Одна-единственная мутация

Ученый закончил кафедру молекулярной биологии МГУ имени Ломоносова в 1995 году. В 1999 году получил степень PhD (с некоторыми оговорками, аналог российской степени кандидата наук) в Иллинойском университете в Чикаго. Сейчас профессор Сколковского института науки и технологий руководит группой сравнительной биологии в Институте вычислительной биологии в Шанхае. В марте в рамках проекта «Лекторий Политехнического музея» Хайтович прочитал лекцию в Культурном центре «ЗИЛ». «Чердак» узнал у исследователя, как устроен наш мозг и можно ли поумнеть, если очень этого захотеть.

— Понимают ли ученые сегодня, как устроена память? Это функция, которая распределена в мозгу, или есть некое место, где находится память?

— Про память нужно говорить более строго. С точки зрения человека память — это общее понятие: мы помним то, что было в прошлом. Но с точки зрения работы мозга существует множество разных типов памяти. Например, если рассматривать время хранения воспоминаний, есть долговременная и кратковременная память. А если рассматривать типы запоминаемых объектов, есть память, например, на лица, или предметы, или слова. Лица будут запоминаться в одном регионе, родной язык — в другом регионе, иностранный язык — в третьем. Анатомические структуры и физиологические процессы, которые отвечают за каждый из этих типов памяти, будут различаться. 

— Если представить, что человека ударили по голове, и регион, где хранились воспоминания, скажем, о последней вечеринке, оказался поврежден. Означает ли это, что теперь человек никогда не сможет ничего вспомнить об этой вечеринке? 

— Смотря что повреждено в результате удара. Если повреждена связь с этим регионом, то она через некоторое время может восстановиться. В этом случае как бы оборвали провод, который соединяет ваш компьютер с интернетом, но через некоторое время провод сросся, как срастаются кости, и у вас снова есть доступ в Сеть. Другое дело, если молотком расплющили жесткий диск, то есть повреждены сами структуры, где хранится воспоминание. Тогда восстановить информацию нельзя или очень сложно.

— Означает ли это, что, в принципе, можно прицельно убрать конкретные воспоминания?

— Это достаточно сложно, потому что нужно очень хорошо знать, куда целиться.

— Это совсем невозможно?

— Нет, почему же. Мы не можем попасть, потому что у нас сейчас нет методов, которые позволяют «смотреть» на мозг с достаточно высоким разрешением. Но методы — это всего лишь технологии, а технологии имеют тенденцию развиваться. 

Мы сейчас сидим с вами в кафе и разговариваем. Если потом попытаться найти это воспоминание у меня и у вас в голове, это окажутся совершенно разные области. Как же можно прицельно уничтожать воспоминания, если у каждого человека они хранятся не там, где у другого? Когда вы вызываете это воспоминание, вспоминаете, как вы сидели в кафе, эту беседу, у вас активируются именно те цепи нейронов, в которых эта память сохранена. Если существует методика, которая позволяет с достаточно хорошим разрешением определить, что это за нейроны, то в чем проблема? Неважно, где находятся воспоминания, если вы можете их локализовать.

— И отключить к ним доступ, например?

— Почему бы и нет? На данный момент не существует технологий, которые с такой хирургической, даже сверххирургической точностью могли бы это делать, но опять-таки ничего невозможного нет.



— Есть распространенное поверье, что мы используем мозг на некое количество процентов, а остальное не используем. Так ли это?

— Да, к сожалению, громадное количество людей использует свой мозг далеко не полностью. Хотя, естественно, очень сложно точно сказать, сколько это в процентах. Так же как большинство людей используют физические возможности своей мускулатуры и своего скелета далеко не полностью. У любого из нас теоретически есть способности легко лазить по деревьям или быстро бегать на дальние дистанции, но большинство из нас этого делать не могут, потому что не тренированы. Но если тренироваться каждый день, бегать и лазить по деревьям, эти показатели улучшатся. Если начать это делать с детства, результат будет еще лучше. То же самое и с мозгом. Почему-то считается, что можно выпить некую пилюлю и мозг вдруг начнет, как по волшебству, работать на сто процентов. Это не так.

— Но есть же генетически обусловленная предрасположенность к тому или иному виду деятельности. Условно, если мы проведем среди детей тест на IQ — со всеми оговорками про его несовершенство и ограниченность использования — кто-то наберет больше баллов.

— Так же если вы заставите детей бегать, то некоторые будут бегать быстрее, чем другие. Может быть, один ребенок бежит на 10% быстрее другого, и это генетически обусловлено. Но если оба эти ребенка будут тренироваться, и тот и другой смогут пробежать марафон за три часа. А если один из них будет тренироваться, а другой будет сидеть перед телевизором, он вообще никогда не пробежит марафон, ни за какое время, сможет только пройти, да и то с остановками. То есть тренировки дают нам разницу, которая гораздо больше той, что определяется генетическими составляющими. Естественно, если мы говорим о конкуренции между людьми, которые серьезно занимаются музыкой или математикой, то здесь уже генетическая предрасположенность влияет очень сильно. Все тренируются, но у кого-то получается лучше.

