Оригинал материала
«Мозг — священная вещь, с ним нельзя играть»
Совместный проект COLTA.RU и «Книжных проектов Дмитрия Зимина» — «Большая наука». Встречаемся с нобелевскими лауреатами — настоящими и будущими. Разговариваем, слушаем, пытаемся разобраться в том, как все устроено с точки зрения современной большой науки.
Фрейд жил в соседнем квартале Вены, на улице Берггассе, 19, и у будущего нобелевского лауреата были все шансы с ним встретиться по дороге в школу. В биографическом кино, которое рано или поздно снимут, эта встреча наверняка произойдет — где-нибудь на заднем плане, как обязательная деталь городского ландшафта, непременно промелькнет отец психоанализа с узнаваемыми бородкой и сигарой. В 1938-м, когда нацисты вынудили Фрейда уехать из Австрии, Канделю было восемь лет.
Сейчас Канделю 87, и он продолжает работать в Колумбийском университете в Нью-Йорке. На пороге своего кабинета он появляется в галстуке-бабочке поверх ослепительно белой рубашки — как если бы дело происходило в довоенной Европе. «Я только что прилетел из Вены», — говорит он. И воображение — автоматически, потому что ровно этому времени и этому месту посвящен «Век самопознания», последняя переведенная на русский книга Канделя, — подсовывает дежурную картинку Вены столетней давности с ее Сецессионом, Климтом, Витгенштейном, Геделем и Веберном, где профессора медицины были кем-то вроде концертирующих пианистов, в анатомические театры на вскрытия продавали билеты, а у художников пользовалась популярностью новая модная фрейдовская теория бессознательного.
И Фрейд, и Кандель всю свою научную карьеру занимались памятью — каждый по-своему. Из чего сделана наша психика? Для Фрейда — из комплексов, подавленных страхов, вытесненных воспоминаний. Для Канделя — из прионоподобного CPEB-белка, подавленной экспрессии генов и скачков концентрации ферментов под названием «протеинкиназы» в отростках нервных клеток. Наука 1930-х и 2010-х говорит про мозг на разных языках, но Кандель в совершенстве владеет обоими.
Нейрофизиология заинтересовала его в университете в первую очередь потому, что давала шанс решить проблемы психоанализа. «В 1957 году, когда я только начинал работать, мне пришлось отказаться от идеи, что мы можем отыскать в мозгу место функций вроде эго. Но теперь, например, фрейдовское “оно”, инстинктивные влечения, — не такая уж и загадка. Мы знаем, что важную роль в этом играет гипоталамус. Миндалевидное тело тоже играет важную роль. Так что мы начинаем постепенно соотносить эти функции с конкретными зонами мозга», — говорит Кандель.
В 36 лет ему пришлось выбирать — или «оно», или физиология нервных клеток. Канделю предложили возглавить одно из самых респектабельных отделений психиатрии в США, где главным методом работы с пациентами был психоанализ, — но Кандель предложение не принял, чтобы вместо того исследовать память в лабораторных экспериментах над животными. За эти исследования ему и присудят Нобелевскую премию по физиологии или медицине в 2000 году.
Как вообще можно изучать память животных, если они не умеют делиться воспоминаниями? Не пишут книг, не перебирают свои детские фото, не копаются в архивах. Если они на это не способны — то, наверное, надо как минимум брать в подопытные кого-нибудь, очень похожего на человека. Шимпанзе? Слонов, которые — если верить популярной детской песенке на английском — «никогда не забывают»? Чей мозг может служить хорошей моделью нашего — с его подавленными воспоминаниями о детских травмах и памятью о том, как ездить на велосипеде?
Кандель выбрал на роль модели неожиданного героя: моллюска Aplysia californica, он же морской заяц, — существо, похожее на слизня, но только длиной в полметра или больше и весом до семи килограммов. У аплизии мозга в привычном смысле слова нет вообще.
Черно-белый портрет моллюска в полный рост висит у Канделя над рабочим столом. Вместо мозга у аплизии есть пять пар нервных узлов с гигантскими нервными клетками — чем, собственно, она Канделю и приглянулась: чем больше клетка — тем проще в нее заглянуть. Если аплизию напугать, та выпускает облако цветных чернил. Для науки интереснее всего, что связь реакции и стимула не зафиксирована жестко раз и навсегда — аплизия умеет учиться новому. Другими словами, моллюск без мозга умеет запоминать. И если посмотреть за работой ее нервных клеток в процессе запоминания, решил Кандель в середине 1970-х, это поможет понять, как запоминают люди.
Если мы знаем, из каких молекулярных запчастей собраны воспоминания, мы можем теоретически рассчитывать и на таблетки от забывчивости, и на таблетки, которые помогают забыть, — как в фильме «Вечное сияние чистого разума», где к нейрофизиологу ходят лечиться от несчастной любви. Про эту перспективу непрерывно говорят и пишут, но Канделю такая постановка вопроса о его работе откровенно не нравится.
