Институт, в который я приехала, ведет свою историю с 1950 года. Здесь, как и много лет назад, проводятся молекулярно-биологические, геномные исследования поведенческих реакций живых существ, нейрохимических механизмов обучения и памяти, условных рефлексов и эмоций. По-прежнему в коридорах стоит неизменный запах... мышей, и от этого никуда не деться, ведь большинство исследований проводится на грызунах.
Но есть работы, которые никак не проведешь без человека. К примеру, здесь периодически вывешивают объявления о наборе сотрудников-добровольцев в эксперименты, направленные на исследование тайны человеческого сна. Пришел на работу — и — в постель, не работа, а мечта!
— Наш главный объект изучения — мозг, — говорит Павел Милославович Балабан. — Все наши 12 лабораторий, включая ту, что находится в Институте нейрохирургии им. Бурденко, изучают наш главный орган.
Современные условия требуют от каждого научного сотрудника не менее одной статьи в год в хороших цитируемых журналах на английском языке. И ученые все успевают. Кто-то своими силами, кто-то в кооперации с зарубежными нейрофизиологами. Недаром институту в прошлом году присвоили первую, высшую категорию.
Сегодня исследователи всего мира могут быть в курсе того, что делают их коллеги, благодаря публикациям и общению в Интернете. А мой собеседник помнит времена, когда такой возможности не было, но это не мешало нашим физиологам идти вровень с их западными коллегами.
Перенос памяти
— Шел 1987 год, когда меня первый раз выпустили за рубеж, на международную конференцию в Венгрию, — вспоминает Павел Балабан. — Американцы обступили толпой: «Что у вас новенького?» — спрашивают. Нам хоть и не велели многое раскрывать иностранцам, но я решил, что про работу, которая вот-вот будет опубликована в журнале РАН, могу рассказать.
В общем, рассказал я американцам, как мы берем кровь от сытых животных, вводим голодным животным, после чего у нейронов их мозга появляется ответ, то есть реакция, как у сытых. Довольно необычная вещь: мы зафиксировали что-то вроде переноса памяти, потому что нервные сети сытых животных реагируют точно так же, как у обученных отвергать определенную пищу.
Однако один ученый из США, выслушав меня, сделал удивленные глаза и показывает распечатку своих результатов по полностью аналогичному эксперименту! Только не на наземных улитках, как у меня, а на пресноводных моллюсках.
— Благодаря этому методу можно ведь избавить многих тучных людей от переедания! Обманул нейроны виртуальной пищей — и спи спокойно.
— Теоретически можно. И на улитках мы это показывали. Можно было бы также вырабатывать память о вредных и опасных продуктах. Для этого потребовалось бы наше стандартное обучение: берем животное, предлагаем запах его любимой пищи в сочетании... с электротоком. Формируется память, и после животное к данному виду пищи никогда не подойдет. Мы своими глазами видели, как улитки уползали что есть сил от своей любимой морковки. Причем и те, которые непосредственно участвовали в эксперименте, и те, кому была перелита кровь «испытателей».
— Есть все-таки способ навсегда отказаться от мучного!
— У улиток и человека сходные физиологические реакции и нейрохимия нервной системы. Можно было бы помочь и человеку избегать пирожных при помощи электрошокера, но столь радикальные эксперименты мы проводить не можем (улыбается).
Так вот, возвращаясь к моей поездке в Венгрию... Совпадение результатов нашего и американского экспериментов было ярким доказательством того, что даже разделенные железным занавесом ученые мыслят в одинаковом направлении. Но сама по себе научная мысль ничего не стоит без зафиксированного подтверждения, без экспериментов. Кто сделал первый — тому и лавры. У американца результаты тогда вышли немного раньше в Experimental Biology, а мои — в «Журнале высшей нервной деятельности им. И.П.Павлова», который тогда тоже активно читали во всем мире.
Сравним мозги
— Сейчас вы могли бы констатировать, что по-прежнему находитесь на одном уровне со своими заокеанскими коллегами?
