Передний край нейронауки - 3

Виктория Читлова:

Здравствуйте, дорогие друзья, передача «Пси-Лекторий», я, ее ведущая, Виктория Читлова – врач-психиатр, психотерапевт. Сегодня со мной в студии мои дорогие коллеги, друзья, популяризаторы науки Алексей Паевский – главный редактор портала Neuronovosti.Ru, научный редактор портала Indicator.Ru, научный журналист, основатель всевозможных проектов, перечислять которые можно весь эфир, а также Анна Хоружая – заместитель главного редактора портала Neuronovosti.Ru, врач-ординатор научного центра неврологии, моя коллега невролог и лучевой диагност. Сегодняшний наш эфир называется «Передний край нейронауки 3». Серийность очень характерна для моих гостей, потому что они уже выпустили две замечательные научно-популярные книги – «Смерть замечательных людей» и «Вообще ЧУМА!», и у них на выходе еще около 5 книг. Расскажите, о чем вы пишете?

Анна Хоружая:

Одна даже уже вошла в лонг-лист премии «Просветитель», что было для нас большим открытием.

Алексей Паевский:

Сейчас готовятся к выходу 4 книги, они в разной степени готовности, но все близки к финалу. В типографию уже ушел 1-й том биографий лауреатов Нобелевской премии по физике, химии, медицине, большой проект, 12 томов. Сейчас у нас первое десятилетие, с 1901 по 1910 гг.

Мы готовим к выходу продолжение «Смерти замечательных людей», которое будет посвящено людям советского периода, и продолжение «Вообще ЧУМА!», которое будет называться «Холера», которая будет самая дорогая в плане количества нервных клеток, потому что там очень работы, переделок и консультаций с коллегами. Это можно назвать «Нейронаука для чайников», можно назвать «Энциклопедия юных сурков», базовые знания, которые стоит знать всем, кто интересуется нейронауками, кто собирается двигаться в нейротехнологии. Многие люди приходят в нейротехнологии, при этом у них отсутствует база знаний о мозге и его работе. Вот для этих людей хотим сделать некую стартовую точку, при этом хотим, чтобы базовые знания тоже были на переднем крае, потому что последние 15 лет много чего изменилось, серьезные догмы нейробиологии изменились. Та же догма Дэйла о том, что один нейрон, один нейромедиатр, это все уже отходит назад. И мы постараемся это все учесть.

Виктория Читлова:

Серьезный масштаб, но я, как психиатр, считаю, что знания о мозге вообще нужно уже интегрировать в общее образование, потому что представление о нем входит в нашу жизнь как нечто новое, как гаджет вошел в нашу жизнь, так и без понятия о мозге нам будет сложно теперь существовать. Думаю, ваши книги получат большую известность.

Анна Хоружая:

Мы постараемся сделать их взвешенными, чтобы они действительно давали новое и правильное представление.

Виктория Читлова:

Очень много новостей, посвященных нейропластичности. У всех на слуху фраза, что человечество стареет и что нам нужно учиться благосостоятельному пожилому возрасту, активному пожилому возрасту, чтобы мы могли чувствовать себя полноценными, чем-то заниматься и не хворать от нейродегенеративных изменений. Есть такая новость, в которой говорится, что новые нейроны появляются даже у больных Альцгеймером на десятом десятке жизни. О чем эта новость, что оптимистичного она несет?

Анна Хоружая:

