Гомо Сапиенс. Человек разумный

Это, видимо, самая простейшая карта коннектома примитивного живого существа. Но и она потребовала громадного труда многих исследователей и долгих лет работы. И потому легко представить себе, какие неимоверные трудности-преграды возникнут, если мы замахнемся на создание человеческого коннектома. И все же несмотря на все это в 2009 году Национальный институт здоровья США запустил специальный проект – «Коннектом человека» с первоначальным финансированием в 30 миллионов долларов. В этом амбициозном начинании участвуют уже ученые многих стран мира.

Здесь уместно будет вспомнить и о другом масштабном проекте «Геном человека». Это был также большой вызов науке. Тогда секвенирование всего человеческого генома казалось почти неосуществимым делом. И все же ученые дружно взялись за работу. Она закончилась победно в 2000 году. Проект длился десять лет и обошелся в 6 миллиардов долларов.

Стоит подчеркнуть, что проекты «Геном человека» и «Коннектом человека» качественно разные.

В «Геноме» требовалось расшифровать структуру молекулы наследственности ДНК (сокращение слова дезоксирибонуклеиновая кислота), длиннющую молекулу, напоминающую цепь.

Ее отдельные звенья – нуклеотиды, повторяющиеся небольшие молекулы всего четырех типов, обозначаемые буквами А (аденин), Г (гуанин), Т (тимин) и Ц (цитозин). И анализ ДНК заключался лишь в том, чтобы показать, как у данного живого существа природа соединила в цепочки эти четыре основных компонента.

Таким образом, геном человека – это последовательность нуклеотидов вашей ДНК, представляемая как длинный ряд букв четырехбуквенного химического алфавита. Расшифровка ДНК достигла высокого совершенства. Скоро мы сможем быстро и недорого узнавать полную последовательность букв собственной ДНК.

Еще важная черта генома – молекулу наследственности ДНК можно извлечь из любой клетки (скажем, из капельки крови), всюду запись генома будет идентичной, характерной для данного живого существа. Иное дело – коннектом, он дается нам лишь в единственном числе и заключен в черепной коробке. И тут уже имеешь дело не с четырьмя буквами, а со всей бесчисленной армией нейронов, связанных самым замысловатым способом!

Далее, геном всегда одинаков, коннектом же постоянно меняется, «дышит» жизнью, непрерывно трансформируется. Нейробиологи наблюдают четыре процесса коннектомных изменений. Нейроны могут изменять «удельный вес» связей между собой, усиливая или ослабляя их. Нейроны способны заново соединяться, создавая или же уничтожая связующие их синапсы. Им удается «переподключаться», отращивая или отводя ветви. И наконец, способны возникать совершенно новые нейроны, а уже существующие могут отмирать.

Вот за какой меняющейся у нас на глазах суперсложной, состоящей из многих миллиардов нейронов и связей между ними, системой должны наблюдать ученые, анализировать ее и делать выводы!

В своей замечательной книге «Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть» Себастьян Сеунг замечает:

«Коннектомы – как толстенные книги, буквы в которых мы с трудом можем разглядеть. Более того, эти книги написаны на языке, который мы пока не понимаем. Когда наши технологии сделают видимой эту мелкую печать, мы постараемся понять, что означают напечатанные строчки, что записано в коннектомах, какие воспоминания там хранятся. И таким путем, после долгих усилий, мы в конце концов сумеем найти способ корректной экспериментальной проверки коннекционистских теорий».

Чем же пока занимается возникающая у нас на глазах новая грандиозная область науки – коннектомика? Она для начала вспомнила, казалось бы, давно сданную в архив науку XIX века – френологию. Френологи разделяли мозг на небольшое число зон и объясняли умственные и психические различия вариациями в размере мозга и его участков. Их беда была лишь в том, что они не пытались объяснить, каким образом тот или иной участок мозга выполняет ту или иную функцию. А без этого трудно было понять, почему та или иная зона мозга у одних функционирует отлично, а у других бастует.

А вот теперь настали новые времена. Различные изощренные экспериментальные методы исследований мозга будут помогать неофренологам будущего. И возможно тогда мы, во-первых, поймем, в чем конкретно заключается уникальность каждого из нас, почему у человека тот или иной коэффициент интеллектуального развития (IQ), а во-вторых, убедимся, что лечение различных психических расстройств сводится к «ремонту» коннектомов.

В заключение вновь даем слово Себастьяну Сеунгу:

«…важнейшая задача нейробиологии – научиться управлять четырьмя процессами. Мы должны понять, какие изменения требуется внести в коннектом, чтобы добиться поведенческих изменений, на которые мы рассчитываем. А затем мы должны разработать средства для того. Чтобы вызывать эти изменения коннектома. Если нам это удастся, нейробиология станет играть неоценимую роль в попытках справляться с психическими расстройствами, исцелять мозговые травмы и самосовершенствоваться.