Эрик Кандель В поисках памяти: Возникновение новой науки о человеческой психике. Как работает память? Рассказывает аплизия и Эрик Кандель Под действием обучения изменяются даже простейшие формы поведения

Эрик Кандель

В поисках памяти

Возникновение новой науки о человеческой психике

Предисловие

Разобраться в биологической природе человеческой психики - ключевая задача науки XXI века. Мы стремимся понять биологическую природу восприятия, обучения, памяти, мышления, сознания и пределов свободы воли. Еще несколько десятилетий назад казалось немыслимым, что биологи получат возможность изучать эти явления. До середины XX века идею того, что самые глубокие тайны человеческой психики, сложнейшей системы явлений во вселенной, могут быть доступны биологическому анализу, возможно, даже на молекулярном уровне, нельзя было принимать всерьез.

Впечатляющие достижения в области биологии последних пятидесяти лет сделали это возможным. Совершенное Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком в 1953 году открытие структуры ДНК произвело революцию в биологии, предоставив ей рациональную основу для изучения того, как информация, записанная в генах, управляет работой клетки. Это открытие позволило понять фундаментальные принципы регуляции работы генов - как гены обеспечивают синтез белков, определяющих функционирование клеток, как гены и белки включаются и выключаются в ходе развития организма, определяя его строение. Когда эти выдающиеся достижения остались позади, биология наряду с физикой и химией заняла центральное место в созвездии естественных наук.

Вооруженная новыми знаниями и уверенностью, биология устремилась к своей высочайшей цели - разобраться в биологической природе человеческой психики. Работа в этом направлении, долгое время считавшемся ненаучным, уже идет полным ходом. Более того, когда историки науки будут рассматривать последние два десятилетия XX века, они, скорее всего, обратят внимание на неожиданный факт: самые ценные открытия того времени, касающиеся человеческой психики, были получены не в рамках дисциплин, традиционно работавших в этой области, таких как философия, психология или психоанализ. Они стали возможны благодаря слиянию этих дисциплин с биологией мозга - новой синтетической дисциплиной, которая расцвела благодаря впечатляющим достижениям молекулярной биологии. В результате возникла новая наука о психике, использующая возможности молекулярной биологии для исследования великих тайн жизни.

В основе новой науки лежат пять принципов. Первый состоит в том, что наша психика неотделима от мозга. Мозг - это сложный, обладающий огромными вычислительными способностями биологический орган, который формирует ощущения, регулирует мысли и чувства и управляет действиями. Мозг отвечает не только за сравнительно простые формы двигательного поведения, такие как бег или прием пищи, но и за те сложные действия, в которых мы видим квинтэссенцию человеческой природы: мышление, речь или создание произведений искусства. В этом аспекте человеческая психика предстает системой операций, выполняемых мозгом, почти так же, как ходьба - это система операций, выполняемых ногами, только в случае мозга система значительно сложнее.

Второй принцип заключается в том, что каждая психическая функция мозга, от простейших рефлексов до наиболее творческих форм деятельности в области языка, музыки и изобразительного искусства, выполняется специализированными нейронными цепями, проходящими в различных участках мозга. Поэтому биологию человеческой психики лучше обозначать термином biology of mind, указывающим на систему психических операций, выполняемых этими цепями, чем термином biology of the mind, подразумевающим некоторое местоположение нашей психики и предполагающим, что у нас в мозгу есть определенное место, в котором выполняются все психические операции.

Третий принцип: все эти цепи состоят из одних и тех же элементарных сигнальных единиц - нервных клеток (нейронов). Четвертый: в нейронных цепях для генерации сигналов внутри нервных клеток и передачи их между клетками используются молекулы особых веществ. И последний принцип: эти специфические сигнальные молекулы эволюционно консервативны, то есть остаются неизменными на протяжении миллионов лет эволюции. Некоторые из них присутствовали в клетках наших древних предков и могут быть обнаружены сегодня у самых далеких и эволюционно примитивных родственников - одноклеточных организмов, таких как бактерии и дрожжи, и простых многоклеточных организмов типа червей, мух и улиток. Чтобы успешно маневрировать в своей среде обитания, эти существа используют молекулы тех же веществ, что и мы, чтобы управлять своей повседневной жизнью и приспосабливаться к окружающей среде.