Мы уже обсуждали эту тему о новых нейронах, новых нервных клетках, потому что она очень сильно была на слуху в прошлом году, когда в марте 2018 года вышла статья, что якобы отменяется догма, которая была уже 15 лет, что нервные клетки, оказывается, восстанавливаются, потому что раньше считали, что они не восстанавливаются. И разгорелась целая дискуссия о том, была ли правильной эта работа, в которой ученые не нашли новые нервные клетки в мозге. В итоге оказывается, что все-таки новые нервные клетки и развивающиеся нейроны в нашем мозге есть. И вот эта работа одна из достаточно интересных и новых в этом плане. Изучили очень подробно мозг примерно 20 человек в разном возрасте с болезнью Альцгеймера, причем в очень почтенном возрасте, 70, 80 и даже были 90-летние. И выяснилось, что есть у всех, даже у тех, у кого Альцгеймер прогрессировал очень сильно, от 2 до 15 тысяч новых нейронов именно стволовых клеток, то есть предшественников нейронов, и новых нейронов, в смысле развивающихся нейронов. Выяснилось, что у людей, которые не болеют, этих клеток в несколько раз больше. Это очень хороший результат, потому что это дает нам возможность какие-то методы придумывать, для того чтобы стимулировать рост новых нейронов в нашем мозге, и чтобы мозг наш не старел и оставался острым в мыслях и поступках.

Алексей Паевский:

Речь идет о новых нейронах в зубчатой извилине гиппокампа. Гиппокамп – это зона, которая отвечает за ориентирование в пространстве, передняя часть гиппокампа, а вот средняя часть, та самая зубчатая извилина, отвечает за формирование новых воспоминаний. Там стали искать, потому что нам постоянно надо что-то запоминать.

Анна Хоружая:

Именно эта зона чаще всего становится объектом для исследования при болезни Альцгеймера, потому что она поражается сильнее всего.

Алексей Паевский:

Впервые нейрогенез открыли у тех певчих птиц, которые каждую весну себе отращивали новые нейроны, чтобы петь брачные песни. Потом эти нейроны по осени исчезают, а весной вырастают новые.

Виктория Читлова:

Мы не птицы, но я думаю, что у людей уже есть это знание, что для того, чтобы в почтенном возрасте сохранять свежесть ума и память, нужно изучать что-то, что именно вам личностно важно, эмоционально важно. Ведь запоминается хорошо то, что эмоционально окрашено. Есть еще такая новость: выключение островковой коры у мышей, испытывающих болезненные ощущения, привело к снижению реакции на боль, но вместе с этим снизилась способность мышей учиться избегать болевые раздражители. То есть выключая эту зону, мыши хуже стали адаптироваться и выживать.

Алексей Паевский:

Нужно понимать, что все-таки это мыши. Была у Сергея Маркова шуточная идея о том, что в ходе нынешнего естественного отбора, который как-то модифицируется, выживают люди, которые максимально эволюционно стремятся к мыши. И те препараты, которые работают на мышах, будут лучше спасать тех людей, которые ближе к мыши, и потихоньку мы превратимся в человекомышь.

Островковая кора работает не с самой болью, это не восприятие боли, а это именно реакция на боль. Боль – это, в принципе, очень полезная штука, если мы засунули куда-то руку, и там нам стало больно, то мы больше туда не полезем.

Виктория Читлова:

Мы запоминаем, формируется рефлекс, такой охранник.

Алексей Паевский:

Поэтому, с одной стороны, островковая кора усиливает восприятие болезненности, а с другой стороны, если ее выключить, хотя у человека это не проводилось. Статья, которая была в Science, показывает роль островковой коры на поведение, связанное с избеганием боли. Если островковую кору выключать, то мышь вообще не запоминает, где ей было больно. Если перевести в раздел пословиц, то выключение островковой коры заставляет нас наступать на те же грабли.

Виктория Читлова:

Для меня, как для психиатра, эта информация практически очень важна. Очень актуально понятие миндалевидное тело, сортировщик плохо-хорошо, такой тиндер в нашей голове, там информация распределяется быстрее, чем обрабатывается корой в лобной доле. И было непонятно, каким образом в миндалину попадает подобная информация, а болевая импульсация тоже очень важная сфера, в том числе для тревожных депрессивных состояний.

Давайте еще немножко поговорим про возраст, вернемся к болезни Альцгеймера. Есть новость о том, что проблемы с финансами могут говорить о надвигающемся Альцгеймере. Американские исследователи из медицинского центра университета Дьюка установили связь между финансовыми проблемами и повышенным риском развития болезни Альцгеймера.

