Наш мозг не смутят даже самые каверзные вопросы

Институту высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН - шестьдесят лет. Зрелый возраст, время итожить то, что прожито. Появление ИВНД и НФ на свет можно назвать трагифарсом отечественной истории, ведь своим рождением институт обязан... разгрому российской научной школы физиологии. Спустя всего 10 дней после совместной приснопамятной “Павловской сессии” АН СССР и АМН СССР (28 июня - 4 июля 1950 года), организованной по прямому указанию Сталина с целью борьбы против влияния Запада на советскую физиологию, президент АН СССР и вице-президент АМН СССР подписали приказ (14 июля 1950 года) о создании Института высшей нервной деятельности АН СССР. О событиях давно минувших и нынешних дней мы беседуем с директором ИВНД и НФ, доктором биологических наук, профессором Павлом Балабаном.

- Павел Милославович, в чем же проявлялось “влияние Запада”, как с ним боролись и какую роль отводили партийные идеологи новоиспеченному институту?

- Государство объявило тотальную войну космополитизму, и академия тоже получила, так сказать, госзаказ. Но каким образом его выполнять по отношению к физиологии? Иван Петрович Павлов был столпом российской науки и единственным из биологов, кто не уехал и стал сотрудничать с новой властью, которая предоставила ему карт-бланш и всячески поддерживала. Павлов не преминул этим воспользоваться и создал крупный биологический центр в Питере. Он оставил после себя много учеников и соратников - среди них Петр Кузьмич Анохин, Лев Абгарович Орбели, многие другие, и до 1950 года у нас развивалась самобытная, признанная в мире научная школа физиологов.

Неудивительно, что, когда появился госзаказ на борьбу с “влиянием Запада”, ее критерием стал тезис “кто против Павлова - тот против советской власти”. И наш институт был создан не только для “творческого развития” учения о высшей нервной деятельности, но и, как подразумевалось, для организации борьбы с “антипавловцами”, то есть с теми физиологами, которые в чем-то отступали от догматически понимаемых взглядов Павлова.

Был даже термин такой “ППД” - публичный политический донос. Нам рассказывали старшие коллеги, как просто это происходило: один научный сотрудник вставал на каком-то собрании и говорил другому: “Вы же против идей Павлова!” Тот оправдывался: “Да нет же, я не против!” Но - уже сказано! На следующий день вызывают в партком: пиши заявление или уволим по статье. А что такое “по статье”? Значит, нигде не возьмут на работу - волчий билет, спорить - бессмысленно. Вот в такую ситуацию поставили отечественную физиологию. Разогнали даже павловские лаборатории, многие его ученики покинули страну, их с удовольствием принимали на Западе, публиковали, давали профессорские должности. У скольких не столь именитых была сломана творческая судьба!

А на самом деле “против Павлова” никого и не было, просто наука не стояла на месте, сам Иван Петрович понимал это и поддерживал даже тех молодых, которые покушались на его постулаты. Тот же Анохин первым ввел понятие цели и обратной связи. Еще до Норберта Винера! Его теория была опубликована и признана на Западе, что как раз и сыграло против ученого.

После 1950 года физиология топталась на месте, производя только павловские повторы. Публикуя же новые данные, ученые должны были клясться в верности. Но, к удивлению и счастью, Институт ВНД все-таки не запятнал себя пресловутой “борьбой”. В директорство Эзраса Асратовича Асратяна не было проведено ни одной научной конференции или заседания Ученого совета, которые могли бы отразиться на судьбе ученых, придерживавшихся других взглядов на механизмы поведения. Хотя в ту пору (1950-1953 годы) их проводилось множество и они нередко имели организационные последствия. Но Асратян пригласил сотрудников гонимого тогда Орбели, создал для них лабораторию, принял в институт остатки разгромленной лаборатории Лилии Соломоновны Штерн - первой женщины-академика, которая погибла в тюрьме, поддерживал других “антипавловцев”, что в конце концов привело и его самого к уходу с поста директора.

- Но институт, созданный для организации “борьбы” и практически саботировавший ее, мог сам угодить под каток идеологии - его тоже могли разогнать?

- Думаю, не успели. После 1953 года гонения прекратились, людей уже не увозили по ночам на “воронках”, но реальные изменения произошли только после XX съезда, и в физиологии тоже. Началась коренная реорганизация, определялись новые направления, которые власть уже не контролировала. В институт пригласили ученика А.Ухтомского В.Русинова, электрофизиолога М.Ливанова. Они наряду с коллективом В.Самсоновой и лабораторией Э.Асратяна в значительной степени определили научную и нравственную атмосферу.