— По идеям — да, но экспериментально, увы, отстаем. Сейчас в ведущих странах приняты большие национальные программы по изучению мозга, весь мир уже работает на хорошей, современной технике. У нас тоже об этом говорили. Но на том и остановились — вопрос выделения денег для исследований именно мозга только обсуждается... Сначала планировалось внести в бюджет 2021–2031 годов 60 миллиардов рублей, в итоге пока планируются 6 миллиардов на 40 организаций на 10 лет. Это всего по 600 миллионов в год, — по 15 миллионов (!) в год на организацию... Смех, да и только! Один хороший ФМРТ (Функциональный магнитно-резонансный томограф. — Авт.), без которого сегодня невозможно продвижение вперед в нашей науке, стоит 1 млрд 200 млн рублей — это больше, чем планируется на год на всю страну!
— В вашем институте есть ФМРТ?
— В Москве подобные установки исследовательского уровня имеются только в Институте нейрохирургии и в Научном центре неврологии РАН. Но и они 3–4-летней давности и уже годятся не столько для исследований, сколько для клинических целей.
В Санкт-Петербурге есть хороший ФМРТ, а также то, чего до сих пор нет в Москве, — современный исследовательский позитронно-эмиссионный томограф. Это вообще очень серьезная вещь. В Европе и США такие есть в каждом университете (!), а у нас один — на всю Россию. То есть финансовый вклад государства в науку у нас очень смешной — в сотни раз меньше, чем в любом другом уважающем себя государстве. Если сравнивать технические возможности зарубежных институтов и наши, это все равно что сравнивать Московский государственный университет и среднюю школу.
Спасибо президенту Путину, по его указу в 2019-м ученым удвоили зарплату. Но где взять деньги на приборы, на расходные материалы для экспериментов? Даже простые инструменты, к примеру, пинцеты и ножницы хорошего качества для микрохирургии, в России не купить, мы вынуждены заказывать их за рубежом. Что уж говорить о такой вещи, как мультифотонный лазерный микроскоп. Ведь он позволяет заглянуть на 2 мм (!) в живую ткань. Весь Запад уже лет десять работает на таких микроскопах стоимостью по 80 млн рублей каждый, а мы все топчемся с конфокальным микроскопом, который максимум, что может, — это проникнуть вглубь ткани на 400 микрон. Индивидуальные гранты не предусматривают покупку капитального оборудования.
— Насколько я слышала, институты первой категории министерство обещало оснащать самым современным оборудованием.
— Ничего не скажу против, — выделили деньги в 2019 году, впервые за последние 7 лет, именно на оснащение. Но... это всего лишь 25 миллионов рублей. 25 млн рублей на институт, в котором работает 150 научных сотрудников. Тут даже комментировать нечего. Наши чиновники посчитали, что этого должно всем хватить.
Вот я всегда вспоминаю в таких случаях, сколько наличных денег регулярно изымают у наших коррупционеров, у того же полковника Захарченко! Так и хочется спросить: «Куда вы их складываете потом? Отдайте нам хоть половину спасенного от воров». Ведь весь бюджет российской академической науки — около 180 млрд рублей — это меньше, чем в целом ежегодно «уводят» из бюджета!
Нас, ученых, в России не так много и осталось, каждый год уезжают десятки тысяч самых образованных.
— Это официальные данные?
— Нет, таковых строго по научным сотрудникам, покинувшим страну, до сих пор ни у кого нет. Почему-то эта информация не раскрывается. Но мы-то знаем, сколько наших выпускников уезжает за рубеж. И ведь не за условиями едут, не за жильем в первую очередь — уезжают по причине того, что здесь работать не на чем. Министерство науки и высшего образования требует от нас высокорейтинговые статьи, а оборудования современного нет.
— За счет чего же выходите из положения? Ведь публикуетесь.
— Вы не поверите — многое делаем сами, но и наши уехавшие за рубеж соотечественники помогают. Из нашего института там 20–30 ученых работает, и почти каждый из них в конце 90-х принес родной организации по крупному международному гранту; активно сотрудничаем и сейчас, когда в Россию перестали давать зарубежные гранты.
Фабрика гениев
— То есть у нас, как всегда, главное достояние — люди?
— Конечно, мозги у нас имеются.
— А мы не выдадим там, в западных лабораториях, каких-то секретов, которые могли бы послужить обороноспособности, к примеру?
— В биологии таких секретов нет, все лежит на поверхности. Как я уже говорил, главное — за экспериментами.
— Неужели и американцы все свои разработки афишируют? Взять, к примеру, шлемы, передающие мысли на расстоянии, которые, как говорят, там разрабатывают для армии.