Алексей Паевский:

Доказано, что болезнь Альцгеймера на ранних диагностируемых стадиях сильно снижает способности человека делать финансовые выводы, и исходя из этого авторы говорят, что если у пожилого человека начались финансовые проблемы, вот вдруг на ровном месте перестал укладываться в сумму своих денег за месяц, это может быть поводом обратиться к врачу и пройти обследование на наличие болезни Альцгеймера.

Исследование это было проведено достаточно стандартным методом – вводили специальный ПЭТ-трейсер на бета-амилоид, который накапливается у таких пациентов, и смотрели на позитронно-эмиссионной томографии, наблюдали корреляцию между тем, как у человека хорошо или не очень получается с финансами рассчитываться, и насколько много сформировалось бета-амилоида у него в мозге.

Виктория Читлова:

Мы между собой, как коллеги, говорим про бета-амилоид как про нечто уже совершенно понятное, но это тот самый белок, который обнаруживается при болезни Альцгеймера?

Алексей Паевский:

Не совсем так, бета-амилоид и в норме есть.

Анна Хоружая:

Но только он образует глыбки, которые мешают нейронам нормально функционировать.

Виктория Читлова:

Есть новость о том, что микроглии участвуют в патогенезе Альцгеймера.

Алексей Паевский:

Начать нужно с того, что за последние 5 лет чуть ли не все наши фармгиганты полностью провалились в препаратах против Альцгеймера, то есть 3 или 4 препарата, на каждый потрачено по 1-2 миллиарда долларов. Большинство препаратов были направлены на эти самые бета-амилоидные бляшки. Судя по всему, не образование бета-амилоидов приводит к Альцгеймеру, давно уже говорят о том, что надо искать ключ к заболеванию, к патогенезу. Есть бляшки бета-амилоиды и есть нейрофибриллярные клубки белка тау, два белка-убийцы нейронов. Они убивают нейроны, скорее всего, но причина их появления, причина как повод накопления это что-то другое. И давно стали говорить, что надо бы поискать в области не нейронных клеток.

Я хочу отдельно сделать большую лекцию про нейроны, большинство людей, которые интересуются нейронауками, не разбираются в них. Для них есть мозг, в нем нейроны, какие-то абстрактные, сферические нейроны в вакууме, все одинаковые. У нас, во-первых, нейроны очень разные, и кроме нейронов в мозге есть еще как минимум три основных типа клеток, которые называются глиальными клетками. При этом если два типа клеток: это олигодендроциты, которые миелинизируют волокна, и астроциты, у которых безумное количество функций. Третьи загадочные клетки, самые малоизученные, это клетки микроглиальные, они больше родственные лимфоцитам, образуются с другого зародышевого лепестка и фактически первый рубеж собственной иммунной защиты мозга.

Микроглии бывают в двух вариантах – спокойные и активированные. Когда в мозге все хорошо, микроглии спокойно патрулируют пространство, делят мозг, и каждая из них смотрит, все ли нормально на ее территории. Как только происходит что-то ненормальное, микроглия преображается, становится макрофагом и начинает жрать то, что не нужно – умерший нейрон, слабый синапс, бактерию, которая пролезла через гематоэнцефалический барьер. В новой работе задействована неправильно работающая микроглия, и если все подтвердится, то именно микроглия должна стать мишенью в новых препаратах против Альцгеймера.

Виктория Читлова:

Воспалительный процесс в том или ином виде в головном мозге – это практически универсальная история и при депрессиях, и при Альцгеймере, в ряде случаев при шизофреническом процессе, по крайней мере, на том уровне знаний, который мы имеем сейчас. Мне бы хотелось поговорить про удивительных хрюшек Шредингера, мозг свиней, который удалось законсервировать и сохранить жизнеспособность в течение 36 часов, минимум 6 часов точно.