В лаборатории электрофизиологии впервые в мире был создан электроэнецефалоскоп, позволяющий регистрировать до 100 электрических процессов в мозге. За создание прибора Ливанову в 1958 году была присуждена Большая золотая медаль на Всемирной выставке в Брюсселе. А ведь электроэнцефалоскоп Ливанова не что иное, как прообраз нынешних томографов и энцефалографов! Именно в его лаборатории был открыт принцип синхронизации разных отделов мозга, и сейчас это огромная область исследований.

- В чем принцип синхронизации?

- Синхронизация - когда два отдела мозга функционально объединяются в какую-то общность. Активность отмечается во всех отделах мозга, но, как эти процессы объединяются без противоречий, было непонятно. Вот и появилась уникальная идея синхронизации активности мозга, и, оказалось, ее можно изу-чать. С помощью энцефалоскопа стало возможным увидеть, в каких отдела мозга это происходит, где мозг принимает решение, где зарождается поведенческая реакция и начинается двигательная активность. Раньше это было загадкой “черного ящика”, в который нельзя заглянуть. А Ливанов - заглянул! Мировое признание он получил, но публикации были только на русском языке (нам в те годы не рекомендовали публиковаться на английском), без раскрытия деталей. Но кто-то что-то прослышал, кое-что кое-как перевели, подхватили, развили. В 1990-е годы эти пионерские работы получили блестящее подтверждение в исследованиях западных ученых на клеточном уровне, но... они не ссылаются на первоисточник и не упоминают имя Ливанова.

Во времена “оттепели” директором института вновь стал Асратян, обладавший недюжинным организаторским талантом. За удивительно короткий срок был создан эффективно действующий академический институт, в 1960 году его переименовали в Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии АН СССР. Изменение названия не было формальным актом, а отражало коренную реорганизацию и уточнение его научного профиля.

Дело в том, что к концу 1950-х годов наметился своеобразный разрыв между изучением высшей нервной деятельности и достижениями в общей физиологии центральной нервной системы. Реорганизация предполагала проведение исследований таких аспектов общей физиологии мозга, которые представляют непосредственный интерес для понимания закономерностей и механизмов ВНД. В последующие десятилетия институт ставил задачи уже исходя из логики развития науки, без оглядки на идеологию. Стало возможным обратиться к изучению физиологии эмоций, которую развивал П.Симонов, ставший в 1981 году директором института.

- На решении каких фундаментальных проблем науки сейчас сконцентрированы усилия ученых? Как повлияли на вашу работу инновационные технологии?

- Мы изучаем механизмы организации поведения животных и человека, высшие функции мозга (обучение, память, сознание) и механизмы развития заболеваний, приводящих к нарушениям нормальной работы нервной системы. Пять лабораторий из 17 у нас занимаются только человеком, но реальные эксперименты ставим исключительно на животных. Одним из важных направлений исследования работы мозга стало применение технологий визуализации (имиджинга) электрических и химических процессов в мозге на системном и клеточно-молекулярном уровнях. Они позволяют нам не только проследить изменения во времени, но и оценить их в пространственном объеме мозга, установить роль отдельных частей нервной клетки, их взаимоотношения.

Особенно важно применение новых технологий при изучении процессов обучения и формирования памяти, развития патологий мозга. Визуализация позволяет совершенно иначе взглянуть на химические и электрические процессы, выдвинуть предположения о механизмах хранения памяти, изменениях при болезнях мозга и путях наименее травматичной коррекции патологии. Мы можем избирательно, в конкретной точке мозга изменить работу одного или двух генов - это технология будущего, нацеленная на лечение без лекарств.

Например, у животного создается модель болезни Паркинсона. Она проявляется при недостатке производства дофамина в клетках, которые в результате этого отмирают. Сейчас болезнь почти не лечится, недостаток дофамина компенсируют приемом внутрь химических веществ в огромных количествах, но это плохо помогает. А мы можем генетическим способом заставить производить дофамин соседние клетки или активизировать отмирающие с помощью так называемой технологии вирусной трансдукции. Для этого специальный генетический конструкт крепится к вирусу, который неспособен к размножению. Он внедряется в генетический аппарат любой клетки, доставляет через мембрану свой “груз” и отмирает, а конструкт встраивается в геном и начинает производить натуральный дофамин или что-то другое, что мы посчитаем нужным.

До применения методов генной терапии на человеке пока еще далеко, но мы специально создали лабораторию клеточной нейробиологии, которая отрабатывает технологию на головном мозге животных. Это молодежный коллектив, которым руководит 31-летний завлаб кандидат биологических наук Сергей Саложин. После защиты диссертации он собирался уехать за рубеж, но случайно оказался в нашем институте. Через год сказал, что ему у нас интересно и он никуда не поедет. Вокруг него стал собираться коллектив единомышленников, и через три года мы создали для его группы лабораторию, оборудованную по последнему слову техники.