Таким образом, новая наука о психике не только открывает нам путь к познанию самих себя (как мы воспринимаем окружающее, учимся, запоминаем, чувствуем и действуем), но и дает возможность по-новому взглянуть на себя в контексте биологической эволюции. Она позволяет понять, что человеческая психика развилась на основе веществ, которыми пользовались еще наши примитивные предки, и что необычайная консервативность молекулярных механизмов, регулирующих разнообразные жизненные процессы, свойственна также и нашей психике.

В связи с тем, как много биология психики может сделать для нашего личного и общественного благосостояния, научное сообщество сегодня единодушно: эта дисциплина станет для XXI века тем же, чем для XX века стала биология гена.

Помимо того что новая наука о психике обращается к ключевым вопросам, занимавшим умы западных мыслителей с тех пор, как более двух тысяч лет назад Сократ и Платон впервые взялись рассуждать о природе психических процессов, она также открывает возможность на практике разобраться в важных для нашей повседневной жизни вопросах, касающихся психики. Наука перестала быть прерогативой ученых. Теперь она - неотъемлемая часть современной жизни и культуры. Средства массовой информации почти каждый день передают сведения специального характера, едва ли доступные для понимания широкой общественности. Люди читают о потере памяти, вызываемой болезнью Альцгеймера, и о так называемой возрастной потере памяти и пытаются понять, часто безуспешно, разницу между этими двумя расстройствами, из которых первое неумолимо прогрессирует и приводит к смерти, а второе относится к сравнительно легким недугам. Они слышат о ноотропных препаратах, но плохо представляют себе, чего от них ожидать. Им говорят, что гены влияют на поведение и что нарушения в этих генах вызывают психические заболевания и неврологические расстройства, но не говорят, как это происходит. Наконец, люди читают, что различия способностей, связанные с полом, влияют на образование и карьеру мужчин и женщин. Означает ли это, что женский мозг отличается от мужского?

Эрик Кандель

В поисках памяти

Возникновение новой науки о человеческой психике

Предисловие

Большинству из нас в личной и общественной жизни придется принимать решения, имеющие отношение к биологическому пониманию психики. Некоторые из них потребуются в попытках разобраться в изменчивости нормального человеческого поведения, другие будут касаться более серьезных психических и неврологических расстройств. Поэтому совершенно необходимо, чтобы у каждого появился доступ к новейшим научным сведениям, представленным в ясной, доступной форме. Я разделяю убеждение, распространенное сегодня в научной среде, что мы обязаны обеспечить общественность такими сведениями.

Еще на раннем этапе своей работы в нейробиологии я осознал, что люди, не имеющие естественнонаучного образования, так же искренне стремятся что-то узнать про новую науку о человеческой психике, как мы, ученые, стремимся рассказать о ней. Это вдохновило меня и одного из моих коллег по Колумбийскому университету, Джеймса Шварца, на создание учебника «Принципы нейробиологии» (Principles of Neural Science) - вводного курса для колледжей и медицинских школ, над пятым изданием которого мы сейчас начинаем работать. После выхода книги меня стали приглашать выступать с лекциями о нейробиологии перед широкой аудиторией. Этот опыт убедил меня в том, что люди, не являющиеся учеными, готовы прикладывать усилия, чтобы разбираться в ключевых вопросах науки о мозге, если ученые готовы стараться разъяснять им эти вопросы. Поэтому я и написал книгу, которую вы держите в руках, как введение в новую науку о человеческой психике для широкого круга читателей, не имеющих специального образования. Моя задача состоит в том, чтобы разъяснить простыми словами, как из теорий и наблюдений ученых, занимавшихся той экспериментальной наукой, какой сегодня является биология, возникла новая наука о психике.

Еще один стимул для написания этой книги у меня появился осенью 2000 года, когда мой вклад в изучение работы памяти был отмечен Нобелевской премией по физиологии и медицине. Всем нобелевским лауреатам предлагают написать автобиографический очерк. Когда я писал свой, мне стало предельно ясно, что мой интерес к природе памяти восходит к событиям моего детства в Вене. С удивлением и благодарностью я осознал, что мои исследования позволили мне стать участником исторического этапа в развитии науки и войти в состав замечательного международного сообщества ученых-биологов. В ходе работы я познакомился с несколькими выдающимися учеными, бывшими в первых рядах революции, свершившейся недавно в биологии и науке о мозге, и взаимодействие с ними оказало огромное влияние на мои собственные исследования.

Американский психиатр, нейробиолог Эрик Ричард Кандел родился 7 ноября 1929 года в городе Вена в еврейской семье.

