Сдвиг. Как выжить в стремительном будущем

На последнем году обучения в MIT Бойден провел несколько недель в Bell Labs в Нью-Джерси. Там он обнаружил, как команда ученых из различных областей науки работает на достижение общей цели: «взломать» мозг и раскрыть его тайны. В частности, там пытались понять, как нейронные контуры птиц производят птичье пение. Взламывание мозга, как обнаружил Бойден, было делом, особенно подходящим для молодого ученого, которому паять монтажные платы было так же интересно, как и разбираться в сложных алгоритмах, при помощи которых эти платы работают.

Не прошло и года, как Бойден оказался в Стэнфорде и занялся написанием диссертации по нейробиологии. В Стэнфорде была собственная команда «мозговых хакеров», и Бойден вскоре вступил туда вместе со студентом-медиком по имени Карл Дейссерот. Оба они проводили долгие часы, устраивая мозговые штурмы для поиска способов приводить в действие нейроны, находящиеся в живом мозге (текущее состояние науки о мозге этого сделать не позволяло). Они проанализировали подход, использующий магнитные микроносители для открытия ионных канальцев внутри отдельных нейронов. Однако вскоре Бойден обнаружил научное направление, которое привело его на совершенно иной путь достижения поставленной цели: речь шла об использовании светочувствительных белков — опсинов, чтобы «закачивать/выкачивать ионы в/из нейронов в качестве реакции на свет»[345].

Потратив несколько лет на побочные проекты, Дейссерот и Бойден вернулись к своей изначальной идее активации отдельных нейронов. К 2004 году Дейссерот защитил докторскую диссертацию, и они с Бойденом решили добыть образец опсина и приступить к исследованиям. Был август; Бойден вошел в лабораторию, поставил под микроскоп блюдце с культурой нейронов и запустил написанную им программу, которая облучала нейроны пульсирующим ультрафиолетом. «К моему удивлению, самый первый из обработанных мной нейронов излучил в ответ на УФО точные биопотенциалы. Вечером я собрал данные в подтверждение ключевых принципов, и мы опубликовали их год спустя в Nature Neuroscience, объявив, что ChR2[346] можно использовать для деполяризации нейронов»[347].

Это был важный прорыв, который в 2015 году получит признание, а Дейссерот и Бойден — по 3 миллиона долларов каждый вместе с премией за научное открытие, учрежденной Марком Цукербергом и другими филантропами техноиндустрии[348]. Прежде нейробиологи просто наблюдали за событиями, происходящими в царстве мозга, глядя, как пучки нейронов реагируют на тот или иной раздражитель, и пытаясь установить причинно-следственную связь. Но с появлением «оптогенетики», как окрестили новый метод Дейссерот со своим коллегой, ученые получили возможность стимулировать нейронные цепи и наблюдать за их поведением.

Бойдену принадлежит заслуга создания оптогенетики — ему, его коллегам, но также и другим ученым, которые уже шли по горячим следам в 2005 году, когда он вместе с Дейссеротом впервые обнародовал данный метод. Но далеко не случайно, что два человека, которые, говоря словами одного выдающегося нейробиолога, «решили поразмыслить над тем, над чем никто раньше не размышлял»[349], были, строго говоря, аутсайдерами академической среды, склонными рассматривать мозг как самостоятельное подразделение внутри более крупной системы. Как отмечал Бойден, создание «выключателя для мозга» требовало задействовать достижения из таких областей, как молекулярная биология, генная инженерия, хирургия, волоконная оптика и лазеры[350]. И только одна из названных дисциплин стояла в стандартной повестке дня нейробиологии.

Оптогенетика революционизировала научный подход к исследованиям мозга, и с тех пор, как было совершено первое открытие, Бойден и другие ученые отточили этот метод, позволяя генетически модифицировать нейроны с целью распознавания различных цветовых оттенков. Пройдет немало лет, прежде чем этот метод найдет применение в клинической практике; однако первые испытания на пациенте-человеке были одобрены в 2016 году[351]. Несколько лет тому назад Бойден вместе с группой исследователей применил данный метод для лечения слепоты у мышей. Хотя и невозможно в точности утверждать, что именно «видели» слепые мыши при помощи светочувствительных клеток, исследователи определили, что те смогли ориентироваться не хуже зрячих (при этом намного легче, чем их слепые сородичи, не получившие лечения) в лабиринте из 6 ответвлений, где выход был отмечен ярким светом. Эффект сохранялся в течение 10 месяцев наблюдений[352].