Ученый рассказал, почему одни лучше запоминают цифры, а другие - стихи
Павел Милославович, только что во многих СМИ появились сразу две сенсации. К примеру, утверждается, что созданы искусственные нейроны, которыми в мозге можно заменить поврежденные. Это дает надежду миллионам людей. Ваш комментарий?
Павел Балабан: Мягко говоря, эта так называемая сенсация вводит общественность в заблуждение. Да, такой чип действительно создан. Он имитирует работу нейрона, но никакого отношения к нашему реальному нейрону отношения не имеет. И самое главное: вживить его в мозг невозможно, нет таких технологий. Но даже если когда-нибудь подобное и удастся, это все равно ничего нам не даст, не поможет в лечении заболеваний мозга. Дело в том, что ткани мозга общаются на химическом языке, а чип работает на электрическом. Это совсем разные способы управления.
Сами нейрофизиологи утверждают, что наука не понимает, как работает мозг. А если на таких искусственных чипах создать его электронную модель, это поможет, наконец, понять мозг, разобраться в его тайнах?
Павел Балабан: В нашем мозге 100 миллиардов нейронов, а число комбинаций при решении им различных задач больше, чем звезд во Вселенной. А созданный нейрочип - это модель одного нейрона. Даже если мы объединим 100 миллиардов таких нейрочипов, они все равно будут работать как один чип. Потому что мы не знаем, как они объединяются в бесконечное число комбинаций. Не знаем, какие возникают комбинации, какие способы управления.
Сегодня есть научная программа по созданию нейроморфного искусственного интеллекта. Ее цель - хотя бы приблизиться к пониманию того, как работает мозг. Мы уже знаем, что не существует какого-то единого принципа, что в мозге есть разные уровни - молекулярный, клеточный, нейроны, нервная система, и т.д. Между ними идет взаимодействие. Это целый мир, и каждый надо изучать. К примеру, в нашем институте исследуется клеточный уровень, как клетки взаимодействуют между собой.
Вторая недавняя сенсация касается феномена, связанного с полушариями мозга. Известно немало примеров, когда при повреждении одного из полушарий другое берет на себя его функции. Скажем, великий Пастер свои знаменитые открытия в области медицины совершил, когда одно из его полушарий было сильно повреждено из-за инсульта. Многие годы ученые бились над этим феноменом, но без особого успеха. И вот вроде бы ясность появилась. Якобы при повреждении одного из полушарий в здоровом не просто прорастают новые связи между нейронами, но главное, что они даже прочней, чем "обычные" связи в здоровом мозге.
Павел Балабан: По-моему, и эта сенсация в действительности таковой не является. Ведь сам механизм этого явления в принципе уже ясен. Дело в том, что в норме нервные клетки не делятся. Но если повреждена какая-то структура мозга, например, одно из полушарий, то в другом могут появиться новые связи между имеющимися структурами, которые берут на себя функции поврежденных участков. Но такое "чудо" возможно только при определенных условиях. Если совсем просто, то надо каким-то образом сдвинуть эпигенетику.
Просто? Объясните подробней.
Павел Балабан: Суть в том, что в наших нейронах гены хотя и одинаковы, но их активность можно менять. Более того, можно даже заставить работать гены, которые в данном нейроне ранее вообще молчали. И такие "активированные" нейроны могут вдруг начать прорастать, образовывать новые связи. Этим и занимается новая наука эпигенетика.
Ее задача, в частности, отыскать эффективные способы активировать нужные нам гены, чтобы в здоровом полушарии начали прорастать новые связи для замены поврежденных. К примеру, к человеку можно применить какое-то внешнее воздействие, скажем, пить специальные гормоны.
В пьесе Козьмы Пруткова ярый последователь теории знаменитого Ломброзо, просто бил молотком по черепу героя, чтобы у того появились шишки любвеобильности…
Павел Балабан: Ну молотком не бьют, а вот электростимуляцию используют.
Такие эксперименты проводят на пораженных болезнью людях, стимулируя для восстановления их спинной мозг. Это пока только проверяется, но первые результаты поражают. Во всяком случае, уже зафиксировано, что таким способом в головном мозге устанавливаются новые связи
Но есть и другой путь - заставить мозг самому запускать механизм активизации генов. Вырастить себе новые связи для компенсации утерянных в поврежденном полушарии. Этим сейчас занимается вся мировая наука, в том числе и упоминавшаяся российская программа по искусственному мозгу. Например, у человека можно стимулировать систему, которая ответственна за сильные эмоции. Оказалось, что такой способ дает такой же эффект, как гормоны. Эмоции заставляют организм самому вырабатывать нужные гормоны. То есть можно обойтись без фармакологии.
