Эрик Кандель - В поисках памяти

• Название: В поисках памяти
• Автор: Эрик Кандель
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-271-36938-4

В этой книге, посвященной истории возникновения и развития науки о биологической основе человеческой психики, Эрик Кандель разъясняет революционные достижения современной биологии и проливает свет на то, как бихевиоризм, когнитивная психология и молекулярная биология породили новую науку. Книга начинается с воспоминаний о детстве в оккупированной нацистами Вене и описывает научную карьеру Канделя, от его раннего увлечения историей и психоанализом до новаторских работ в области изучения клеточных и молекулярных механизмов памяти, за которые он удостоился Нобелевской премии. Эта книга — о поиске биологических основ человеческой памяти.

---

Работы Бренды Милнер в корне изменили ситуацию. Ее открытие того, что определенные участки мозга необходимы для работы некоторых форм памяти, давало первые сведения о том, где обрабатываются и хранятся различные воспоминания. Но вопрос, как хранится память, оставался без ответа, и я им увлекся. Хотя я обладал лишь самой базовой подготовкой для механизмов хранения памяти в нервной системе, я очень хотел попробовать свои силы а атмосфера Национальных институтов здоровья располагала к некоторой смелости. Повсюду проводились исследования спинного мозга на клеточном уровне, посвященные разным проблемам, впервые намеченным Шеррингтоном. Рано или поздно клеточные исследования памяти должны были дать ответ на ряд ключевых вопросов. Какие изменения происходят у нас в мозгу в процессе обучения? Различаются ли изменения, задействованные в разных типах обучения? Каковы биохимические механизмы работы памяти? Все эти вопросы вертелись у меня в голове, но из них было непросто вывести осмысленные эксперименты.

Я хотел начать с того, на чем остановилась Бренда Милнер, взяться за самый сложный и интересный аспект — формирование долговременной памяти на людей, места и предметы, которого, как она выяснила, не происходило у Г. М. Поэтому я надеялся сосредоточиться на гиппокампе, который, как показали исследования Милнер, был необходим для формирования долговременной памяти. Но мои представления о том, как подступиться к биологическим механизмам памяти, работающим в гиппокампе, были не только смутными, но и наивными.

Для начала я задался простым вопросом: обладают ли нервные клетки, участвующие в хранении памяти, какими-то легко узнаваемыми отличительными признаками? Отличаются ли физиологически нервные клетки гиппокампа, предположительно играющие ключевую роль в работе памяти, от мотонейронов спинного мозга — единственных других хорошо изученных нейронов центральной нервной системы млекопитающих? Я думал, что свойства нейронов гиппокампа могут что-то сказать нам о том, как записывается память.

Когда я брался за это технически непростое исследование, мне прибавляло смелости осознание того, что Карл франк, работавший в соседней лаборатории, и Джон Экклс в Австралии уже использовали микроэлектроды для изучения отдельных нейронов в спинном мозгу кошек. Это были точно такие же электроды, как те, что я использовал, когда прислушивался к клеткам рака. Хотя сам Франк считал, что исследование гиппокампа — дело непростое и рискованное, он не пытался меня отговорить. У Маршалла была только одна лаборатория и два постдока, Джек Бринли и я. Джек получил медицинское образование в Мичиганском университете и начал работать над диссертацией по биофизике в Университете Джонса Хопкинса перед самым своим переходом в Национальные институты здоровья. Он планировал посвятить диссертацию движению ионов калия через мембрану нейронов вегетативной нервной системы. Поскольку Уэйду нравилась кора головного мозга, Джек немного видоизменил свою тему и занялся изучением движения калия через кору в ответ на распространение депрессии коры — искусственное развитие припадка, которым уже несколько лет интересовался Маршалл. Это был совсем неплохой предмет для исследования, но у меня он не вызывал интереса. Джек, в свою очередь, питал те же чувства к гиппокампу. Поэтому мы пришли к компромиссу и решили, что будем работать в одной лаборатории, и половину времени ею будет пользоваться он, а я буду ему помогать, а вторую половину — наоборот.

Эта договоренность неплохо работала, пока Маршалл внезапно не подбросил нам третьего человека — еще одного постдока, Олдена Спенсера, который только что окончил Медицинскую школу Орегонского университета. Мысль о том, что теперь нашу лабораторию придется делить между тремя независимыми проектами и у каждого останется еще меньше лабораторного времени для собственных исследований, крайне встревожила и меня, и Джека. Мы изо всех сил старались убедить Олдена присоединиться к одному из нас.

К счастью для меня, убедить Олдена, что нам вместе стоит заниматься гиппокампом, оказалось довольно просто. Этим успехом, как я впоследствии понял, я был отчасти обязан тому, что Олден с самого начала категорически не хотел присоединяться к проекту Джека, который предполагал использование радиоактивного изотопа калия. Олден был немного ипохондриком и смертельно боялся радиации.

