Текст книги "Мы – это наш мозг: От матки до Альцгеймера"

Дик Свааб
Мы – это наш мозг: От матки до Альцгеймера

Всем ученым, работы которых стали мощным стимулом для моего мозга, а также Пэтти, Мирте, Родерику и Дорьену, обогащавшим моё окружение

Многие взгляды, здесь высказанные, имеют в высшей степени умозрительный характер, и некоторые из них, без сомнения, окажутся ошибочными; но во всяком отдельном случае я приводил основания, заставившие меня предпочесть один взгляд другому… Ложные факты в высшей степени вредны для прогресса науки, так как они часто долго признаются истинными; но ложные взгляды, если они поддержаны некоторыми доказательствами, приносят мало вреда, потому что каждому доставляет спасительное удовольствие доказывать, в свою очередь, их ошибочность…

Чарлз Дарвин. Происхождение человека и половой отбор, 1871[1]1
  Цитаты (в некоторых случаях подвергшиеся редактированию) из Сократа, Гиппократа, Аристотеля, Библии, Корана, Сенеки, Эразма, Декарта, Спинозы, Жан-Жака Руссо, Дарвина, Фрейда взяты из произведений, печатавшихся в России и имеющихся в Интернете. Здесь и далее примеч. пер.


[Закрыть]

Dick F. Swaab

WIT ZIJN ONS BREIN

Van baarmoeder tot Alzheimer

Nederlands letterenfonds dutch foundation for literature

Издательство выражает признательность за поддержку Нидерландскому литературному фонду

Анатомические рисунки Маартье Кюнен

© 2010, 2012 by Dick F. Swaab

Originally published by Uitgeverij Atlas Contact

© Д. В. Сильвестров, перевод, 2013, 2014

© Н. А. Теплов, дизайн обложки, 2013

© Издательство Ивана Лимбаха, 2018

Предисловие
Вопросы о мозге к предполагаемому специалисту

Я хорошо понимаю, что читателю не слишком нужно все это знать, но мне-то очень нужно рассказать ему об этом.

Жан-Жак Руссо (1712–1778)

Наш век выдвинул по меньшей мере два научных вопроса огромной важности: как возникла Вселенная и как работает наш мозг. Не только непосредственное окружение, но и случай побудили меня взяться за решение второго их них.

Я рос в семье, где с самого детства слышал столь занимательные разговоры, касавшиеся разных аспектов медицины, что уклониться от этого предмета стало для меня невозможно. Отец был гинекологом и занимался многими спорными вопросами продолжения рода, такими как мужская импотенция, искусственное оплодотворение и противозачаточные таблетки. В доме у нас постоянно бывали его друзья, о которых я позднее узнал, что и они тоже были новаторами в своей области. От профессора доктора Дриса Квéридо, впоследствии основавшего медицинский факультет в Роттердаме, еще ребенком я получил свой первый урок эндокринологии. Мы вместе с ним выгуливали нашего пса, и, когда тот поднял лапу, я услыхал от Кверидо, что такое поведение вызывают воздействующие на мозг половые гормоны. Доктор Кун ван Эмде Боас, первый профессор сексологии в Нидерландах, регулярно заходил к нам со своей женой вечерком выпить по рюмочке с моими родителями. От его рассказов у всех нас, особенно у детей, просто дух захватывало. Однажды он поведал, что у него никак не клеился разговор с одним пациентом. Наконец пациент выговорил то, что стояло у него словно ком в горле: он-де слыхал, что ван Эмде Боас гомосексуалист! Профессор обнял его за плечи и сказал: «Но, дорогуша, ведь ты же этому не поверил?» – оставив своего пациента в полной растерянности. Мы так и помирали со смеху.

Не существовало таких вопросов, которых я не мог бы задать, а по выходным дням можно было заглядывать в медицинские книги отца и изучать под микроскопом одноклеточных зверюшек, кишевших в воде из канавы, и клетки растений.

