Если в процессе нашего развития эти нервные клетки неправильно соединились с нашими мышцами или кожей, или если позднее они были разорваны в результате несчастного случая, мы можем лишиться контакта с собственным телом и потерять контроль над нашими движениями. Леви-Монтальчини обнаружила, что должен существовать химический агент, некий секретный химический ключ, сохраняющий нервы живыми в процессе врастания в конечности, которые она препарировала. Сегодня мы называем это загадочное и ранее неизвестное белковое соединение фактором роста нервов (NGF).
Теперь мы знаем, что существует много иных типов белков, участвующих в регуляции, развитии, функционировании и выживании нейронов. Все вместе эти белки называются нейротрофинами. Другие выделенные важные нейротрофины – это нейротрофический фактор головного мозга (BDNF), нейротрофин-3 (НT-3) и нейротрофин-4/5 (НT-4/5). Считается, что многие из нейротрофинов также участвуют в развитии огромного количества неврологических состояний, в том числе болезни Альцгеймера, РАС и даже синдрома дефицита внимания с гиперактивностью. Многие недавние исследования на животных, в ходе которых изучалась функция нейротрофинов, показали существующую зависимость от пола. Это важно, потому что нейротрофины (например, нейротрофический фактор головного мозга, НТФГМ) – отнюдь не мелкие биологические игроки. Они существенно влияют на все аспекты работы мозга – от выживания нейронов, что было обнаружено Леви-Монтальчини, до ветвления дендритов и формирования синапсов, которые мы с вами вот-вот рассмотрим. Многие из этих нейротрофинов также взаимодействуют с воспалительными процессами и управляются ими.
Количество нейротрофинов, присутствующих в нашем организме, также может зависеть и от нашего образа жизни. Всякий раз, когда мы умеренно или интенсивно тренируемся, уровень нейротрофинов (в частности, НТФГМ) повышается, что помогает поддерживать оптимальную работу мозга. Мы только начинаем разбираться в том, какое количество этих нейротрофинов работает, но то, что мы уже знаем, напрямую связано с новаторской работой Леви-Монтальчини.
После войны Леви-Монтальчини объединила усилия с биохимиком Стэнли Коэном, который в конечном итоге и определил структуру загадочного фактора роста нервов (NGF) – обнаруженного ею соединения. Коэн, сопровождаемый псом Смогом – по словам Леви-Монтальчини, «самой милой и самой беспородной собакой, которую я когда-либо видела», – часто бывал в ее лаборатории. Коэн мало знал о нервной системе, а Леви-Монтальчини не слишком разбиралась в биохимии, так что их совместная работа оказалась плодотворной.
Прошло более сорока лет, и в 1986 году Рита Леви-Монтальчини была удостоена Нобелевской премии по физиологии или медицине за работу, начатую ею в разгар мировой войны. Вместе с ней премию получил и Стэнли Коэн. Их открытие, безусловно, подготовило почву для понимания учеными циклов жизни и смерти нейронов, а также отдельных базовых различий между полами.
Жизнь любого человека начинается с миллиардов нейронов и еще большего количества синаптических связей между ними. Как вы помните, целью Ямадзаки было получение лучших яблок путем обрезки фруктовых деревьев; точно так же для нормального развития человеческого мозга необходима обширная и очень бережная клеточная и синаптическая «обрезка». Вот почему у нас в мозгу, когда мы переходим к взрослой жизни, оказывается меньше нейронов, чем в младенчестве.
Человеческий мозг массивен и метаболически затратен – он жадно потребляет около 20 процентов калорий, сжигаемых нами ежедневно, чтобы просто оставаться функциональным. На протяжении большей части эволюционной истории человеку вовсе не было гарантировано регулярное питание, поэтому наличие большого мозга, который нужно было кормить, даже когда еды мало, грозило проблемами.
Данные различных нейробиологических исследований показали, что процесс «обрезки» нейронов человека начинается очень рано, фактически еще в утробе матери. Этот биологический прием – перепроизводство нейронов, а затем их широкая «обрезка» – доказал свою успешность. Представьте себе кухонный шкафчик, переполненный посудой. Переизбыток посуды не всегда полезен – ведь он может затруднить поиск нужной вещи. Цель нормального развития мозга описывается известной максимой «используй или потеряешь» и заключается в том, чтобы улучшить коммуникацию между нейронами.
Наличие нейронов, которые, не способствуя выживанию, только впустую расходуют энергию, не приносит мозгу пользы. Чтобы заставить его работать более эффективно, эти нейроны следует «обрезать», то есть уничтожить. Также можно «обрезать» и не слишком часто использующиеся связи между нейронами. Это неписаный суровый закон биологии – мать-природа держит все в ежовых рукавицах.
Не так давно некоторые исследователи-нейробиологи предположили, что при целом ряде неврологических состояний бывает задействован особый тип иммунных клеток, живущих в мозге и называемых микроглией. Мы привыкли думать, что единственная роль микроглии – иммунологическая единственная цель – это борьба с микробными захватчиками и тому подобными угрозами. Клетки микроглии будут пытаться удалить все чужеродное, бактериальное или вирусное. Микроглии в мозге полно: на ее долю приходится почти 10 процентов от миллиардов клеток нервной системы.
