Еще за несколько часов до официального открытия лекцию участникам с отделения «Наука» прочитал Владимир Лазаревич Зельман, профессор Сколтеха, выдающийся специалист в области изучения человеческого мозга, заведующий отделением анестезиологии и реаниматологии Университета Южной Калифорнии (USC).
Владимир Лазаревич начал лекцию о мозге с упоминания отцов физиологии и нейрохирургии: Бехтерева, Сеченова и Павлова, поскольку он уверен, что история крайне важна. «Видя прошлое, вы сможете смотреть в будущее, вы сможете гордиться достижениями ваших предшественников», – считает он.
Ученый рассказал и о своем прошлом. К настоящему времени он уже 41 год прожил в США, но попал туда практически по случайности. Около 50 лет назад, когда горячей точкой медицинских наук было изучение сердечно-сосудистой системы, Зельман занимался этой темой, изучая операции на сердце у новорожденных. Однако потом его заинтересовали нейронауки. Когда он работал в Институте нейрохирургии имени Бурденко, его пациентом стал Арман Хаммер, российско-американский предприниматель, когда-то получивший степень доктора медицины. Он и позвал хирурга в США, что стало новым поворотом в его карьере.
После сердечно-сосудистой системы «в моде» у медиков была онкология. Но сегодня золотой век наступил для нейронаук. Благодаря множеству приборов и технологий – МРТ, ЭЭГ, PET, DDS и других – можно заглянуть глубоко в мозг и узнать о его функциях.
Человеческий мозг – сложнейшая система, сымитировать работу которой не под силу (и неизвестно, будет ли когда-нибудь под силу) ни одному компьютеру. Он проходит сложнейший путь во время развития эмбриона, он совершенствует связи между клетками–нейронами. «То, что я сейчас читаю, то, что вы видите меня – все это создается путем нейронных связей. Полное описание этих связей называется коннектом. Он включает сто миллиардов нейронов и сто триллионов коммуникаций между ними», – рассказал ученый.
Большинство людей рождается без повреждений этого механизма. Однако неблагоприятное сочетание генов, травма или болезнь может это изменить. К примеру, одна точечная мутация в гене TREM2 более чем в три раза увеличивает риск синдрома Альцгеймера, а всего на это расстройство влияет около 400 генов, и ученым только предстоит разобраться в их взаимодействиях и в том, как вылечить такого больного. Именно клиническими аспектами защиты мозга и занимается сегодня Владимир Лазаревич. Его институт (USC) вместе с Фондом Гейтса создает атлас мозга, где все гены и области, которые они регулируют, наносятся на подробные карты.
С помощью такой карты можно будет определять, какие гены вовлечены в развитие определенного заболевания и каковы его особенности. Даже если расстройство будет комплексным, можно будет проанализировать его причины и влияние на коннектом. Это также поможет лечить индивидуального больного, учитывая его уникальные характеристики. Такой подход называется персонализированной медициной. В идеале в будущем у каждого пациента будет подробная персональная карточка, содержащая информацию о его геноме, коннектоме и множестве других параметров, и это поможет подобрать подходящее лечение. Но собрать и обработать такое огромное количество данных будет невозможно без привлечения к исследованиям специалистов из самых разных областей: от биоинформатики до физики и химии.
«Без подготовки новых кадров – вас – которые будут понимать эти сложные формулы, мы в генетике останемся практически бессильными. Только с помощью нового поколения мы можем сделать медицину современной, такой, которая реально может помогать людям», – заявил Владимир Лазаревич Зельман.
Другой сложнейший и интереснейший вопрос, связанный с человеческим мозгом, – это вопрос сознания. Как все чувства, мысли и стремления выражаются через систему из нейронов и связей, через электрические импульсы и небольшие молекулы? Здесь ученый вспомнил Уотсона и Крика, разгадавших в 1953 году тайну генетического кода – программы, где через комбинации простых молекул записаны наши анатомия и физиология. «Так и ваше сознание – ваша воля, память, то, кто вы есть, ваши амбиции, чувство собственного достоинства, свобода самовыражения, вообще свобода человека на самом деле определяются биохимией, игрой молекул», – продолжил ученый.
Еще одна тема, которой посвящены исследования Владимира Лазаревича, – это эволюция мозга и миграции человечества. 40-70 тысяч лет назад 10 тысяч древних Homo sapiens вышли из Африки. Это было примерно семь тысяч поколений назад. Пройдя через Ближний Восток, одни направились в Европу, некоторые ушли в Юго-Восточную Азию, Индонезию и Австралию, а некоторые через северо-восточную часть современной России попали в Америку. Путь их не был гладким и спокойным: к миграциям подталкивали резкие климатические изменения и другие природные катаклизмы. Они адаптировались, выживали, делились на группы, которые проходили через сужения численности – «бутылочные горлышки», и в результате их геном изменялся, что повлияло и на наше генетическое наследство. Во время этого пути менялся и мозг людей, что тоже очень интересно исследовать.
Но есть и более повседневные вопросы: например, восстановление двигательных функций после травм и заболеваний. Мы привыкли даже не задумываться о том, как двигаемся, однако для множества людей даже простые действия могут представлять проблему. «С помощью этой карты в мозгу, о которой я уже говорил, мы находим специальные участки, где формируются «намерения», и помогаем мобилизовать мышцы», – рассказал ученый. Суть экспериментов состоит во вживлении датчиков в мозг, которые смогут передавать импульсы от этого органа, которые не доходят до цели из-за повреждений. Продолжение этой работы – бионическая рука, которая уже даже «научилась» бриться. Над этим проектом ученый работает в Сколтехе.
Для развития всех этих направлений очень важны не только нейронные связи, но и связи между учеными по всему миру. Только сообща специалисты из различных университетов смогут решить такие сложные задачи. Другое необходимое условие – хорошее образование для молодежи, на которую Владимир Лазаревич возлагает большие надежды.
«Я знаю, что молодежь во всем мире одинакова – везде есть любознательные, продвинутые люди. Кардинально перестроить экономику, гуманизировать мироустройство, решить множество научных вопросов – вот задачи, которые стоят перед поколением миллениалов. Среди вас точно есть видные будущие ученые, а может быть, и нобелевские лауреаты, – оптимистично заключил он. – Вы создадите новый мир, все в ваших руках!».