— Это фейк. Чисто журналистская выдумка.
— Хорошо, ну а как насчет работ по поиску зон мозга, соответствующих выдающимся способностям?
— Вот это есть, и на Западе, и у нас в стране (не в нашем институте). Но я лично считаю это напрасным занятием. Да, теоретически такие зоны найти можно, но у метода нет особых перспектив.
— Почему?
— Объясню вам на примере стрелка высокого уровня. Исследователи работают со сформировавшимся спортсменом: смотрят, какая область мозга у него активна во время успешного выстрела. Нашли. После приводят молодого стрелка, у которого эта зона просто слабо активирована еще, потому что у него мало опыта. Пока он не научился, такой активности не будет. Есть, правда, сейчас попытки передать активность от обученных необученным, но мне кажется, это не будет эффективно.
— Каким образом передается активность?
— Те самые структуры у новичков активируют искусственно методом транскраниальной электромагнитной стимуляции. Но тут проблема заключается в том, что вы не знаете, что именно стимулируете, эти зоны не имеют сверхточной локализации. Стимулировать в итоге приходится почти четверть, а то и половину мозга, и куда текут лишние токи дальше, никто не знает. Есть большой риск возникновения побочных нежелательных эффектов.
— Я слышала про достаточно успешный западный эксперимент с молодыми пилотами, которым на голову надевали специальные шапочки с электродами для стимуляции тех зон, которые были задействованы у успешных опытных летчиков.
— Думаю, результат от воздействия токами на зоны мозга здесь сильно преувеличен, скорей всего, эффект в виде улучшения пилотажного мастерства здесь возник в результате того, что с новобранцами просто занимались, тестировали много раз на тренажерах.
Вы когда-нибудь проходили тест на IQ?
— Да, однажды проходила. И, кстати, поняла, что при повторном прохождении я была бы посмелей и наверняка улучшила бы результат.
— Вот и я говорю о том же: многократные тесты сами по себе улучшают человеческие способности.
Как-то я присутствовал на одной очень интересной защите коллег из Симферопольского университета. Кое-кто из членов совета даже расплакался. Суть работы заключалась в исследовании когнитивных и интеллектуальных способностей 3-летних детишек, брошенных горе-родителями в Доме малютки. За один раз две сотни детей ученые обследовать не успели и вернулись в детдом через год. Вы не поверите, но оказалось, что те, кого обследовали в течение каких-то пяти дней год назад, резко отличались в лучшую сторону в развитии от тех, с которыми не успели поработать за год до этого.
— Получается, простое общение так повлияло на малышей?
— Именно общение. В обычной жизни мы порой не придаем ему особого значения. А детишки, которые годами пребывали без общения, получив новый опыт, резко на него отреагировали. Так что у летчиков, думаю, был схожий эффект — с ними дополнительно позанимались пилотированием, а затем сравнили с их же прежними результатами.
У дежавю нет никаких тайн
— К какому возрасту формируется человеческий мозг?
— К шести годам. Изначально мозг у только что родившегося человечка избыточен — в 1,5 раза больше, чем нужно, в нем существует примерно 120 миллиардов нейронов. Но почти сразу лишние, которые не задействованы в работе, начинают умирать. Остаются только те (их примерно около 80 миллиардов), которыми малыш пользуется, которые нужны в данном обществе при данной экологии. Почему дети без акцента говорят, если до 4 лет попадают в новую для них языковую среду, а после шести лет уже делают это с трудом?
— С детьми надо больше говорить, играть... Почему именно через игру они лучше усваивают новые знания?
— Зигмунд Фрейд выделил одно очень важное свойство человека. И это — нелюбовь к физическому труду. Человеку больше свойственна любовь к играм. Во время игры человек может сделать в десятки раз больший объем работы.
— Некоторые так и относятся к своей работе.
— Если в вашей работе присутствуют азарт, страсть, как в игре, значит, вы сделали правильный выбор.
— В чем заключается ваша страсть как биолога?
— Моя лично? Я хочу понять, как хранится долговременная память, как она записывается в нашем мозге. Почему, случайно встретив маму моей однокурсницы — Цецилию Самойловну, я на всю жизнь запомнил ее имя, что, в принципе, было не особо важно? Для меня это вызов.