Учась в средней школе, я мог бывать на лекциях, которые отец читал по всей стране. Никогда не забуду, каким нападкам и даже оскорблениям со стороны религиозной публики он подвергался на лекциях по подготовке в Нидерландах первой фазы испытаний контрацептивных таблеток. По крайней мере, внешне он продолжал спокойно излагать свои аргументы, в то время как я, в холодном поту, сидел стиснув зубы. Впоследствии я убедился, что это было полезной школой – имею в виду сильные эмоциональные реакции, с которыми я сталкивался в дальнейшем в ходе своих исследований. Грегори Пинкус, американский создатель этой пилюли, также время от времени бывал у нас дома, и мне удалось вместе с ним посетить Органон, фармацевтическую фабрику, где изготовляли эти таблетки. Там я впервые увидел, что такое лаборатория.

Само собой разумеется, все это привело к тому, что я стал изучать медицину. За едой мы с отцом с энтузиазмом обсуждали все возможные стороны этой профессии настолько непосредственно и настолько детально, что моя мать то и дело восклицала: «А ну-ка хватит!» – притом что как бывшая хирургическая медсестра, к тому же побывавшая на фронте в 1939 году во время русско-финской войны, она очень многое повидала. Неожиданно подошло время, когда я стал не только задавать вопросы, но также и отвечать на них. Если ты изучаешь медицину, то сразу же, совершенно неоправданно, в тебе начинают видеть эксперта по всем болезням, у которого можно получить бесплатную консультацию. В какой-то момент мне настолько надоели все эти бесконечные занудные жалобы, что я громко воскликнул, так, что все общество, собравшееся по случаю дня рождения, сразу же смолкло: «Это интересно, тетя Йопи, раздевайтесь, и давайте посмотрим». Сработало превосходно. Больше она мне не докучала. Но другие по-прежнему обращались ко мне со своими вопросами.

Приступая к изучению медицины, я хотел больше узнать о подготовке и проведении экспериментов, на которых так часто основываются медицинские концепции. Кроме того, я хотел, вопреки желанию родителей, быть материально независимым. Для студентов в Амстердаме имелись две возможности после первого академического экзамена половину рабочего времени заниматься исследовательской работой: либо в области фармакологии, либо в Nederlands Instituut voor Hersenonderzoek [Нидерландском институте исследования мозга]. В Институте мозга свободное место появилось раньше. Так произошел выбор моей карьеры. В свете всего того, что я уже узнал дома, выбор был абсолютно логичным: новая область нейроэндокринологии, а именно исследование выработки гормонов клетками мозга и чувствительности мозга к гормонам. На собеседовании у профессора д-ра Ханса Ариенса Капперса я назвал нейроэндокринологию предметом моих интересов. «Это в ведении Ханса Йонгкинда», – заметил профессор Капперс и пригласил д-ра Йонгкинда. В последовавшей затем беседе с ними обоими выяснилось, как мало я был знаком со специальной литературой. Несмотря на это, Капперс решил: «Мы все-таки попробуем», – и взял меня. В ходе докторантуры я проводил эксперименты, чтобы понять, каковы функции нервных клеток, производящих гормоны. Этими исследованиями я занимался параллельно с изучением медицины и посвящал им свои вечера, выходные дни и каникулы. Не без труда мне как ассистенту в хирургическом отделении, которым руководил профессор д-р Бурема, удавалось тогда, в 1970 году, выкраивать во второй половине дня время для работы над диссертацией. После сдачи в 1972 году экзамена на врача я решил продолжать исследования в области мозга. В 1975 году я стал заместителем директора и в 1978 году директором Нидерландского института исследования мозга. В 1979 году к этому добавилась профессура по нейробиологии на медицинском факультете Амстердамского университета. Несмотря на ведущие должности, которые я занимал в течение тридцати лет, я не прекращал интенсивных лабораторных исследований. В конце концов именно для этого я решил заниматься подобной работой. К настоящему времени в своей исследовательской группе я невероятно многому научился у множества замечательных, критичных и способных студентов, докторантов, постдокторантов и сотрудников более чем из двадцати стран, которых я до сих пор постоянно встречаю в исследовательских лабораториях и клиниках по всему миру. Вся наша группа особенно благодарна прекрасным лаборантам, обеспечивающим высокое качество проведения экспериментов и развитие новых методов исследований.

