Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть

Этот вопрос стоит перед всеми, кто размышляет, обратиться ли к услугам «Алькора». Впрочем, мне кажется, он весьма интересен даже для тех, кому вообще наплевать на «Алькор». Что ни говори, а возможное воскрешение умерших – самый грозный вызов для доктрины механицизма. Философы могут до хрипоты выкрикивать свои аргументы, ученые могут добывать какие угодно доказательства, однако ни те, ни другие никогда не убедят нас, что наше тело и мозг – лишь машины. Окончательное доказательство появится лишь тогда, когда инженерам удастся сконструировать такие же сложные и чудесные машины. Ну, или когда они смогут возвращать к жизни умершее тело и мозг, ремонтируя их, словно механизм.

Рассуждая в более практической плоскости, можно рассматривать алькоровский вопрос как предельный вариант того вопроса, который часто задают в больницах. Друзья и близкие пациента, лежащего в коме, хотят знать: очнется ли он когда-нибудь? Подобно мозгу коматозника, мозг клиента «Алькора» тоже поврежден. И тот, и другой случай размывают грань между жизнью и смертью. Каковы же принципиальные ограничения, мешающие вернуть жизнь поврежденному мозгу? И снова для корректного ответа на вопрос нам нужно будет обратиться к коннектомам.

* * *

Процедуры, используемые в «Алькоре», основаны на методиках криобиологии. Возможно, вам известно, что врачи, занимающиеся проблемами бесплодия, замораживают сперму, яйцеклетки и эмбрионы для последующего использования. Банк крови порой годами хранит кровь редких групп для грядущего переливания. Классический метод такой заморозки – медленное и постепенное понижение температуры (скажем, на градус в минуту). Охлаждаемые клетки предварительно погружают в глицерин или какой-нибудь другой криозащитный агент, чтобы увеличить долю клеток, которые переживут заморозку. Метод далек от совершенства. Сперматозоиды выживают лучше всего; яйцеклетки и эмбрионы справляются с такими условиями хуже. Криобиологи не прочь научиться замораживать органы целиком, ведь это расточительство – выбрасывать донорский орган лишь из-за того, что в данный момент трансплантация почему-либо невозможна.

К методу медленной заморозки специалисты пришли, по большому счету, путем ряда проб и ошибок. Чтобы усовершенствовать метод, криобиологи с давних пор пытаются выяснить, почему он вообще действует. Не так-то просто разобраться в сложном комплексе явлений, происходящих внутри клеток при охлаждении. Но в одном ученые убеждены: образование льда в клетке ведет к ее гибели. Неизвестно, почему внутриклеточный лед убивает, но криобиологи знают, что нужно всеми силами избегать его возникновения. Медленная заморозка должна охлаждать клетки так, чтобы вода снаружи них замерзала, превращаясь в лед, а вода внутри них – нет.

Как такое возможно? Если вы живете в холодном климате, то наверняка видели, как на тротуары сыплют соль во время зимних снегопадов. Благодаря этому не образуется лед (и люди не падают, поскользнувшись на нем), так как соленая вода замерзает при более низкой температуре, нежели вода чистая. Чем выше концентрация соли, тем ниже точка замерзания получающегося раствора. Когда клетки охлаждают медленно, вода постепенно высасывается из них под действием силы, именуемой осмотическим давлением. Вода, остающаяся в клетке, становится при этом всё солонее и солонее, а значит, всё лучше сопротивляется оледенению. Однако если температуру понижать чересчур быстро, содержимое клеток не успевает стать достаточно соленым и замерзает – с гибельными последствиями.

Медленная заморозка – не такая уж безвредная процедура, ведь она заменяет лед повышенной соленостью. Последняя не смертельна, однако все равно наносит ущерб клеткам, и добавки вроде глицерина дают лишь частичную защиту. Поэтому некоторые исследователи отказались от медленной заморозки. Вместо этого они охлаждают клетки при особых условиях, когда жидкая вода обращается в довольно экзотическое – витрифицированное (стеклянистое) состояние. Вещество в таком состоянии является твердым, но при этом не кристаллическим. Молекулы воды остаются неупорядоченными, они не уложены в кристаллическую решетку, свойственную льду.

Обычно витрификация требует сверхбыстрого охлаждения. Это осуществимо для отдельных клеток, но не для целых органов. Впрочем, можно заставить воду витрифицироваться даже при низких темпах охлаждения, если добавить в нее раствор с чрезвычайно высокой концентрацией криозащитных веществ. Специалисты, изучающие процессы оплодотворения, уже применяют такую процедуру для яйцеклеток и эмбрионов. Их работа дает обнадеживающие результаты.