Текст книги "Будущее разума"

В 1999 г. доктор Джозеф Цянь и его коллеги из Принстона, МТИ и Университета Вашингтона обнаружили, что добавление одного-единственного гена резко улучшает память и способности мыши. Такие «умные мыши» быстрее выбираются из лабиринтов, лучше запоминают события и обгоняют других мышей во многих испытаниях. Ученые окрестили их «мыши Дуги» в честь Дуги Хаузера – мальчика-врача из известного телешоу Doogie Howser, M. D.

Доктор Цянь начал с анализа гена NR2B, действующего как переключатель и контролирующего способность мозга связывать одно событие с другим. (Ученые знают о нем, потому что, если этот ген дезактивировать, мыши теряют все свои способности.) Все обучение держится на NR2B, потому что этот ген контролирует связь между клетками гиппокампа. Первым делом доктор Цянь создал линию мышей, у которых копий гена NR2B больше, чем у обычных особей, и выяснил, что такие мыши обладают повышенными ментальными способностями. Обычная мышь, брошенная в неглубокий чан с водой, начинает плавать случайным образом. «Умная мышь» с первой попытки направляется к скрытой под водой платформе.

С тех пор исследователи не раз подтвердили эти результаты и вывели еще более умные линии мышей. В 2009 г. доктор Цянь опубликовал статью, в которой объявил о создании еще одной линии умных мышей, получивших прозвище Хобби-Джей в честь героя китайских мультиков. Эти мыши способны помнить новые факты (такие как расположение игрушек) втрое дольше, чем предыдущая линия генетически модифицированных мышей, которая раньше считалась самой умной. «Это дополнительное свидетельство того, что NR2B – универсальный выключатель формирования воспоминаний», – заметил доктор Цянь. «Это как взять Майкла Джордана и сделать из него супер-Майкла», – говорит выпускник университета Дэхэн Ван.

Однако даже для этой новой линии мышей существуют пределы. Когда мышам предлагается выбор – повернуть направо или налево, чтобы добраться до шоколадки, – Хобби-Джей помнит правильное решение намного дольше, чем обычная мышь. Но через пять минут забывает и он. «Мы не смогли бы сделать из этой мыши математика. В конце концов, это просто грызуны», – говорит доктор Цянь.

Следует также указать, что некоторые линии «умных мышей» получились очень робкими по сравнению с обычными мышами. Исследователи подозревают, что слишком мощная память позволяет помнить также все неудачи и потери, и это заставляет ее обладателей колебаться. Так что помнить слишком много иногда вредно.

Ученые надеются распространить в дальнейшем свои исследования на собак, с которыми у нас много общих генов, а возможно, и на людей.

Ген NR2B – не единственный, которым в настоящее время интересуются ученые в связи с работой памяти. В еще одной прорывной серии экспериментов исследователям удалось вывести линию плодовых мушек с «фотографической памятью», а также линию мышей, страдающих амнезией. Возможно, со временем эти эксперименты помогут объяснить множество загадок нашей долговременной памяти (к примеру, почему зубрежка в последние дни перед экзаменом – не лучший способ учебы, а также почему мы лучше всего помним богатые эмоциями события). Ученые обнаружили, что существует два важных гена – CREB-активатор, стимулирующий формирование новых связей между нейронами, и CREB-репрессор, подавляющий формирование новых воспоминаний.

Доктора Джерри Инь и Тимоти Тулли из лаборатории в Колд-Спринг-Харбор проводили серию интересных экспериментов с плодовыми мушками – дрозофилами. Обычно им, чтобы чему-то научиться (к примеру, распознавать какой-нибудь запах или избегать удара), нужно десять попыток. Мушки с дополнительными CREB-репрессорами вообще не могли формировать сколько-нибудь продолжительных воспоминаний, но настоящее удивление исследователи испытали, когда взяли мушек с дополнительным геном CREB-активатора. Они запоминали то, что нужно, с первой попытки. «Это говорит о том, что у этих мушек фотографическая память», – говорит доктор Тулли. Он сравнил этих дрозофил со студентами, «которые способны один раз прочитать главу в учебнике, увидеть ее мысленно и сказать вам, что ответ можно найти в третьем параграфе на семьдесят четвертой странице».