Между тем у меня возникали вопросы по темам, не относившимся только к моей основной специальности. Тебя всё равно считают врачом, когда действительно приходится туго, даже если ты занимаешься не врачебной практикой, а исследованиями. Болезнь мозга затрагивает все стороны личности, и поэтому ко мне обращались за советами в самых критических случаях. В одно воскресное утро, например, пришел сын одного моего знакомого с несколькими томограммами и сказал: «Я только что узнал, что мне осталось жить всего три месяца. Как это может быть?» Взглянув на томограммы, я не понял, как он вообще смог прийти ко мне, чтобы задать этот вопрос: передняя часть его мозга представляла собой одну громадную опухоль, и он действительно недолго прожил. В такой момент только и остается выслушать, объяснить выводы и результаты обследований и помочь отчаявшемуся человеку пробраться сквозь медицинские дебри. Единственно, кто оценивал мои способности должным образом, – это мои дети. Они решительно требовали позвать «настоящего» врача, когда у них была высокая температура, и я с тревогой присаживался со стетоскопом на их кроватках. Когда в 1985 году я основал Nederlandse Hersenbank [Нидерландский банк мозга] (см. ХХ.4) и при этом стало известно, что я исследую мозг умерших, я, к своему удивлению, для многих сделался советчиком по всем вопросам, связанным с последней жизненной фазой: эвтаназией, оказанием помощи в самостоятельном уходе из жизни, возможностью стать донором мозга или предоставить свое тело науке, короче говоря, по всем темам, имеющим отношение к жизни и смерти (см. ХХ.3). Так постоянно переплетались между собой мои исследования и их результаты для меня и для общества. Я принимал участие во встречах матерей, потерявших покончивших с собой детей-шизофреников и теперь в рамках организации помощи Ypsilon отважно поддерживавших других женщин, которых постигло это несчастье. На международных конгрессах по синдрому Прадера – Вилли я увидел, насколько больше знают близкие о течении этой болезни, чем мы, исследователи. Сюда приезжали и ученые, и родители, чтобы вместе выяснять причины того, почему их дети ели буквально до смерти. Со всего света привозили родители своих невероятно тучных детей, тем самым помогая клиницистам лучше постигать ход этого заболевания, что чрезвычайно стимулировало нашу работу. Метод, который следовало бы использовать и другим объединениям пациентов. Моя научная группа участвовала также в организации первых в Нидерландах исследований болезни Альцгеймера, когда широкое распространение этой болезни еще только предсказывали. Наши наблюдения над тем, что некоторые клетки мозга хорошо противостоят процессу старения и болезни Альцгеймера, в то время как другие клетки гибнут, стали путеводной нитью в поисках терапевтических стратегий борьбы с этой болезнью (см. XIX, 3). Вследствие старения общества сегодня каждый в своем ближайшем окружении хорошо знает людей, которым в своей последней жизненной фазе пришлось пережить духовный упадок в результате деменции. Многим из нас также, вероятно, знакомы огромные тяготы, которые психические болезни вносят в жизнь пациентов, их близких и тех, кто ухаживает за больными. Вопросы, которые ставит перед исследователем мозга эта болезнь, столь животрепещущи, что от них уже нельзя уклоняться.

