Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть

Гибель нейрона – последняя стадия его дегенерации, а его дегенерация обычно весьма растянута во времени. Можно сравнить этот процесс с медленным угасанием больного. Сначала он просто слаб, затем на него обрушиваются всё более серьезные болезни. Чтобы найти ключи к решению проблемы, ученые пристально следят за различными стадиями процесса дегенерации нейронов, подобно тому как терапевт наблюдает за развитием симптомов у своего пациента.

Такие наблюдения полезны, ибо сужают поле поиска молекул, служащих причиной дегенерации нейронов и являющихся потенциальной мишенью для нейрозащитных препаратов будущего. Кроме того, подобные наблюдения позволяют обнаружить те участки, где начинается дегенерация. Очень важно заметить их вовремя: врачебное вмешательство на ранних стадиях, как правило, гораздо эффективнее, чем попытки предотвратить гибель клетки позже. Раннее вмешательство важно также и при лечении когнитивных расстройств, которые часто возникают задолго до массового отмирания нейронов. Соответствующие симптомы могут проявляться из-за того, что связи между нейронами разрушаются задолго до гибели нейронов.

Короче говоря, важно более четко видеть процесс дегенерации нейронов, притом желательно – еще на самой ранней его стадии. Нам помогут в этом изображения, получаемые методами коннектомики. Серийная электронная микроскопия покажет, как именно разрушается нейрон. Мы получим и более точную информацию о том, нейроны каких типов при этом оказываются поражены и когда. Всё это должно помочь нам в поиске способов предотвращение нейродегенерации.

А сумеем ли мы найти способы предотвратить болезни нейроразвития? Для этого мы должны научиться диагностировать их на как можно более ранней стадии, еще до того, как развитие нейронов слишком отклонится от правильного курса. Еще когда эмбрион находится в утробе, можно сделать генетический тест, позволяющий определить, насколько высока вероятность развития аутизма и шизофрении у будущего ребенка. Однако точные прогнозы, возможно, потребуют комбинации такого генетического тестирования с обследованием мозга.

Я уже говорил, что микроскопия мертвого мозга, с ее высоким пространственным разрешением, понадобится для выяснения того, вызвано ли мозговое заболевание какой-то коннектопатией. Для науки это, может быть, и полезно, однако сам по себе такой метод, конечно, не годится для медицинской диагностики. Однако после того, как данную коннектопатию полностью опишут с помощью микроскопии мертвого мозга, наверняка станет легче диагностировать ее в живом мозгу при помощи диффузионной МРТ. Обычно легче обнаружить что-то, когда вы уже знаете, где искать.

Поведенческие признаки также зачастую дают немало ценной информации о ряде заболеваний. Некоторые шизофреники еще в детстве проявляют слабо выраженные поведенческие симптомы этой болезни – еще до первого приступа настоящего психоза. Возможно, своевременное выявление этих ранних симптомов в сочетании с генетическим анализом и сканированием мозга позволит точно предсказывать будущую шизофрению.

Ранняя диагностика расстройств нейроразвития вымостит путь к разработке методов их предотвращения. Коннектомика поможет нам определить, какие именно процессы развития мозга затронуты недугом, и тогда легче будет разрабатывать лекарства или методы генетической терапии, предотвращающие возникновение коннектопатий или других аномалий.

Предотвращение таких заболеваний – цель сама по себе достаточно амбициозная. Еще более сложная задача – научиться «ремонтировать» мозг после того, как ущерб ему уже нанесен. Возможно ли восстановление после того, как травма или дегенерация привела к гибели нейронов? Пессимистический ответ дадут отрицатели регенерации, бойцы армии коннектомных детерминистов. Ну да, обычно в зрелые годы уже не появляются новые нейроны, и возможности мозга самому исцелиться после таких повреждений ограниченны. Можно ли как-то исправить положение?

В животном мире есть существа, скажем ящерицы, способные к регенерации больших участков своей нервной системы после травм. Что касается человека, то у детей регенерация происходит быстрее, чем у взрослых. В 1970-е годы врачи, обнаружив, что кончики пальцев у детей регенерируют подобно хвосту ящерицы, прекратили попытки заново пришивать оторванные кончики пальцев хирургическим путем. Теперь доктора просто дают им отрасти заново. Возможно, во взрослом человеке скрытый потенциал регенерации просто дремлет. Новая сфера науки, регенеративная медицина, ищет способы пробудить его.