— А понять, что такое дежавю, вам не интересно?
— Мы не изучали этот феномен экспериментально, но совершенно понятно, что это такое.
— Интересно, что же?
— Любая память делится на два компонента: это ключевые стимулы — освещение, звуки, капли за окном, и обстановка — целостное понятие, неделимый гештальт. Чаще всего мы помним ключевые стимулы, к примеру, яркую картину на стене, а ряд других деталей, составляющих целостную обстановку, если не обращать на нее особого внимания, не запоминаем — для этого нужны специальные тренировки.
В процессе изучения памяти мы поняли, что, оказывается, ключевые стимулы кодируются (запоминаются) у нас в сенсорных областях мозга, а память об обстановке, ауре места — в другой области мозга, и она довольно расплывчатая. Это приятные или неприятные запахи, наше настроение в момент запоминания. Так вот, когда эта знакомая вам обстановка совпадает с чем-то в вашей жизни (причем она может совпасть всего на 70 процентов — остальное мозг домысливает сам), да к ней еще присоединятся 1–2 знакомых ранее ключевых символа, — вот вам и готовое дежавю! Вам кажется, что вы тут были, хотя находитесь здесь впервые.
У меня было дежавю в Париже, когда я встал на ступень, ведущую в оперный театр на площади Оперы, и вдруг поймал себя на мысли, что помню и эти ступеньки, и фонарь, но точно был тут первый раз в жизни. Потом я вспомнил, что 40 лет назад мой папа (он был учителем французского) был в этом месте, и дома была фотография, которую я так досконально изучил, что, когда увидел знакомое место, мне показалось, что я когда-то видел его воочию.
Чем чаще вспоминаем, тем скорей забудем
— Существует ли достоверный способ проверки памяти?
— Хорошая память только у 20 процентов населения земного шара, у остальных — либо средняя, либо очень плохая. Это данность. Если вы можете прочитать стихотворение с листа один раз и тут же воспроизвести, значит, вы относитесь к этим 20 процентам.
— Максимум могу сразу запомнить только один куплет.
— Значит, у вас средняя память. Но кое-кто не может запомнить даже куплета. При этом люди с плохой зрительной памятью могут обладать феноменальной слуховой или двигательной.
— Слышала, что ученые научились стирать существующую у человека память. В вашем институте проводятся такие исследования?
— Как ни странно это звучит, но процесс стирания памяти тесно связан с воспоминаниями. Когда в очередной раз мы рисуем себе картину из прошлого, мы частично что-то модифицируем в этом нашем воспоминании и таким образом постепенно стираем его. Попробуйте раз сто рассказать одну и ту же историю — какие-то основные реперные точки после этого останутся, а остальное начнет постепенно исчезать из памяти, детали изменятся.
Первым делом стирается связь между обстановкой и ключевыми стимулами.
— Почему так происходит?
— Новые внешние факторы, к примеру, какой-нибудь громкий звук, отвлекающий наше внимание, новое эмоциональное состояние блокируют синтез белков долговременной памяти, связь между событиями, которую мы хранили в нашем мозге, начинает разрушаться.
— Зачем нам механизм стирания памяти?
— Так проявляет себя пластичность мозга, она же — наша возможность к адаптации. Если бы память не стиралась, то, переехав в новую квартиру, вы бы постоянно бились в стенку, на месте которой в старой квартире у вас была дверь.
Вы никогда пин-код не забывали?
— Было один раз, а вообще постоянно держу в памяти два.
— У вас хорошая концентрация. А есть люди, которые помнят один пин-код годами, но если в момент набора их отвлечет что-то резкое, к примеру, тревожный голос ребенка в трубке, то стирание может произойти навсегда. Это пример мощного внешнего стимула, который запускает каскад биохимических процессов, приводящих к изменению процесса формирования и разрушения белков. Примерно так и мы предлагаем стирать память — просто вводим нашим животным искусственные блокаторы синтеза белка, к примеру, оксид азота, и они забывают про некоторые события своей лабораторной жизни.
— Существует ли рецепт качественного запоминания?