«Меня не интересуют таблетки. Зачем вообще вмешиваться в работу мозга? Почему бы не обойтись просто пониманием, без вмешательства? Вас волнует контроль над сознанием, а меня — сознание. Я хочу понимать, как работает память на всех уровнях, и понимать, откуда берется творчество».
* * *
Клетки крови, если верить научно-популярному журналу New Scientist, полностью обновляются за 150 дней: ни одного из красных кровяных телец, которые путешествовали у нас по венам год назад, больше не существует. Срок жизни клетки кожи — две недели. Даже клетки костей живут всего 10 лет. Ткани нашего тела — вещь недолговечная: они включены в цикл постоянной переработки. Если организм в бешеном темпе переваривает собственные кровь, кожу и кости, то какой биоматериал способен быть носителем детальных воспоминаний 80-летней давности?
В своей книге «В поисках памяти» Кандель в подробностях описывает, как в ноябре 1938-го к ним в квартиру пришла нацистская полиция и велела очистить помещение — подселиться на неопределенный срок к другой еврейской семье. На следующих нескольких страницах упоминаются и почтовые марки, которые успел захватить с собой брат, и повязка для поддержания формы усов — ей пользовался, укладываясь спать, глава приютившей их семьи, и разгром в доме, который они застали, когда вернулись.
Будь это все зафиксировано на кинопленке, она с 1938-го успела бы ссохнуться и растрескаться. Но где-то в голове загадочные скоропортящиеся органические молекулы хранят эту информацию лучше, чем кинопленка.
Моллюск аплизия дал шанс подступиться к этому вопросу хотя бы издалека. Кандель начал с изучения кратковременной памяти, где живут впечатления последних нескольких секунд. Секунда — это уже очень долго по меркам нервной клетки, которая за это время успевает многие сотни раз зарядиться электричеством и выстрелить электрическим импульсом по соседям. Откуда посреди этого электрического шторма взяться процессам в тысячи раз медленнее? Больше пятнадцати лет ушло на то, чтобы описать стоящие за этим причинно-следственные связи.
Первым идет вспомогательный нейрон, который работает чем-то вроде ручки громкости для электрической канонады. Ближайший качественный аналог этой «громкости» у моллюска — стресс у людей, притупляющий эмоциональные реакции. Что значит «крутить ручку»? Выделять молекулы нейромедиатора серотонина, которые, как ключ в замок, ложатся в ждущие их рецепторы на поверхности клетки-мишени и влияют на процессы внутри нее. Что это за процессы? Синтез специальных молекул под названием «циклический АМФ», которые живут в клетке намного дольше электрических импульсов. Скоростью синтеза управляют ферменты, работу ферментов регулируют гены, активность генов зависит от генно-регуляторной сети — и так далее: цепочка причин и следствий вышла длинной.
Для прояснения деталей понадобилось препарировать золотых рыбок и вывести — это сделали уже другие ученые — генетическую линию мух-мутантов с официальным названием «тупицы» (dunce): они были неспособны запоминать, чем пахнет перед тем, как им причинят боль. А чтобы разобраться, как связывается в зрительной коре серотонин — тот самый «регулятор громкости», Кандель давал LSD кошкам: он начал работать с этим веществом еще в 1955-м, раньше, чем его попробовали первые хиппи.
Что насчет опытов на людях? Тот же LSD, хотя исследователям и запретили использовать его уже в 1960-е, вернулся в 2000-х в лаборатории вместе с мескалином и псилоцибином, где их под контролем ученых принимают здоровые добровольцы. И тогда, и теперь Кандель категорически против: «Человеческий мозг — вещь священная. С ним нельзя играть».
* * *
Когда книга «В поисках памяти» впервые вышла на английском в 2006-м, Кандель писал, что даже самые рутинные операции нашего мозга — например, распознавание лиц и предметов — это задачи невообразимой вычислительной сложности: «Необходимы расчеты, которые еще не под силу современным компьютерам». С тех пор кое-что изменилось: в 2012-м аспирант из Торонтского университета Алекс Крижевский придумал нейросеть, которая с рекордно низкой долей ошибок сумела на конкурсе ImageNet расклассифицировать 1,3 миллиона картинок на тысячу классов. Нужно было, в частности, отличать гекконов от игуан, а йоркширских терьеров от норфолкских — и компьютерная программа сама, без явных инструкций, научилась находить тонкие различия между видами ящериц и породами собак.
Усложненные варианты этой нейросети к 2014 году начали решать задачу распознавания образов лучше человека. «Они отлично с этим справляются», — кивает головой Кандель: теперь иллюстрировать превосходство живого мозга над всем прочим нужно чем-нибудь новым. Где искусственный интеллект по-прежнему уступает естественному — и что теперь этому последнему нужно сделать, чтобы превзойти мозг?
«Мыслить творчески», — говорит Кандель. Нейросети уже умеют сочинять тексты, похожие на стихи Летова, и перерисовывать фотографии в стиле Ван Гога, но все это, по мнению Канделя, не то: «Подражать — одно дело, придумывать новые стили — другое».