Анна Хоружая:

Работа достаточно интересная, потому что она своего рода пионерская. Никому еще не удавалось так долго поддерживать живой мозг вне тела в какой-то субстанции так, чтобы он жил, и так, чтобы там было кровообращение, чтобы сосуды не разрушались, чтобы нейроны оставались

целыми. Эти исследователи еще три года назад провели первый эксперимент, объявили о первых результатах, но никакой конкретики тогда не было. Недавно появилась статья со всеми подробностями, из чего состоял сам перфузат – тот раствор, который циркулировал вместо крови в сосудах, который поддерживал жизнь мозга. Как эта вся конструкция выглядела? Там поддерживалось постоянное давление, постоянная влажность 95%, то есть это камера, в которую помещается мозг, туда подключаются системы с перфузатом, то есть с этим раствором, и начинает качаться под определенным давлением, которое соответствует давлению в нашем теле. Сделали эту процедуру только свинюшкам, мозги которых сразу со скотобойни отправили в лабораторию, и выяснили, что мозг остается вполне жизнеспособным долгое время. Правда, есть одно «но» – активность не была там зарегистрирована, то есть нейроны не работали, но исследователи делают такую сноску, что, возможно, в перфузат добавляли специальные вещества, которые подавляли активность всех нейронов для экономии энергии. Мозг очень прожорливый орган.

Виктория Читлова:

То есть того перфузата не хватало, чтобы прокормить мозг. Неужели никакой импульсации там не происходило?

Анна Хоружая:

Никакой, но это только первый шаг, эта новость вообще произвела фурор, про нее написали все СМИ во всем мире. Теперь нам остается только ждать, по сути дела, это голова профессора Доуэля, только без головы, один мозг, и мозг сохранен. Исследователи сами говорят, что их технология еще не совершенна, назвали они ее Brain X, посмотрим, как теперь будет это все дальше развиваться. Они обозначили себе несколько целей, что им еще предстоит сделать. Теперь они хотят получить активность мозга, посмотреть, насколько она хорошо сохраняется, потому что если это будет так, то в наших руках появляется способ, который позволит мозгу быть сохранным вне тела, и это очень оптимистично.

Виктория Читлова:

А нет еще этих злопыхателей, которые говорят, что в мозге нет души, поэтому там никаких импульсов не обнаружили?

Алексей Паевский:

Если читать комментарии в соцсетях, наверняка все можно найти. У нас нет научных оснований говорить о душе.

Анна Хоружая:

О чем говорить, если мы до сих пор не знаем, что такое сознание, где оно живет.

Виктория Читлова:

Управление перспективных исследовательских проектов министерства обороны США объявило о том, что их программа не хирургических нейротехнологий следующего поколения выделила 6 группам огромное финансирование на создание инвазивных интерфейсов мозг-компьютер, которые будут осуществляться без хирургического вмешательства. О чем же новость и чего они хотят?

Алексей Паевский:

Новость про деньги, это важная новость, потому что у нас сейчас в мире наблюдается бум интерфейсов мозг-компьютер. Первая рука, управляемая интерфейсом мозг-компьютер, это где-то 2012 год, то есть всего 7 лет этому буму, но он уже уперся в некоторые ограничения. Что же такое в интерфейс мозг-компьютер? Это когда мы считываем активность головного мозга, декодируем ее, раскладываем паттерны, а потом при помощи этих паттернов передаем управляющие команды на какое-то внешнее устройство. Интерфейс мозг-компьютер – это передача коммуникационных или управляющих сигналов во вне организма без помощи мышц и нервов.

Виктория Читлова:

То есть военный, надев шлем, может командовать центром управления.

Алексей Паевский:

Они хотят, чтобы военной, надев какой-то девайс, не обязательно шлем, при этом важно, чтобы ему скрывали голову перед этим, чтобы он управлял оружием, взаимодействовал с другими коллегами по атаке, управлял своим костюмом. Пока все это выглядит сильно фантастично, хотя сейчас создать интерфейс мозг-компьютер, который бы управлял чем-то внешним и достаточно точно, не большая проблема.

Виктория Читлова:

Есть уже нечто подобное, когда инвалиды набирают буквы с помощью мысли.