Этот эффект демонстрируют не только плодовые мушки. Доктор Алцино Силва из Колд-Спринг-Харбор экспериментирует с мышами. Он выяснил, что мыши с дефектом в CREB-активаторе гена практически не способны формировать долговременные воспоминания. Они страдают амнезией. Но даже эти забывчивые мыши могли бы что-нибудь освоить, если бы их занятия были организованы как короткие уроки с возможностью отдохнуть между ними. Ученые предполагают, что в мозгу присутствует ограниченное количество CREB-активатора; именно этим, возможно, ограничен объем информации, который мы можем усвоить за заданное время. Занимаясь зубрежкой перед экзаменом, мы очень быстро истощаем доступный объем CREB-активатора и перестаем усваивать информацию, по крайней мере до тех пор, пока не сделаем перерыв и не восстановим объем CREB-активатора.

«Мы теперь можем точно сказать, по какой биологической причине не работает судорожная зубрежка перед экзаменом», – говорит доктор Тулли. Лучший способ подготовиться к экзамену – мысленно повторять материал периодически в течение дня, пока он не станет частью долговременной памяти.

Этим можно объяснить также, почему эмоционально заряженные воспоминания часто бывают такими живыми и сохраняются десятилетиями. CREB-репрессор действует как фильтр, устраняя бесполезную информацию. Но воспоминание, связанное с сильными эмоциями, может либо устранить CREB-репрессор, либо повысить уровень CREB-активатора.

В будущем мы можем ожидать новых прорывов в изучении генетических основ памяти. Вероятно, громадные возможности мозга определяются не одним геном, а сложной комбинацией множества генов. У каждого из них, в свою очередь, в человеческом геноме есть «ответная часть», так что возможно, мы тоже когда-нибудь сможем генетически улучшать память и развивать ментальные способности.

Однако не думайте, что «подхлестнуть» мозг можно будет уже завтра. На пути ученых еще множество препятствий. Во-первых, неясно до сих пор, приложимы ли все полученные результаты к человеку. Нередко методы лечения, выглядевшие многообещающе при испытаниях на мышах, плохо переносятся на представителей нашего биологического вида. Во-вторых, даже если результаты можно применить к человеку, мы не знаем, что, в конце концов, из этого выйдет. Возможно, эти гены действительно помогают улучшить память, но не повышают общий интеллект. В-третьих, оказалось, что генная терапия (или исправление поврежденных генов) – вещь более сложная, чем считалось ранее. Этим методом можно излечить лишь горстку генетических заболеваний. И хотя вирусы, при помощи которых ученые внедряют «хорошие» гены в клетку, совершенно безобидны, организм все равно посылает антитела на борьбу с чужаками, что часто делает терапию бессмысленной. Не исключено, что внедрение гена для улучшения памяти тоже приведет к фиаско. (Кроме того, вся область генной терапии несколько лет назад потерпела серьезную неудачу, когда в Пенсильванском университете во время процедуры генной терапии умер пациент. Вообще работа по модификации человеческих генов сталкивается с множеством этических и даже юридических проблем.)

Таким образом, испытания на людях будут продвигаться намного медленнее, чем на животных. Однако можно предположить, что наступит день, когда процедура будет отработана и станет реальностью. Чтобы изменить гены нужным образом, достаточно будет сделать укол в руку. При этом в кровь попадет безобидный вирус, который затем, заразив нормальные клетки, внедрит в них свои гены. А стоит «умному гену» успешно внедриться в клетку, как он активируется и начнет вырабатывать белки, которые, действуя на гиппокамп и процесс формирования воспоминаний, улучшат память и когнитивные способности.

Если с внедрением генов ничего не получится, останется другая возможность – ввести нужные белки в тело, вообще не обращаясь к генам. Тогда, вместо того чтобы делать укол, нам придется глотать таблетки.