Меньше всего нобелевского лауреата можно заподозрить в том, что он в такую возможность не верит. Его книга «Век озарений» — про то, как разглядеть в занятии художника конкретные методы воздействия на мозг, способность дернуть за нужный рычаг механизмов эмпатии в нужное время. Кандель — коллекционер и большой поклонник венского модерна, поэтому главные герои его книги, рассуждения о природе творчества которых он распространяет на всех художников вообще, — Климт, Шиле и Кокошка. Картины Кокошки «действуют на миндалевидное тело как удар током». Узловые линии на его картинах повторяют движения взгляда, которые зарисовывал советский психофизиолог Альфред Ярбус (он закреплял на глазных яблоках плотно сидящие контактные линзы, связанные с регистратором движения). А угловатости и искажения на экспрессионистских портретах — сигналы, которые отлично считывают многочисленные зоны распознавания лиц в мозгу.
Реализм с его стремлением как можно буквальнее воспроизводить геометрию трехмерного мира — в этом смысле не лучший способ заставить наш мозг включить эмпатию. С фотографической точностью перерисовывать человека сантиметр за сантиметром не имеет смысла, если в мозгу совершенно непропорциональны области, ответственные за восприятие лиц, кистей рук — и всего остального тела.
Что будет, если уйти от классической живописи еще дальше? К искусству после 1950-х Кандель, похоже, относится скептически: например, акционизм — даже венский, как бы тепло он ни относился к Вене, — оставляет его равнодушным. Что нейрофизиология может сказать по поводу эмоций вроде отвращения или страха, с которыми работают Марина Абрамович и Валли Экспорт, когда ставят эксперименты над собственным телом? «Это меня не интересует», — коротко говорит он и меняет тему.
* * *
Какие политические сюжеты властям стоило бы в первую очередь обсуждать с учеными? Мигрантов, сразу же отвечает Кандель. «Трамп запретил въезд людям из разных стран, и я считаю это очень опасным», — он вспоминает президентский указ, который в январе сделал невозможным въезд в США для граждан Ирана, Ирака, Сирии, Йемена, Ливии, Сомали и Судана. Запрет, позже отмененный судом, был безусловным — на границе разворачивали или собирались разворачивать даже тех, у кого в Америке семья, контракт с Microsoft или кафедра в университете Лиги плюща.
Что на это могла бы сказать наука? Кандель говорит: «Я приведу вам личный пример». Нобелевский лауреат — мигрант и сын мигранта. Из Вены его семье пришлось уехать почти одновременно с Фрейдом. Но сначала отца Канделя вместе с другими венскими евреями заставили оттирать зубными щетками с тротуара лозунги против аншлюса. Потом отобрали и передали новому хозяину-арийцу отцовский магазин игрушек. Потом отчислили самого Канделя из школы, где он учился с детьми-неевреями, и перевели в новую, только для евреев, на окраине города.
«Я, американская знаменитость, и сам мигрант» — популярный аргумент: когда в январе среди протестующих против решения Трампа журналисты обнаружили Сергея Брина, сооснователя Google, он рассуждал точно так же. Но если Брин в 1979-м приехал в Америку из СССР как сын профессора математики, то семья Канделя в 1939-м по всем формальным признакам не попадала в категорию иммигрантов, которых ждут с распростертыми объятиями. Его отец родился в крошечном украинском местечке под Львовом и имел неполное школьное образование. А самого Канделя по приезде в Америку отдали в религиозную школу — изучать иврит и Тору.
Самый близкий аналог этой ситуации сейчас — восьмилетний арабский мальчик, сын необразованного рабочего из Сирии, который немедленно после переезда отправляется учиться в медресе. С точки зрения европейских или американских правых — идеальный пример того, кого ни при каких обстоятельствах не стоит пускать на Запад.
Кандель уверен, что его случай — скорее правило, чем исключение. Когда про американскую науку говорят, что она — дело рук европейских иммигрантов, то обычно представляют себе уже состоявшихся в Европе знаменитостей вроде Эйнштейна или Ферми. Но таких были единицы: «Большинство ученых-иммигрантов попало сюда не потому, что правительство надеялось на их будущий вклад в науку. Многие из них были совсем юными и спасали свою жизнь: останься они, евреи, в Европе, их бы просто убили. Особенно это касается Германии и Австрии. Но они воспользовались преимуществами Соединенных Штатов и выросли в этой чудесной среде. И добились всего, чего хотели».
Все материалы проекта:
Евгений Кунин: «Сложность — это болезнь»
Создатель Игнобелевской премии Марк Абрахамс — про рождение науки из внимания к мелочам
Лингвист Стивен Пинкер: «Я просто говорю, что биология важна»
Нейропсихолог Майкл Газзанига: «Я же разговариваю с вами, а не с вашим мозгом»
Физик-теоретик Лиза Рэндалл: «Ручка с бумагой играют роль»
Антрополог Робин Данбар — о том, почему настоящих друзей у вас пятеро
Антрополог Пэт Шипман: «Вроде бы похожи на людей, но не люди»