Обычная публика, которая вообще не проявляет никакого интереса к нашей ежедневной борьбе с техническими проблемами, возникающими при исследованиях, совершенно неверно предполагает, что про мозг нам известно всё. Люди хотят получить ответы на важнейшие вопросы: что такое память, сознание, обучение и эмоции, свободная воля и околосмертные состояния. Исследователь, который не уклоняется от подобных вопросов, рано или поздно будет ими захвачен и, скорее всего, захочет в них углубиться. В дискуссиях широкая публика исходит из «фактов», происхождение которых для меня остается загадкой. Так, существует миф, что мы используем всего лишь 10 % нашего мозга. Хотя относительно некоторых людей действительно может сложиться подобное впечатление, я не знаю, на чем основана эта бессмыслица. То же самое относится и к легенде о миллионах клеток мозга, которые мы будто бы ежедневно теряем в процессе старения. Часто весьма оригинальные вопросы, которые задают заинтересованные слушатели и ученики, наводят на серьезные размышления. Одна голландская старшеклассница, японка по происхождению, хотела писать профилирующую работу о различиях между мозгом европейца и азиата. Такие различия действительно существуют. Мои собственные исследования человеческого мозга также постоянно вызывали потоки вопросов и бурную общественную реакцию и требовали разъяснений и публичной дискуссии о различии между мозгом мужчины и женщины, о сексуальной ориентации, транссексуальности, развитии мозга, болезнях мозга, таких как депрессии и расстройства приема пищи (см. II–IV и VI).

Между тем за 45 лет, в течение которых я занимался исследованиями, изучение мозга из занятий отдельно взятого специалиста превратилось в предмет, который пережил бурный расцвет во всем мире и благодаря работе десятков тысяч ученых и лаборантов, а также появлению специальных дисциплин стремительно развивался и привел к множеству новых научных выводов. Нейрофобия тогдашней публики благодаря прекрасной научной журналистике сменилась живейшим интересом ко всему, что имеет отношение к мозгу. Я никогда не избегал вопросов, интересовавших широкую публику, и это неустанно побуждало мой собственный мозг задумываться о вещах, лежащих вне моей персональной области исследований, а также о том, чтобы донести результаты этих размышлений до широкой общественности. При этом развивались и мои взгляды на некоторые аспекты работы нашего мозга; как мы становимся людьми; как развиваемся и стареем; на каком фоне возникают болезни мозга; что представляют собой наши жизнь и смерть. За истекшее время мои маленькие ответы на эти большие вопросы о мозге приняли форму, которую я воплотил в этой книге.

Чаще всего меня просили, чтобы я коротко изложил, как работает мозг. Разумеется, книга может осветить только некоторые стороны этой необъятной темы. Здесь описывается, как наш мозг дифференцируется на мозг мальчика или девочки, что разыгрывается в мозге подростка, как мозг обеспечивает сохранение индивидуума и всего вида, как мы стареем, делаемся слабоумными и умираем, как развивался мозг, как функционирует память и как формировалось моральное поведение. Но эта книга рассказывает и о том, какие случаются неудачи. Она не только обращает внимание на нарушения сознания, вред для мозга при боксе и такие болезни мозга, как наркозависимость, аутизм и шизофрения, но и на новейшие достижения, касающиеся выздоровления и восстановления мозга. В завершение рассматривается связь мозга и религии, души, духа и свободной воли.

Об отдельных предметах можно читать независимо друг от друга. В пределах строго очерченных рамок для столь многих различных тем нельзя предложить глубокого научного анализа. Главы задуманы как исходные пункты для дальнейших дискуссий о том, почему мы такие, какие мы есть, как развивался наш мозг, как он функционирует и что в нем может пойти не так. Я надеюсь, эта книга даст ответы обширной читательской аудитории на целый ряд наиболее частых вопросов относительно нашего мозга и заложит основы более широкой нейрокультуры студентов и молодых исследователей мозга, побудит их выходить за границы своих исследований и вступать в диалог с широкой общественностью. Это, разумеется, необходимо не только ввиду значения исследований мозга для общества, но также и ради общественной поддержки наших исследований.