Целью этих исследований в конечном итоге является создание «умной таблетки», которая могла бы повысить концентрацию внимания, улучшить память и, возможно, даже совершенствовать интеллект. Фармацевтические компании экспериментируют с несколькими перспективными препаратами, такими как MEM 1003 и MEM 1414, которые, по идее, должны развивать умственные способности человека.

Ученые обнаружили, что долговременные воспоминания существуют благодаря ферментам и генам. Усвоение информации происходит, когда определенные нервные пути закрепляются при активации конкретных генов, таких как CREB (он запускает выработку соответствующего белка). По существу, чем больше CREB-белков циркулирует в мозгу, тем быстрее формируются долговременные воспоминания. Это проверено на морских моллюсках, дрозофилах и мышах. Главное свойство MEM 1414 заключается в том, что этот препарат ускоряет выработку CREB-белков. В лаборатории у старых животных, которым давали MEM 1414, долговременные воспоминания формировались значительно быстрее, чем у животных контрольной группы.

Кроме того, ученые пытаются выделить конкретные биохимические процессы, задействованные в формировании долговременных воспоминаний как на генетическом, так и на молекулярном уровне, и уже есть первые успехи. Когда этот ключевой процесс станет полностью понятным, можно будет разработать терапевтические методы, способные его ускорить и усилить. Со временем воспользоваться таким «ускорителем мозга» смогут не только пожилые люди и жертвы болезни Альцгеймера; эти методы будут доступны каждому.

Может быть, болезнь Альцгеймера разрушает все воспоминания без разбора, но как насчет их избирательного уничтожения? Амнезия – один из любимых инструментов развития сюжета, применяемых в Голливуде. В фильме «Идентификация Борна» человек с двумя огнестрельными ранениями, выловленный рыбаками в море (агент ЦРУ Джейсон Борн в исполнении Мэтта Деймона), не помнит, кто он и что с ним произошло. За ним гонятся убийцы, но он представления не имеет, кто они и почему его хотят убить. Единственный ключ к потерянным воспоминаниям – способность при необходимости инстинктивно включать боевые навыки, достойные секретного агента.

Хорошо известно, что амнезия может возникать случайно в результате травмы (к примеру, в результате удара по голове). Но можно ли избирательно стирать воспоминания? В фильме «Вечное сияние чистого разума» с Джимом Керри в главной роли два человека встречаются случайно в поезде и сразу же чувствуют взаимное притяжение. Потом они с изумлением узнают, что когда-то уже были влюблены друг в друга, но ни у него, ни у нее не сохранилось об этом никаких воспоминаний. Они узнают также, что после особенно серьезной ссоры оба заплатили некоей компании за то, что из их памяти будут стерты воспоминания друг о друге. Очевидно, судьба дает им второй шанс на любовь.

В фильме «Люди в черном» тема избирательной амнезии выведена на новый уровень. Здесь Уилл Смит играет агента теневой секретной организации, которая при помощи «нейтрализатора» избирательно стирает из памяти людей неудобные воспоминания об НЛО и встречах с инопланетянами. У прибора есть даже шкала, на которой агент выставляет, насколько далеко в прошлом лежат эти воспоминания.

Все это создает увлекательный сюжет и обеспечивает фильмам хорошие сборы, но возможны ли описанные явления на самом деле, хотя бы в будущем?

Мы знаем, что амнезия на деле существует, причем есть два основных типа, которые зависят от того, какая память – кратковременная или долговременная – затронута. Ретроградная амнезия возникает в случае травмы или повреждения мозга; при этом пропадают существующие (как правило, предшествующие вызвавшему амнезию событию) воспоминания. Это примерно то, с чем столкнулся Джейсон Борн, забывший, что произошло до того момента, когда его, раненого, сочли мертвым и бросили в воду. Гиппокамп при этом остается невредимым, так что новые воспоминания могут формироваться, несмотря на повреждение долговременной памяти. Антероградная амнезия возникает при повреждении кратковременной памяти, при этом человек испытывает трудности с формированием новых воспоминаний. Обычно амнезия может продолжаться от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от степени повреждения гиппокампа. (Антероградная амнезия фигурирует в фильме «Помни», где главный герой «подвинут» на мести за смерть жены, но проблема в том, что в его памяти события и факты удерживаются лишь около 15 минут; ему приходится все время писать самому себе записки на клочках бумаги и фотографиях, а важнейшие факты даже татуировать на теле. С большим трудом он пробирается по следу из посланий к самому себе и в конце концов все же добирается до истины, которую он, если бы не постоянные усилия, очень быстро забыл бы.)