Наверное, один из самых ярких примеров самонастройки мозга - йога. Может, пора начинать плотно изучать мозг этих феноменов?
Павел Балабан: У йогов при внешнем спокойствии внутри кипят страсти, выделяется необычный набор гормонов. Это может вызывать совершенно необычную работу нервной системы. Кстати, я недавно вернулся из Индии, где под руководством академика Святослава Медведева начинается изучение мозга буддистских монахов. Наш институт будет участвовать в этой работе.
Вернемся к эпигенетике. Есть данные, что она работает и в феномене памяти. Как подобное возможно?
Павел Балабан: Еще десять лет назад о таком и подумать было нельзя. Считалось, что эпигенетика на взрослый мозг никак не влияет. И вдруг все кардинально изменилось. Применив блокаторы, которые меняли активность генов, ученые увидели, что у людей память может вообще пропадать, а может существенно улучшаться. Особенно это работает для долговременной памяти.
Вообще этот вид памяти удивителен. В свое время действительно громкой сенсацией стало открытие, что на ее формирование нам отводится четыре часа. Если вы получаете какую-то информацию, скажем, читаете книгу, или если произошло какое-то событие, то в мозгу открывается окно возможностей для запоминания. Но вот что поразило ученых: чтобы все устаканилось и отложилось в памяти надолго, требуются эти самые 4 часа.
Почему это происходит? Почему именно эти часы так важны? Никто многие годы не знал ответа. И только в последнее время появились данные, что в этом феномене участвуют гены. Похоже именно на четыре часа открывается окно возможностей, чтобы гены, которые участвуют в формировании памяти, изменили свою активность. А потом окно захлопывается. Измененная активность генов фактически и есть долговременная память, память на всю жизнь.
Но ведь мы не все запоминаем из того, что видим или читаем. В голове остается лишь малая часть. Получается, что в одном случае окно открывается и гены участвуют в формировании памяти, в другом ничего подобного не происходит: окно вообще не открывается и в памяти ничего не остается?
Павел Балабан: Похоже, что механизм именно такой. Более того, скорей всего открытием и закрытием окна управляет все та же эпигенетика. Как? Работает опять же сильная эмоция. Поэтому, как правило, мы на всю жизнь запоминаем именно сильные потрясения, сильные впечатления.
А знания? Один на всю жизнь запоминает синусы, другой с трудом помнит таблицу умножения, зато может цитировать множество стихов…
Павел Балабан: И здесь себя проявляет эмоция, точнее, заинтересованность человека. Если ему интересен синус, окно открывается, гены меняются и формируют долговременную память. Если неинтересно, окно вообще не открывается.
А что является материальным носителем памяти? Вот носителем электрического тока являются электроны, света - фотоны, а памяти?
Павел Балабан: Еще в 1996 году была открыта молекула памяти. Тогда среди сотен биохимических систем, от которых зависит память, обнаружили одну очень специфическую. Это фермент, который сидит прямо в окончаниях нейронов, связывающих их с другими клетками. Более того он не только там работает, но и там же синтезируется. Если его вообще удалить, то память полностью стирается. Если концентрацию фермента немного уменьшить, то память ухудшается, а если увеличить, улучшается.
Так, может, этот механизм управления памятью тоже связан с эпигенетикой? Но тогда открывается реальный путь лечения таких неизлечимых болезней, как Паркинсон и Альцгеймер?
Павел Балабан: Именно этим в нашем институте мы сейчас и занимаемся. Но нам на эти исследования не выделяют гранты. К сожалению, многие эксперты наших научных фондов плохо представляют, что происходит в современной науке. Например, среди экспертов Российского научного фонда нет нейробиологов, специалистов в области памяти. Преобладают медики. В прошлом году мы подали 28 заявок на гранты. Как думаете, сколько получили? Ноль! Как такое возможно? А ведь наш институт является ведущим в стране в области изучения мозга.
Для получения грантов нужны публикации в престижных журналах. У вас есть что предъявить экспертам?
Павел Балабан: У нас есть публикации в самых престижных изданиях, в том числе Nature и Scienсe, но, очевидно, даже они экспертов не убеждают. При таком отношении мы можем отстать от передовых стран в изучении мозга.