Рис. 1. Мозг, вид сбоку. Слева – передняя часть мозга. Различные части коры больших полушарий: F – фронтальная область коры больших полушарий, лобная доля (планирование, инициатива, речь, моторика; здесь находится главный двигательный центр: см. рис. 21). P – теменная область больших полушарий, включает первичную сенсорную кору (см. рис. 21). В теменной доле происходит интеграция информации от органов чувств (визуальной, чувственной, навигация; функции этой части мозга: логическое мышление, устный счет; здесь хранится информация о значении чисел и телесная схема). O – затылочная доля (переработка зрительной информации). T – височная область коры больших полушарий (память, слух, речь, см. рис. 21). А также: мозжечок (C, автоматические движения и координация движений) и ствол мозга (H, регуляция дыхания, сердцебиения, температуры и ритма сон-бодрствование).

I. Введение

I.1 Мы – это наш мозг

Люди должны знать, что источником наших удовольствий, радостей, смеха и шуток, точно так же как и наших горестей, болей, печалей и слёз, является не что иное, как мозг. С помощью мозга мы думаем, видим, слышим, отличаем уродливое от красивого, плохое от хорошего, приятное от неприятного <…> Надо знать, что огорчения, печаль, недовольства и жалобы происходят от мозга. Из-за него мы становимся безумными, нас охватывает тревога и страхи либо ночью, либо с наступлением дня; в нем лежат причины бессонницы и лунатизма, невозможности собраться с мыслями, забывчивости и необычного поведения.

Гиппократ (ок. 460–370 до н. э.)

Всё, что мы думаем, делаем и не делаем, осуществляется нашим мозгом. Строение этой фантастической машины определяет наши возможности, наши ограничения и наш характер; мы – это наш мозг. Исследование мозга – не только поиски причин мозговых заболеваний, но также поиски ответа на вопрос, почему мы такие, какие мы есть, поиски самих себя.

Нервные клетки, или нейроны, – это строительные кирпичики нашего мозга. Мозг весит полтора килограмма и содержит 100 миллиардов нейронов (что в пятнадцать раз превышает население земного шара). Кроме того, в мозге имеются глиальные клетки, которых в десять раз больше, чем нейронов. Прежде считалось, что глиальные клетки всего лишь удерживают нейроны рядом друг с другом (греческое γλία означает клей). Новейшие исследования, однако, показывают, что глиальные клетки, которыми человеческий организм обладает в бóльшем количестве, чем какой-любой другой, имеют решающее значение для химической передачи информации и тем самым для всех процессов в головном мозге, а также для долговременной памяти. Это проливает особый свет на известный факт, что мозг Эйнштейна содержал так много глиальных клеток. Продуктом взаимодействия всех этих миллиардов нервных клеток и является наша духовная сущность. Как почка выделяет мочу, так мозг выделяет мысль – неподражаемо сформулировал Якоб Молескотт (1822–1893). Но теперь мы знаем, что речь идет об электрической активности, о передаче химических посланцев, об изменениях в клеточных контактах, в активности нервных клеток (см. I.1 и XV.1). Томография мозга позволяет не только выявить его заболевания, но и увидеть высвеченными области мозга, задействованные при чтении, думании, счете, слушании музыки, религиозных переживаниях, влюбленности, сексуальном возбуждении. Непосредственно наблюдая за изменениями активности своего мозга, мы можем тренировать собственный мозг, чтобы заставить его работать иначе. С помощью функционального томографа пациентов учили осуществлять контроль активности передней части мозга. Таким образом, страдающие хроническими болями могли уменьшить болевые ощущения.

Нарушения в этой высокоэффективной машине, обрабатывающей информацию, ведут к психическим и неврологическим заболеваниям. Эти нарушения многое сообщают о нормальной работе нашего мозга. Для ряда психиатрических и неврологических картин болезни уже разработаны эффективные терапии. Болезнь Паркинсона уже давно лечится леводопой, а СПИД-деменция больше не возникает при правильно подобранной терапии. Генетические и иные факторы риска шизофрении очень быстро картографируются. В микроскоп можно видеть, что у больного шизофренией нормальное развитие мозга было нарушено уже во время пребывания в матке. Лечить шизофрению можно лекарствами: «Приму что-либо таблеток взамен, и делаюсь больше шизо, чем френ»[2]2
  Шизофрения (от др. – греч. σχίζω – раскалываю и φρήν – дух, душа, ум, рассудок).