— Конечно. Это эмоциональное отношение к тому, что приходится запоминать. Если нет эмоционального отношения — большого удовольствия, ярких личных ассоциаций с темой, — то вряд ли она быстро уляжется в памяти. Кстати, отрицательные эмоции тоже подойдут. На биофаке я очень не любил физико-химическую биологию — очень сложный предмет. И пока не проникся к нему искренним отвращением (смеется), я ничего не мог запомнить. Нельзя запомнить просто так, всегда нужен контекст. Потом достаточно вспомнить отвращение или радость, и тут же в мозге всплывут соответствующие формулы, а вместе с ними и текст.
— Обучение во сне возможно?
— Это «липа». Но учить что-то перед самим сном полезно — сон снимает уровень внешних шумов, и остается только настоящая память, материал хорошо усваивается.
Репетитор из... кишечника
— Извините, но мне все же хотелось бы вернуться к переносу памяти путем переливания крови. Есть ли в мире научные группы, которые продолжают заниматься этим? Понятно хотя бы, как это работает?
— Научная мысль, безусловно, продвигается вперед. После нашего исследования с «сытыми-голодными» животными мы и наши коллеги за рубежом задумались, а что, собственно, в самой крови несет информацию нейронам? Сначала думали, что этими проводниками должны быть белки. Но это оказались не они, а микромолекулы РНК.
Совсем недавно в Лос-Анджелесе провели удивительный эксперимент, «обучив» необученных животных путем переливания им гемолимфы от обученных. Только предварительно из переливаемой жидкости исследователи убрали все белки, оставив только молекулы РНК. Это уже касается раздела науки об эпигенетике, по поводу которой еще совсем недавно было много споров среди ученых.
Поясню, о чем это. Есть ДНК — наша последовательность генов, то, что мы получили от папы с мамой и что составляет нашу личность. ДНК не меняется, что бы мы ни выучили, ни узнали. Ваш геном в клетке кожи и мозга одинаков. Но! Почему-то в коже — клетка кожи, а в мозге — клетка мозга. Почему? Набор работающих генов, которые активны в клетке мозга, составляет до 80% от возможного, в коже — всего 8%. Кто управляет этим? Оказывается, именно эпигенетическая регуляция, которая и определяет, будет ли у вас экспрессироваться (проявлять активность) тот или иной ген. Память, как выяснилось, тоже работает с участием эпигенетической регуляции.
— Были ли работы, подобные американской, в вашем институте?
— Была одна интересная работа, которая также подтвердила влияние эпигенетических факторов на способности живых существ. Обычно на 100% хороших школьников или лабораторных животных приходится процентов 20 тех, кто плохо обучаем. Мы в лаборатории работали с улитками, и немногочисленную группу «двоечников» сразу отселили подальше, пока работали с «успешными учениками».
Но два года назад у нас кончились животные. Ждать новую партию надо было два месяца (такая ситуация может возникнуть только в России). Я говорю коллегам: «Пока ждем, давайте попробуем вколоть оставшимся «двоечникам» эпигенетический регулятор». Причем взяли самый простой, который есть у нас даже в кишечнике. Это известное вещество — усилитель экспрессии некоторых генов. Он есть в сливочном масле, вырабатывается бактериями кишечника из клетчатки. Мы взяли дозу, в 100 раз превышающую ту, что обычно присутствует в кишечнике.
Если раньше «ученики» этой группы практически не помнили, что еще вчера их били током (на следующий день все благополучно забывали), то после введения регулятора уже на следующий день заметно подтянули свою память. Причем настолько, что их нельзя было отличить от «отличников»!
— Это же сенсация! Так можно было бы улучшить способности многих людей к разным наукам, к языкам.
— Так-то оно так, но пока до этого очень далеко. Последствия от такого введения эпигенетического регулятора пока так же непонятны нам, как и от влияния транскраниальной стимуляции мозга. Физиология организма едина. Мы понимаем: если что-то где-то сдвинули, в другом месте тоже обязательно подвинется. Кстати, потом, когда мы получили партию хороших «учеников», мы ввели этот же регулятор и им и с удивлением обнаружили, что с ними ничего не произошло... Оказывается, если память уже хорошая, то улучшить ее эпигенетическим способом уже нельзя. Сейчас уже многие пришли к выводу, что любая патология — это нарушение в области эпигенетики, сдвиг баланса. Если мы научимся блокировать процесс сдвига, будем понимать, где именно и как он произошел, то будем потом лечить людей за счет мобилизации собственных ресурсов и регуляции активности генов — без приема ежедневных лекарств.