Главное в описанных случаях – то, что потеря памяти всегда датируется моментом травмы или болезни, что делает избирательную амнезию по-голливудски крайне маловероятной. В таких фильмах, как «Люди в черном», предполагается, что воспоминания хранятся последовательно, как на жестком диске, так что достаточно выбрать желаемый момент времени и нажать на клавишу «удалить». Однако на самом деле воспоминания хранятся по частям в разных областях мозга.

Тем временем ученые исследуют некоторые лекарства, которые, возможно, помогут устранить травмирующие воспоминания, преследующие человека иногда до конца жизни. В 2009 г. голландские ученые под руководством доктора Мерел Киндт объявили, что им удалось найти новое применение старому препарату под названием пропранолол. Оказалось, что это лекарство способно «чудесным образом» облегчать страдания, связанные с травмирующими воспоминаниями. Этот препарат не вызывает амнезии, которая начиналась бы в конкретный момент времени; он просто смягчает боль и позволяет человеку легче с ней справиться – и всего за три дня, как утверждалось в статье.

Открытие вызвало широкий общественный резонанс. Это не удивительно, если учесть, сколько людей страдает от посттравматических стрессовых расстройств (ПТСР). Судя по всему, каждый из них, начиная от ветеранов войн и заканчивая жертвами сексуальных преступлений и несчастных случаев, мог бы получить облегчение. Но одновременно оно идет вразрез с исследованиями мозга, которые показывают, что долговременные воспоминания кодируются не электрически, а на уровне белковых молекул. Однако недавние эксперименты позволяют предположить, что воспоминание о том или ином событии требует как извлечения кусочков мозаики из мест хранения, так и сборки из них полной картины, ну а в ходе этого процесса структура белка может и измениться. Иными словами, вызов воспоминания реально меняет его. Возможно, именно поэтому лекарство работает: известно, что пропранолол вмешивается в процесс всасывания адреналина, влияющий на формирование долгоживущих ярких воспоминаний, которые часто остаются после травмирующих событий. «Пропранолол сидит на этой нервной клетке и блокирует ее. Так что адреналин, возможно, здесь и присутствует, но делать свое дело не может», – говорит доктор Джеймс Макгауф из Калифорнийского университета в Ирвине. Иными словами, без адреналина воспоминания бледнеют.

Испытания в контролируемых условиях на людях с посттравматическими расстройствами показали весьма многообещающие результаты. Но дело застопорилось, когда речь зашла о вопросах этичности стирания памяти. Некоторые специалисты по этике не оспаривают эффективность препарата, но недовольны самой идеей о лекарстве для избавления от воспоминаний: ведь они возникают не просто так, их цель – преподать человеку жизненный урок. Даже неприятные воспоминания, по их мнению, служат какой-то высшей цели. Препарат вызвал категорическое неодобрение Президентского совета по биоэтике. В его докладе говорилось, что «притупить память об ужасных вещах означало бы сделать нашу жизнь в этом мире слишком комфортной; нас перестали бы трогать страдание, злодейство или жестокость… Можно ли стать нечувствительными к величайшим скорбям жизни, не потеряв одновременно чувствительности и к величайшим ее радостям?».

Доктор Дэвид Магус из Центра биомедицинской этики при Стэнфордском университете говорит: «Наши разрывы, наши отношения, какими бы болезненными они ни были, учат нас чему-то. Этот опыт делает нас лучше».

Но многие считают иначе. Доктор Роджер Питман из Гарвардского университета утверждает, что если врач видит перед собой страдающую жертву несчастного случая, «то следует ли оставлять его без морфия, только чтобы не лишать его полного эмоционального опыта? Разве можно с этим спорить? Почему в психиатрии должно быть иначе? Мне кажется, что за всем этим стоит тайное убеждение в том, что психические заболевания принципиально не похожи на физические».