[Закрыть], – по выражению поэта-лауреата Кееса Винклера, в течение многих лет работавшего библиотекарем у нас в институте.

Вплоть до недавнего времени неврологи могли всего лишь точно локализовать нарушение, с которым больному приходилось мириться до конца жизни. Но сейчас растворяют тромбы, которые могут стать причиной инсульта, останавливают кровотечение и проводят стентирование[3]3
  Оперативное расширение кровеносных сосудов с помощью тонкой проволочной трубочки, стента.


[Закрыть] суженных сосудов мозга. Уже более 3 500 человек завещали передать после смерти свой мозг для исследований Нидерландскому банку мозга (Nederlandse Hersenbank: www.hersenbank.nl). Это дает новое понимание молекулярных процессов, вызывающих такие недуги, как болезнь Альцгеймера, шизофрения, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз и депрессия. Поиски точек приложения для новых медикаментов идут полным ходом. Однако эти исследования принесут клинические результаты лишь следующим поколениям.

Стимулирующие электроды, имплантируемые в точно установленные места в глубине мозга, уже доказали свою эффективность. Впервые этот метод применили для страдающих болезнью Паркинсона (рис. 22). Поразительно, что интенсивное дрожание сразу же исчезает, как только больной нажимает на кнопку стимулятора. Глубинные электроды применяются сейчас также при кластерных головных болях, мышечных спазмах и обсессивно-компульсивных расстройствах (навязчивых состояниях). Больные, которые сотни раз в день мыли руки, с имплантированным в мозг электродом получают возможность вести нормальную жизнь. Глубокая имплантация электрода в мозг вернула сознание человеку, который шесть лет находился в состоянии минимального сознания. Делаются попытки лечить этими методами ожирение и синдром зависимости.

Магнитная стимуляция префронтальной коры (рис. 14) позволяет улучшить настроение при депрессии, а стимуляция слуховой коры головного мозга заставляет исчезнуть мешающие мелодии, которые непроизвольно звучат у людей с нарушением чувствительности внутреннего уха. С галлюцинациями у больных шизофренией также можно успешно бороться методами транскраниальной магнитной стимуляции (см. XI.4).

Нейропротезы могут всё лучше и лучше заменять наши органы чувств. Сегодня более 100 000 пациентов снабжены кохлеарными имплантатами, с помощью которых зачастую они могут слышать на удивление хорошо. Для слепых проводятся эксперименты с электронными камерами, информация с которых направляется в зрительную кору головного мозга (рис. 21). 25-летний молодой человек находился в состоянии полного поперечного паралича после удара ножом в шею. Ему была имплантирована в кору головного мозга пластинка размерами 4 × 4 мм с 96 электродами. Мысленно производя соответствующие движения, он мог управлять мышью компьютера, читать сообщения электронной почты и играть в компьютерные игры. Силой мысли можно было даже управлять движениями протеза руки (см. XII.5).

Уже производятся попытки репарации мозга нейротрансплантацией кусочков эмбриональной ткани коры головного мозга для страдающих болезнью Паркинсона и болезнью Хантингтона. Генную терапию пробуют применять для страдающих болезнью Альцгеймера. Многообещающе выглядит использование стволовых клеток для репарации ткани головного мозга, однако здесь еще предстоит преодолеть серьезные трудности, такие как возможное образование опухолей (см. XII.6, 7).

Болезни мозга всё еще плохо поддаются лечению, но период пораженчества сменился радостью от появления новых воззрений и оптимизмом в отношении новых возможностей лечения в ближайшем будущем.