и губительные возможности применения новых научных знаний: «Мы подходим к точке, у которой уже стояли физики-ядерщики и генетики»…

«Мы изучили молекулы, синапсы и нервные клетки, – говорит Тонегава. – Мы занимаемся нейронными цепями, системами и мозгом в целом». Но это не значит, что неизведанного в нейрологии не осталось. Напротив, следующий и, возможно, самый удивительный шаг ученым еще предстоит: «Мы попытаемся заставить два мозга взаимодействовать друг с другом напрямую».

Пока такие заявления кажутся фантастикой, согласен Тонегава, но рано или поздно его коллеги по цеху займутся социологией, политикой, экономикой и даже искусством. Инструментарий нейробиологии позволит понять феномен человеческого общества, «и тогда наука о мозге наконец станет настоящей наукой», – радуется Тонегава. Но чему послужат новые знания? Помогут прекратить все войны и разрешить все конфликты? Ученый вздыхает: «Возможно, человек как вид самоуничтожится раньше, чем успеет себя понять».

Публикуется в сокращении