Результат, которым в конце концов завершатся эти дебаты, может непосредственно повлиять на состав следующего поколения лекарственных препаратов, поскольку речь идет не только о пропранололе.

В 2008 г. две независимые группы ученых, работавшие с животными, объявили о появлении лекарств, способных стирать воспоминания, а не просто снижать вызываемую ими боль. Доктор Джо Цянь из Медицинского колледжа штата Джорджия вместе с коллегами из Шанхая объявил, что им удалось стереть воспоминание из мозга мыши при помощи белка под названием CaMKII, а ученые из Медицинского центра при Университете штата Нью-Йорк в Бруклине обнаружили, что молекула PKMzeta также способна стирать воспоминания. Доктор Андре Фенсон, один из авторов второго исследования, сказал: «Если дальнейшая работа подтвердит эту точку зрения, то когда-нибудь мы, вероятно, увидим лекарственные препараты и методы лечения, основанные на способности PKMzeta стирать воспоминания». Этот препарат может не только стирать болезненные воспоминания, но и «оказаться полезным в лечении депрессии, общей тревожности, различных фобий, посттравматических стрессов и болезненных пристрастий», – добавил он.

До сих пор исследования ограничивались животными, но вскоре начнутся испытания и на людях. Если результаты будут подтверждены, лекарство от страха обретет реальные черты. Это будет не та таблетка, что показывают в голливудском кино (и которая с легкостью создаст амнезию в нужный момент); тем не менее подобное лекарство найдет себе широкое медицинское применение в нашем мире – для лечения людей, преследуемых тяжкими воспоминаниями. Правда, пока неясно, насколько избирательно будет действовать на человека такой стиратель памяти.

И все же наступит день, когда мы научимся полностью принимать все сигналы, проходящие через гиппокамп, таламус и остальные части лимбической системы, и корректно их записывать. Когда-нибудь, записав информацию в свой мозг, мы сможем пережить в полном объеме то, что выпало на долю другого человека. Но зададимся вопросом: что может пойти не так?

Вообще-то говоря, последствия реализации этой идеи были исследованы в фильме «Мозговой штурм» (1983) с Натали Вуд в главной роли, далеко обогнавшем свое время. Сюжет строится на том, что ученые создали Шляпу – шлем, полный электродов и способный верно записывать все ощущения, которые испытывает человек. Позже любой человек может получить в точности тот же сенсорный опыт, проиграв запись непосредственно в мозг. Один человек ради забавы надевает Шляпу, занимаясь любовью, и записывает происходящее. Затем запись зацикливают, умножая таким образом все впечатления многократно. Но когда другой человек по незнанию вводит себе в мозг эти ощущения, он едва не погибает от сенсорной перегрузки. Позже одна из ученых умирает от сердечного приступа, но, прежде чем умереть, записывает свои предсмертные ощущения. Когда другой человек вводит предсмертную запись себе в мозг, у него тоже случается внезапный сердечный приступ, и он умирает.

В конце концов новости об этой машине просачиваются наружу, и военные пытаются получить контроль над изобретением. Начинается борьба между военными, которые рассматривают Шляпу как мощное оружие, и учеными-изобретателями, которые хотят с ее помощью раскрыть тайны разума.

В фильме пророчески подчеркивались не только радужные перспективы технологии, но и потенциальные ловушки. Снимался он как научная фантастика, но некоторые считают, что когда-нибудь в будущем именно эти вопросы будут мелькать в заголовках новостей и разбираться в судах.

Мы уже говорили об обнадеживающих результатах экспериментов с записью единичного воспоминания мыши. Возможно, к середине века мы научимся записывать воспоминания приматов и человека. Но для создания Шляпы, способной записать в полном объеме все раздражители, попадающие в мозг, нужно будет подключиться к потоку необработанных сенсорных данных, продвигающихся по спинному мозгу и попадающих в таламус. Сделать это, скорее всего, удастся не раньше конца века.