Алексей Паевский:

Да, но это очень медленно. Если мы не вскрываем череп, подчеркиваю – не вскрываем череп, не вставляем электроды в голову, с внешних сигналов ЭЭГ мы получаем кашу, из которой вытаскиваем слабый сигнал, фактически можем передать 2-4 команды. Как происходит процесс набора текста: прибор, который называется нейрочат, российский прибор, прекрасный, выходит в серию, то есть у человека есть экран, на голове гарнитура, на экране показывается сетка из букв, человек сначала выбирает строку, потом столбец, на пересечении появляется буква, и по одной букве выбирает. Это в любом случае медленно.

Виктория Читлова:

Подождите, а эти товарищи хотят управлять дронами с помощью мысли, даже чувствовать вторжение в защищенную сеть.

Алексей Паевский:

Совершенно верно, поэтому там 6 групп, которые получили деньги. Средний объем финансирования на каждую группу 18-19 миллионов долларов, очень большие деньги даже по американским меркам. И это все пока что разработка новых принципов считывания и передачи информации, потому что все эти интерфейсы должны быть интерфейсами с обратной связью. Может быть, инвазивные интерфейсы, электроды могут проходить в мозг через сосуды, это оптический метод считывания, акустический метод считывания, ультразвуковой, это совершенно другие истории, но пока что это чисто теоретическая вещь, на практике это не реализовано.

Виктория Читлова:

Сложно представить, потому что мысль постоянно перескакивает, как сконцентрироваться, чтобы дроном управлять?

Алексей Паевский:

Этап обучения будет тяжелым, погрузиться в чисто рефлекторную историю, но как будет осуществляться подкрепление, обратная связь и все остальное, это все очень тонко и сложно. Пока что мы умеем вставлять электрод в голову и с его помощью управлять чем-то, например, протезом руки и снимать информацию с протеза, отправлять ее в голову обратно, протезы научили чувствовать, но это все инвазивно. Другого пока нет.

Виктория Читлова:

Очень интересное исследование проведено нашими исследователями. Изучали мозг космонавтов, пробывших на МКС в среднем 169 дней, желудочки головного мозга у них увеличивались после длительного пребывания в космосе. О чем речь?

Алексей Паевский:

Это вторая публикация группы из итальянских и российских исследований, которые сделаны на материале только российских космонавтов, которые летали на МКС, 10 или 15 человек у них были в выборке. Нейробиологи в космосе уже больше 50-ти лет, первые эксперименты проводились на макаках, которые летали суборбитально, а на Восток-3 первый нейробиологический эксперимент был проведен, то есть с 1962 года проводятся эксперименты в космосе по нейробиологии. В целом, нейрофизиологические эксперименты стоят на первом месте по частоте проводимых в космосе, но только недавно стали оценивать при помощи МРТ влияние длительного космического полета на мозг, потому что нам предстоят полеты на Марс, а это 500 дней, и это не есть нормально. Эта работа вторая, первая работа была примерно год назад, она была более тревожная, в более крутом журнале опубликована, там было показано, что у астронавтов за 6 месяцев полета уменьшается объем белого вещества. И самое главное, это первые две работы в истории, которые показывают, что изменяется белое вещество, изменяются желудочки, объем изменяется, и через полгода после приземления в норму не приходят, не восстанавливаются до конца.

Виктория Читлова:

А есть какие-то последствия? Алексей сказал, что 500 дней туда лететь, но по прогнозу Mars One, Илон Маск все это возглавляет, полет займет от 7 до 8 месяцев, это минимум 210 дней, а здесь 169 дней изучено. Не долетят ли наши будущие марсиане инвалидами на Марс?

Алексей Паевский:

Долетят, конечно, но не по этой причине.

Анна Хоружая:

Потому что до сих пор у нас нет материалов, которые бы эффективно защищали от радиации.

