Поэтому, прежде всего, я хотел бы рассказать о мет
одах, которые используются для изучения мозга. Их можно классифицироват
ь в зависимости от экспериментального подхода.
Подход Ц «сверху вниз». Мозг рассматривается как система в целом. Всем и
звестна электроэнцефалография, когда на голову устанавливают электрод
ы и с их помощью записывают активность разных участков мозга. И при этом м
ы можем наблюдать генерацию или исчезновение ритмов в тех или иных облас
тях мозга. И дальше вас просят сделать то или иное движение, открыть-закры
ть глаза, показывают различные изображения. Описывая изменения в электр
оэнцефалограмме, можно предположить, что собственно происходит в мозге.
Это один подход. Другой похожий метод Ц компьютерная томография. В этом
случае мы можем видеть на экране монитора, как возникают вспышки активно
сти в разных областях мозга на различной глубине. При этом можно получит
ь трехмерную реконструкцию отделов мозга.
А.Г. Практически в реальном времени.
А.С. Как правило, в реальном времени.
Есть другой, более практичный подход: «мозг Ц черный ящик». Мозг рассмат
ривается как система, у которой есть вход и выход. Этот подход находит при
менение в фармакологии. Разрабатывается какой-то химический препарат, к
оторый влияет на тот или иной клеточный рецептор. Что происходит в мозге
за пределами взаимодействия лиганда с рецептором, исследователя уже не
интересует. Важно определить, помогает ли это вещество вылечить то или и
ное заболевание, как влияет на поведение, память и обучение. Так появляют
ся новые лекарства.
А.Г. То есть механизм неважен, важен результат.
А.С. Да, но это опасный подход. Часто клеточные механизмы действ
ия лекарственных препаратов оказываются крайне важными. Если какая-то к
оммерческая компания выпустила препарат на рынок, который излечивает т
о или иное заболевание, а через десять лет появляется побочный эффект, ко
торый завязан на геном, то этот эффект может быть более неприятным, чем са
мо заболевание. Поэтому опасность такого подхода очевидна, хотя и позвол
яет получить быстрый результат.
Третий подход Ц «снизу вверх». О нем я хотел бы сегодня поговорить более
подробно, поскольку сам занимаюсь данного рода исследованиями. Ученые п
ытаются понять, как происходит передача и обработка сигнала на уровне ло
кальных нейрональных сетей, и дальше Ц сделать обобщения о функциях стр
уктур мозга.
Чтобы начать говорить о том, что происходит на уровне нейронов, основных
клеток мозга, я хотел бы показать несколько изображений, полученных с по
мощью светового микроскопа. Если мы возьмем небольшой кусочек мозга и по
грузим его в физиологический раствор, то клетки будут жить достаточно до
лгое время. Эту ткань можно получить от экспериментальных животных или в
результате хирургических операций на человеке. В последнем случае Ц эт
о ткань поврежденного или больного мозга. Она несет важную информацию о
причине заболевания.
Сейчас вы видите типичное изображение, полученное с участка гиппокампа
морской свинки. Гиппокамп Ц это структура мозга, ответственная за кратк
овременную память и обучение. Если у человека повреждены оба гиппокампа
, то он попадает в «день сурка». Он помнит всё, что происходило раньше, но не
может запоминать новую информацию, и каждый день начинается с одного и т
ого же момента.
Таким образом, исследования гиппокампа важны для понимания механизмов
обучения и памяти. Если вы приглядитесь к рисунку, то можно увидеть нейро
ны. Они сгруппированы в слои. Эти клетки мозга связаны друг с другом и поср
едством этих связей получают и передают информацию. На втором изображен
ии тоже можно обнаружить несколько нейронов. Итак, мы можем работать с жи
выми клетками в изолированном участке мозга.
Здесь вы видите нейрон при большем увеличении. Если изменять фокус, то мо
жно получить представление о трехмерной структуре клетки и увидеть ее о
тростки. Покажите, пожалуйста, анимацию.
Теперь перед вами схематическое изображение, которое дает представлен
ие о сложности взаимодействия между нейронами. В реальных нейрональных
сетях таких клеток тысячи и миллионы. Естественно, у экспериментатора, в
ооруженного современным микроскопом, возникает желание исследовать ак
тивность не целого мозга или его структуры, как в энцефалографии, а одног
о нейрона: посмотреть, как одна клетка живет, что с ней происходит. Сейчас
перед вами нейрон, к которому подходит стеклянный микроэлектрод, заполн
енный раствором, позволяющим передавать электрический ток. В этой конфи
гурации мы можем записывать электрическую активность одной-единствен
ной клетки. Вот еще одно такое изображение.
А.Г. Размер нейрона какой в данном случае?
А.С. Сома данных нейронов Ц порядка 20-30 микрометров. Вообще разм
еры различаются у разных видов. Это морская свинка. Если мы посмотрим у кр
ысы, нейроны будут мельче. У обезьяны или человека будут выглядеть совер
шенно по-другому. Тем не менее, данные, которые мы получаем на животных, мо
гут быть в некоторой степени приложимы и к человеку. Несмотря на качеств
енное различие в работе мозга человека, мы изучаем базовые механизмы для
человека и животных. В чем качественное отличие мозга человека и в чем се
крет сознания, говорить еще рано. В данном случае, необходимо двигаться о
т простого к сложному.
А.Г. То есть вы исследуете механизмы, которые в принципе должны
быть одинаковыми у человека и у морской свинки.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75