Родители Эрика родились на территории современной Украины: мать - в Коломые, а отец в городке Олешко (около Львова). Родители Эрика поженились в 1923 году. Отец в то время имел собственный магазин игрушек. Но в марте 1938 года, после аннексии Австрии Германией, еврейскую собственность экспроприировали - не стал исключением и магазинчик Хермана Кандела, отца Эрика.

В девятилетнем возрасте Эрику и его четырнадцатилетнему брату Людвигу было суждено самим пересечь Атлантический океан. Весной 1939 года они отплыли на корабле "Герольштейн" из Антверпена. 11 мая братья прибыли в Бруклин, к своему дяде. Позже в США успешно добрались также их родители.

Благодаря усилиям дедушки, Эрик был посвящен во все еврейские традиции, поэтому без проблем был принят в иешиву Флетбуш, которую окончил в 1944 году. Позже поступил в школу Эразмус Холл, где получил среднее образование. В Эразмус Холле Кандел работал спортивным обозревателем в школьной газете. Высшее образование получил в Гарвардском университете. В 1952 году стал учиться в Медицинской школе Нью-Йоркского университета. Во время учебы познакомился со своей будущей женой, Дениз Быстрин. В это время также проводил исследования в лаборатории Гарри Грундфеста в Колумбийском университете. В 1962 году поехал в Париж для изучения моллюска аплизии (Aplysia californica). Это и определило его дальнейшую судьбу.

Используя в качестве модели нервную систему морского моллюска аплизии, он выявил, что изменения в деятельности синапса являются основными в механизме памяти. Фосфорилирование белка в синапсе играет важную роль в формировании краткосрочной памяти. Для формирования долгосрочной памяти также необходимы преобразования в синтезе белка, которые приводят к изменениям формы и функции синапса. При возбуждении обеих нейронов данного синапса начинают происходить изменения в его синаптической щели, которые сами по себе не доказывают, что они имеют отношение к кратковременной памяти, хотя и влияют на прохождение сигнала через синапс. Если образ в памяти поддерживается с помощью положительных обратных связей - самовозбуждения, то изменения в синапсе могут, конечно, разорвать связь и погасить этот образ, но не наоборот.

Сначала Эрик Кандел начал изучать механизмы формирования памяти у млекопитающих, однако для понимания основных процессов памяти их нервная система оказалась очень сложной. Ученый принял решение использовать более простую экспериментальную модель - нервную систему аплизии, состоящую из 20 000 нейронов, многие из которых большого размера (до 1 мм).

Эрик Кандел доказал, что у аплизии как краткосрочная, так и долгосрочная память «локализуется» в синапсе, в 90-е годы он провел подобные исследования на мышах. Ученому удалось доказать, что такой же тип формирования памяти, который был обнаружен у моллюска, существует и у млекопитающих.

Аналогичные механизмы памяти Эрик Кандел выявил и у человека. Можно сказать, что память человека «локализуется в синапсах» и изменения функции синапса являются основными в процессе формирования различных типов памяти. Лучше сказать, что память не локализуется в самом синапсе, а определяется проводимостью этого синапса. Хотя путь к пониманию всего сложного комплекса процесса памяти еще долгий, результаты исследований Эрика Кандела стали основой для дальнейшего научного поиска.

В 2000 году Эрик Кандел совместно с Арвидом Карлссоном и Полом Грингардом был награжден Нобелевской премией по физиологии и медицине "за открытия, связанные с передачей сигналов в нервной системе".

Eric Richard Kandel

В девятилетнем возрасте Эрику и его четырнадцатилетнему брату Людвигу было суждено самим пересечь Атлантический океан. Весной 1939 года они отплыли на корабле «Герольштейн» из Антверпена. 11 мая братья прибыли в Бруклин, к своему дяде. Позже в США успешно добрались также их родители.

Благодаря усилиям дедушки, Эрик был посвящен во все еврейские традиции, поэтому без проблем был принят в иешиву Флетбуш, которую окончил в 1944 году. Позже поступил в школу Эразмус Холл, где получил среднее образование. В Эразмус Холле Кандель работал спортивным обозревателем в школьной газете. Высшее образование получил в Гарвардском университете. В 1952 году стал учиться в Медицинской школе Нью-Йоркского университета. Во время учебы познакомился со своей будущей женой, Дениз Быстрин. В это время также проводил исследования в лаборатории Гарри Грундфеста в Колумбийском университете. В 1962 году поехал в Париж для изучения моллюска аплизии (Aplysia californica ). Это и определило его дальнейшую судьбу.