— Выходит, что упражнениями можно раскрутить свою интеллектуальную деятельность и, грубо говоря, стать умнее. Но ум — очень широкое понятие. И если человек будет упорно тренироваться решать математические задачи, то он научится всего лишь лучше решать математические задачи и ничего больше?

— Совершенно верно. Он не станет лучше, например, решать какие-то бытовые проблемы. Как Перельман, который прекрасно решает математические задачи, но совершенно не способен справиться с простыми бытовыми проблемами.

— Когда мы говорим об обучении, то общим местом является соображение, что чем раньше начнешь, тем лучше. С чем это связано?

— В детстве в нашем мозгу очень активно идет процесс образования новых синапсов — связей между нейронами. Именно благодаря новым синапсам мы усваиваем новую информацию. Недавние исследования показали, что у людей пик формирования синапсов приходится на период от пяти до десяти лет. А вот у шимпанзе этот процесс почти сходит на нет в первые несколько месяцев после рождения. Не исключено, что именно здесь хотя бы отчасти кроется ответ на вопрос, почему люди умнее всех остальных животных.

— Синапсы формируются одинаково у всех людей или этот процесс связан с тем, как интенсивно ребенка мучают, в смысле обучают чему-то в детстве?

— Человек формируется под воздействием тех сигналов, которые приходят извне. Если мы посадим ребенка в звуконепроницаемую комнату с белыми стенами и выпустим через 10 лет, естественно, он даже близко не будет человеком. Так что стимулы должны быть. 
Но тут важно не перестараться: например, если у ребенка нет никаких способностей к музыке, но вы его все время водите на музыкальные занятия, заставляете сидеть за пианино по пять часов в день, у него, конечно, разовьется слух. Все больше и больше нейронов в его мозгу начнут «работать» на музыку, и он станет очень хорошим музыкантом. Но вовсе не факт, что он станет виртуозом. С другой стороны, может быть, у этого ребенка были прекрасные математические способности. Но он бесконечно занимался музыкой, и даже если после окончания музыкальной школы он захочет заняться наконец математикой, у него получится хуже, потому что он эти свои способности не развивал. Кроме того, из-за слишком интенсивных занятий музыкой у ребенка могут не сформироваться социальные навыки поведения. Должен быть баланс. Хотя точно рассчитать, что вот этого должно быть столько-то, а этого — столько-то, конечно, нельзя.



— Но в целом заниматься с ребенком скорее полезно?

— Да, конечно. Без внешних стимулов какие-то синапсы будут формироваться, но мозг не будет знать, какие из них нужны, а какие нет. Сначала формируются все возможные синапсы, а те, которые потом не используются, исчезают как ненужные. Синапсы формируются в сети, которые могут быть стимулирующими и ингибирующими. Ребенок учится, что так делать нужно, а так не нужно. Нужно, например, гладить кошку, но лучше не гладить змею или крокодила. Эти нейронные сети формируются на основании той информации, тех ощущений и переживаний, которые он или сам получает, или видит у других людей.

— Вот интересно: дети древних людей точно так же получали внешние стимулы, но, тем не менее, Homo sapiens сотни тысяч лет занимались изготовлением каменных скребков. И вдруг, по эволюционным меркам — моментально, произошел некий качественный скачок, возникла цивилизация. Когда это случилось и почему?

— Это случилось примерно 150 тысяч лет назад. Мы считаем, что произошел сдвиг в динамике развития мозга. До этого новые нейронные сети, синаптические цепи, которые отвечают за сложные когнитивные процессы, формировались первые два-три года после рождения. Но затем это окно, когда они образуются, окно пластичности, было расширено до 10—15 лет.

— Это могло случиться одномоментно или нужно было несколько последовательных изменений?

— Вполне могло быть одномоментным. Произошел сдвиг уже существующей программы развития, а для этого достаточно одной-единственной мутации.

— В буквальном смысле одной?

— Да, одна-единственная мутация, которая произошла в одном-единственном человеке, который из-за этого смог решать более сложные проблемы, и у него поэтому было больше потомков. Потомки тоже были умнее, так что за несколько поколений все люди стали иметь эту мутацию.

— Возможно ли воспроизвести такой когнитивный скачок на модельных видах?

— Хотя это могла быть единственная мутация, она произошла на фоне других мутаций, которые уже существовали в мозгу к этому моменту. Если мы возьмем даже мозг обезьяны и попытаемся в нем произвести эту мутацию, мы не получим того же эффекта, так как у обезьяны не произошло множества других нужных мутаций. А в мозге человека, даже доисторического, они были, накопились за те восемь миллионов лет, которые произошли между разделением человека и шимпанзе. Так что тут как в футболе: чтобы забить гол, нужен всего один удар, но для этого нужно, чтобы передали мяч этому игроку, нужна целая серия пасов, чтобы мяч оказался в нужное время в нужном месте.

  

   

Источник: chrdk.ru