С приходом Олдена мои исследования приняли весьма удачный оборот. Олден родился в Портленде и был человеком либеральных убеждений в лучших орегонских традициях независимого мышления, основанного скорее на моральных, чем на узкополитических соображениях (рис. 9–1). Отец Олдена, вечный студент, одновременно вольнодумец и религиозный человек, во время Первой мировой войны отказник по убеждениям, был призван в нестроевые части. После войны он пошел в семинарию в Британской Колумбии и некоторое время служил пастором в небольшой церкви. Затем вернулся в Стэнфордский университет, где учился математике и статистике, и впоследствии работал статистиком на гражданской службе в Орегоне.

9–1. Олден Спенсер (1931–1977), с которым мне довелось сотрудничать с 1958 по 1960 год в Национальном институте психического здоровья и который впоследствии работал вместе со мной в Медицинской школе Нью-Йоркского университета и в Колумбийском университете. Олден внес немалый вклад в изучение работы гиппокампа, изменения простых рефлекторных реакций в результате обучения и восприятия осязания. (Фото из архива Эрика Канделя).

Олден сильно расширил мои упрощенные представления о жизни за пределами Восточного побережья. Он был человеком весьма независимым, с оригинальным складом ума, большим интересом к музыке и искусству и восторженным интересом к жизни, благодаря которому общаться с ним всегда было радостно. Он постоянно находил что-то новое в большинстве происходивших с ним событий, будь то лекция, концерт или теннисный матч. Склонность к творчеству переполняла его и так легко проявлялась во всем, что он постоянно обращался к новым занятиям, с головой погружаясь в каждое следующее дело. Кроме того, у него были неплохие музыкальные способности, и он некоторое время играл на кларнете в Портлендском симфоническом оркестре. Его жена, Диана, была прекрасной пианисткой. Вдобавок ко всему Олден был необычайно скромен и проявлял все свои творческие наклонности без малейших претензий. Мы с Дениз вскоре очень подружились с ним и Дианой и регулярно ходили вчетвером на еженедельные концерты камерной музыки библиотеки Конгресса, на которых выступал прославленный Будапештский квартет.

В числе многих талантов Олдена были и способности хирурга, а также прекрасные представления об анатомическом устройстве мозга и чутье на научно значимые проблемы. Хотя ему еще не доводилось заниматься внутриклеточной регистрацией потенциалов, он провел несколько отличных электрофизиологических исследований головного мозга, изучая, какой вклад вносят проводящие пути, соединяющие таламус и кору, в различные мозговые ритмы, проявляющиеся на ЭЭГ (электроэнцефалограммах). Работать с ним было одно удовольствие. Мы без конца говорили о науке и добавляли друг другу смелости. Если мы решали, что что-то важно сделать, то брались за сколь угодно трудные задачи, например пытались регистрировать потенциал отдельных нейронов коры в неповрежденном мозгу.

Вскоре после начала нашей совместной работы мы провели первый успешный эксперимент. Я никогда его не забуду. Все утро и часть дня я работал над хирургической операцией, которая позволила обнажить гиппокамп кошки. После этого за дело взялся Олден, который вводил в гиппокамп отводящий электрод. Я сидел перед осциллографом — прибором, выводящим на экран электрические сигналы, — и управлял стимуляторами, которые могли активировать проводящие пути, входящие в гиппокамп и выходящие из него. Отводящий электрод я подсоединил к репродуктору, как уже делал в лаборатории Стэнли Крейна, чтобы электрические сигналы, которые мы могли получить, было не только видно, но и слышно. Мы пытались тогда регистрировать мембранный потенциал пирамидальных клеток — одной из главных разновидностей нейронов в гиппокампе. Эти клетки получают и обрабатывают информацию, поступающую в гиппокамп, и передают ее дальше, к следующему ретранслятору. Мы также установили фотоаппарат, чтобы фотографировать экран осциллографа.

Внезапно мы услышали «бах-бах-бах» потенциалов действия — звук, который я сразу узнал, помня его по своим экспериментам на раке. Олден ввел электрод в клетку. Мы быстро поняли, что это была пирамидальная клетка, потому что аксоны этих нейронов собираются в проводящий путь (так называемый свод мозга), ведущий наружу из гиппокампа, а именно на этом пути я и разместил свои электроды. Каждый раз, когда я включал электрическую стимуляцию, она вызывала прекрасный, большой потенциал действия. Этот метод стимуляции выходящего аксона, запускающий потенциалы действия в пирамидальных клетках, оказался действенным способом выявления этих клеток. У нас также получилось возбуждать их, стимулируя проводящий путь, который передает информацию внутрь гиппокампа. В результате за те примерно десять минут, что мы регистрировали сигналы пирамидальных клеток, нами был получен впечатляющий объем данных. При этом мы непрерывно фотографировали, чтобы каждый момент регистрации, каждый синаптический потенциал и каждый потенциал действия в пирамидальных клетках был запечатлен на пленке.