Сначала Эрик Кандель начал изучать механизмы формирования памяти у млекопитающих, однако для понимания основных процессов памяти их нервная система оказалась очень сложной. Ученый принял решение использовать более простую экспериментальную модель - нервную систему аплизии, состоящую из 20 000 нейронов, многие из которых большого размера (до 1 мм).

Эрик Кандель доказал, что у аплизии как краткосрочная, так и долгосрочная память «локализуется» в синапсе, в 90-е годы он провел подобные исследования на мышах. Ученому удалось доказать, что такой же тип формирования памяти, который был обнаружен у моллюска, существует и у млекопитающих.

Аналогичные механизмы памяти Эрик Кандель выявил и у человека. Можно сказать, что память человека «локализуется в синапсах» и изменения функции синапса являются основными в процессе формирования различных типов памяти. Лучше сказать, что память не локализуется в самом синапсе, а определяется проводимостью этого синапса. Хотя путь к пониманию всего сложного комплекса процесса памяти еще долгий, результаты исследований Эрика Канделя стали основой для дальнейшего научного поиска.

В 2000 году Эрик Кандель совместно с Арвидом Карлссоном и Полом Грингардом был награжден Нобелевской премией по физиологии и медицине «за открытия, связанные с передачей сигналов в нервной системе».

Эрик Ричард Кандель (Кендель) - американский психиатр, профессор биохимии и нейробиолог, лауреат Нобелевской премии по медицине и физиологии.

Эрик родился в городе Вене в Австрии 7 ноября 1929 года в еврейской семье. Что интересно, родители Эрика были выходцами из Украины: отец проживал около Львова, а мать - в Коломые. Родители в 1923 году поженились и вскоре переехали в Вену. Отец Эрика владел магазином игрушек, однако в марте 1938 года в результате нацистской оккупации, еврейская собственность была экспроприирована. В семье было два сына: Эрик - младший сын и старший сын - Людвиг.

Эрик Кандель начал учебу в венской школе, но из-за преследований евреев нацистами, семья Канделей вынуждена была в 1939 году уехать в Бельгию, а потом в США. Весной 1939 года два брата - девятилетний Эрик и четырнадцатилетний Людвиг на корабле пересекли Атлантический океан. После прибытия в США они остановились у своего дяди. Чуть позже в США добрались и их родители, и воссоединенная семья поселилась в Бруклине.

Эрик среднее образование получил в школе Эразмус-Холл, а в 1944 году поступил в Гарвардский университет, где поначалу изучал литературу и историю. Во время учебы заинтересовался трудами Зигмунда Фрейда, и это дало толчок к изучению психиатрии.

В 1952 году поступил в медицинскую школу Нью-Йоркского университета, а в 1955 году стажировался в лаборатории Колумбийского университета, где научился экспериментировать на нервных клетках. Здесь же он познакомился, а в 1956 году женился на Дениз Бистерн.

Эрик Кандель на протяжении четырех лет работал в лаборатории Национального института психического здоровья, а в 1962 году он уезжает в Париж для проведения экспериментов, что впоследствии стало решающим фактором на его пути к славе.

Вначале ученый изучал процессы формирования памяти у млекопитающих, однако, как выяснилось, для понимания процессов памяти, их нервная система оказалась слишком сложной. Поэтому ученый принял решение использовать более простую модель для исследований - нервную систему моллюска аплизии.

Эрик Кандель доказал, что у аплизии долгосрочная и краткосрочная память «локализуется» в синапсе. Исследования показали, что у моллюска и млекопитающих один тип формирования памяти. Соответственно, аналогичные механизмы памяти есть и у человека. Память человека «локализуется в синапсах» и изменения синапса являются основными в формировании разных типов памяти.

Испульзуя нервную систему моллюска аплизии, ученый доказывает, что изменения в деятельности синапса являются основными в механизме памяти. Для долгосрочной памяти нужны преобразования в синтезе белка, которые дают изменения функции синапса. Если образ в памяти поддерживается с помощью самовозбуждения, то изменения в синапсе могут разрывать такую связь.

Самое главное, что результаты исследования Эрика Канделя являются только основой для последующих научных поисков. Однако, одна из известных книг Эрика Канделя «Принципы нейронауки», раскрывающая функции нервной системы, уже давно стала для студентов учебником.

Последняя его книга «В поисках памяти» исследует мир физиологии памяти и объясняет принципы функционирования мозга относительно свободы воли.

В 2000 году Эрик Кандель совместно с двумя другими учеными был награжден Нобелевской премией «За открытия, связанные с передачей сигналов в нервной системе».