Алексей Паевский:

Последние полгода-год появилось несколько работ. Первое – оказывается космическое излучение, от которого пока нет защиты, активирует микроглию и может привести к аутоиммунной атаке на мозг. Второе – эксперимент на мышах, помещенных в условия космического полета, показали, что на когнитивные способности космическая радиация не влияет, она повреждает только психическую сферу, в смысле психоэмоциональную. Космонавты долетят абсолютно нормально, они будут рассуждать здраво, но будут полными психопатами. Маск повезет кучу народу, по моим ощущениям, из этой кучи народа долетят не все, потому что какое-то количество погибнет во время полета от радиации, что добавит уже чисто психологических проблем первым поселенцам.

Виктория Читлова:

Цена развития. Есть у нас более приземленные, но не менее фантастические новости. В университете Тамперы, Финляндия, изобрели искусственный нос, который позволяет отличать злокачественное образование головного мозга от здоровой ткани прямо во время операции и тем самым провести наиболее точно иссечение опухоли, минимально травмируя здоровые ткани. Как это работает?

Алексей Паевский:

Для многих людей оказывается неожиданностью, что когда вы вскрываете череп, там нет никакой разметки по опухоли, хирург опухоль глазами не видит, он может видеть ее на МРТ, но демаркационная линия не видна. По протоколу, когда есть на томограмме опухоль, сначала происходит операция, а потом уже разбирают, что за опухоль, предварительную биопсию не делают, делают во время операции, производится анализ, хирург берет кусочек ткани, этот вырезанный кусочек ткани несут в соседнюю лабораторию, там быстро делают гистологию. Сейчас хирург работает электроскальпелем, который прожигает ткань. Когда вы сжигаете кусочек ткани, образуется дым. И вот химики, инженеры, нейробиологи, нейрохирурги собрались вместе и сделали прибор, который во время разреза забирает этот дым, который отправляется на хитрую систему анализа, то есть там смотрится, как эти разлетающиеся молекулы движутся в электрическом поле. И у каждого типа опухолей есть свой профиль разлета сгоревших молекул. По тестированию на большом количестве вырезанных опухолей подтвердили гистологически, получается достаточно точно. Прямо в процессе разреза можно понять, какая ткань.

Виктория Читлова:

Это, по-моему, не только опухолей касается, там и зоны, поврежденные при ишемии.

Анна Хоружая:

Много где можно найти применение этому способу.

Виктория Читлова:

Сейчас очень модное направление – визуализация живого мозга, того, что происходит в мозге. Есть новость о том, что на ФМРТ можно оценить понимание материала, то есть когда мы учимся, очень сложно оценить, учащийся усвоил информацию как усвоил. Что конкретно он из нее усвоил и где все это хранится, об этом новость.

Алексей Паевский:

Это достаточно простая вещь. До ребят просто дошло, что можно соединить инструмент, который показывает, какая область мозга активна, и студента, то есть если МРТ показывает, что у студента работает только память, то он ничего не усвоил, а если у него работает ассоциативная кора, то это уже хорошо. При помощи этого можно тестировать методики обучения, насколько они эффективны, насколько они способствует пониманию того, что вы учите.

Виктория Читлова:

Я поясню еще одну важную вещь, практически значимую для психологов и психиатров. Было выявлено, что, судя по томографии, более опытные испытуемые, например, инженеры, которые знания давно в себе носят, совершенно по-иному видели задачу как учащиеся. У этих инженеров паттерны мозговой активности больше задействовали области, связанные с абстрактным мышлением, мозг же студентов базового уровня ограничился в основном нейронными контурами с воспоминаниями. То есть то знание, которое мы присваиваем, обрастает густотой нейронов, которые обслуживают это знание, и связывает его с другими, поэтому очень важно помимо того, чтобы просто перелистывать новости на том же портале Neuronovosti.Ru, читать по ссылке, что там написано глубже, чтобы это обдумали эмоционально и смыслово осознали, тогда знание скорее усвоится. То же самое действие касается любого знания, которое вы хотите присвоить себе навсегда, если это позволят ваши клетки гиппокампа. Дорогие мои коллеги, эфир наш завершился. Я благодарю вас за то, что помогли мне. Вместе с вами мы провели очередной эфир, посвященный переднему краю нейронауки. Всего доброго, успехов в развитии, до свидания.