Сейчас мы уже знаем, каким образом микроглия функционирует в мозге, – так же, как работают фермеры, выращивающие яблоки в Японии: она не только борется с инфекциями, но и, пробираясь сквозь чащу нейронов, кромсает и удаляет мало используемые связи между ними.
Этот процесс микроглиальной обрезки синапсов был открыт совсем недавно, и он изменил наш взгляд на нормальное развитие мозга. Некоторое время эта теория была для научного сообщества маргинальной, и лишь в марте 2018 года исследователям наконец-то удалось получить изображения клеток микроглии, действительно занятых этой важнейшей работой – обрезкой. Подобно мне, собственными глазами наблюдавшему за трудом японских фермеров, исследователи мозга воочию убедились, что микроглия вызывает структурные изменения и перегруппировку синапсов.
Теперь мы полагаем, что микроглия играет определенную роль при таком неврологическом и аутоиммунном расстройстве, как рассеянный склероз (РС). Микроглия более активна, если есть воспаление, что и наблюдается в случае РС. Как и почти все аутоиммунные заболевания, РС преимущественно поражает женщин, а не мужчин, что, как мы обсудим позже, является одним из недостатков более хорошей иммунной системы. Клетки микроглии происходят из иммунной системы, и установлено, что у женщин и мужчин иммунные клетки ведут себя по-разному. Однако мы до сих пор не знаем, как именно по-разному микроглия может вести себя в мозге мужчин и женщин.
В последнее время, уверившись, что нарушенное поведение микроглии имеет прямое отношение к самым различным болезням, специалисты стали изучать его при всех расстройствах – от черепно-мозговой травмы (ЧМТ) до болезни Альцгеймера и даже РАС.
Мозг людей с РАС изучался в ходе относительно недавнего крупного посмертного исследования. В мозге были обнаружены признаки хронического воспаления, предположительно спровоцированного микроглией. Заслуживает внимания тот факт, что в некоторых областях мозга, уже помеченных нейробиологами как имеющих отношение к РАС (например, дорсолатеральная префронтальная кора), неадекватная микроглиальная реакция оказалась особенно выраженной. Это важно, так как дорсолатеральная префронтальная кора участвует в исполнительной функции (принятии решений на более высоком уровне) – то есть в процессе, который происходит у людей с РАС не всегда одинаково.
Но вот чего мы, к сожалению, пока не знаем, так это того, что заставляет микроглию становиться неуправляемой. Нам, по сути дела, вообще неизвестна ее роль в развитии РАС, то есть неизвестно, действуют ли «садовые ножницы» микроглии самостоятельно или по указанию другого биологического процесса. Также все эти новейшие исследования не могут объяснить, что происходит с микроглией, когда биологические процессы жизни протекают нормально. Она просто «обрезает» и сохраняет синапсы – или еще и обеспечивает нежную микроскопическую поддержку, подобную той, которую я наблюдал в макроскопическом масштабе на яблочной ферме Ямадзаки?
Впереди нас ждет множество открытий. Но кое-что мы твердо знаем уже теперь: рождение генетического мужчины с единственной Х-хромосомой значительно увеличивает шансы на диагноз РАС.
Генетика сегодня все еще несколько напоминает моего кроху-племянника. Он уже успешно овладел несколькими словами и теперь занят тем, что комбинирует их, составляя короткие, но значимые фразы об окружающем мире. Подобно моему племяннику, понимающему английский язык, генетики понимают основные генетические слова и «команды», но едва-едва начали разбираться в нюансах генетических премудростей – а ведь им еще предстоит учиться применять их в клинической практике.
Вот почему генетика на сегодняшний день созрела для толкований. Как во времена золотой лихорадки очень быстро возникали новые города, так и сейчас чуть не за одну ночь появляются индустрии, вроде бы готовые помочь нам разобраться в наших собственных генах. Бизнес коммерческого генетического тестирования непрерывно расширяется, но, к сожалению, дальше посулов дело пока не идет. Миллионы людей во всем мире уже решились отправить образцы собственной ДНК по почте в надежде выяснить свою родословную. Однако большинство из нас не осознает, что полученные результаты будут зависеть в основном не от фактической генетической родословной, а от алгоритма, который та или иная компания использует для проводимого ею анализа. Некоторые фирмы заходят настолько далеко, что даже разрабатывают для своих клиентов персональные режимы тренировок или обещают «подыскать идеальную пару – основываясь на ваших генах»! Да уж, гадание на генетической кофейной гуще – это большой бизнес.
Однако наша ДНК просто продолжает делать то, что она делала миллионы лет. Сами по себе гены не определяют полностью нашу жизнь, но они постоянно реагируют на окружающий мир и дают ему свой ответ. Представьте себе сцену с двумя одинаковыми роялями «Стейнвей», на которых лежат одинаковые ноты «Лунной сонаты» Бетховена. К каждому из роялей подходит по музыканту. То, что мы слышим, когда слушаем их игру, определяется нотной грамотой и некими правилами воспроизведения на клавиатуре рояля того, что написано композитором. Хотя каждый музыкант играет одну и ту же сонату, из-за манеры исполнения она может звучать совершенно по-разному.