Вообще, техническая оснащенность института не уступает западным университетам во многом благодаря тому, что мы пошли по пути создания центров коллективного пользования. Лаборатория, получившая грант на дорогостоящий прибор, обязана предоставлять его для работы всему коллективу института. Благодаря центру мы приближаемся к идеальной ситуации для изучения воздействия на мозг.

Возможность проводить исследования на мировом уровне, общаться с корифеями науки, благоприятная научная среда стали притягивать молодежь. Средний возраст нашего коллектива сейчас составляет около 40 лет! Старшее поколение с пониманием отнеслось к тому, что одну ставку мы делили между двумя заслуженными учеными, а вторую отдавали молодым. В результате 30-летние исследователи не бегают в поисках дополнительного заработка и перенимают богатейший опыт ветеранов, а те, в свою очередь, не оказались за бортом науки.

У лаборатории физиологии сенсорных систем, которую создавал академик Шевелев, тоже скоро будет новый заведующий. Бывает, что уходит руководитель в мир иной (Игоря Александровича не стало несколько месяцев назад) и ничего нет - ни оборудования, ни коллектива, сотрудники растеряны. Но Игорь Александрович (он возглавлял институт в 2000-2005 годах) оставил мощную, на полном ходу лабораторию, в которой было много молодежи. Продолжать его дело теперь будет молодой ученый из “возвращенцев” - он много лет работал в Германии.

- Насколько продвинулась наука в понимании того, что такое мозг, сознание, память, за прошедшие десятилетия?

- Проблема сознания на сегодня - самая главная. Можно вырастить в пробирках миллиарды нейронов, но у них где, на каком уровне происходит качественный скачок во взаимодействии всех молекул клетки, который вызывает мыслительную деятельность и появляется сознание. По сути, это проблема возникновения человека.

Зачатки сознания есть и у животных. У улитки, например, всего 20 тысяч нейронов (у человека - более 100 млрд), но у нее есть все основные формы поведения, которые есть у людей, а их четыре - оборонительное, пищевое, половое и исследовательское. То есть сознание не зависит от количества нервных клеток.

Технические средства позволяют смоделировать 20 тысяч нейронов, можно даже создать действующую модель с двигательными функциями, но у нее не появится само собой сознание. Окажись такая “улитка” в естественной среде - она просто не выживет в отличие от живого моллюска, который за миллионы лет приспособился к среде и продолжает преспокойно существовать в этом мире. Почему? Потому что у улитки есть прекрасная память на обстановку и ассоциативная память, которая подсказывает, где ее ожидает опасность, а где благоприятная среда, хорошее питание и условия для продолжения рода. Информация закодирована на молекулярном уровне, но, как на уровне системы улитка в нужный момент ее вспоминает и принимает верное решение, которое приводит к изменению поведения, - загадка. Наука пока не знает, как это происходит, даже подходов к пониманию нет - ни у нас, ни у западных коллег.

Но знания накапливаются, особенно с применением новых технологий. Например, на улитке мы сейчас проводим оптическую регистрацию активности. Наблюдаем электрические явления в ее мозге, видим, как импульс пробегает, нейроны вспыхивают. Причем полученный массив информации превосходит возможности суперсовременных компьютеров. Мы пока даже не знаем, что делать с таким объемом информации, а мозг улитки управляется с ней - где-то принимается решение, предлагаются альтернативы, как-то все это регулируется. А что уж говорить о мозге человека!

Например, если спросить у компьютера телефона Наполеона Бонапарта, то он добросовестно переберет все телефонные номера и даст ответ: “У меня в базе данных телефона Наполеона Бонапарта нет”. А человек не будет ломать голову над ответом - он знает, что у Наполеона Бонапарта телефона “нет в принципе”! Компьютер отвечает на поставленный вопрос и не может выйти за его рамки. Но коренные одесситы, например, вообще вопросом на вопрос отвечают, и это тоже человеческая коммуникация!

- Значит, дело не в наращивании мощности компьютеров?

- Да, сейчас идут работы по созданию нейрокомпьютеров и нейросетей, где пытаются использовать другие принципы работы. Это очень важное новое направление, которое скоро, если удастся что-то нащупать, может дать небывалый взрыв в науке.

В нашем институте тоже есть две лаборатории, в которых используются технологии brain-computer interface. Математическая нейробиология обучения позволит создать универсальную программу, которая будет самонастраиваться под мыслительную деятельность индивида. Реальностью станет управление различными механизмами, компьютерами с помощью мысли.

- Но может ли российская физиология ВНД участвовать на равных с Западом в разгадке загадок “черного ящика”? Вы работали в университетах США, в том числе в элитном Йельском, где сильное биологическое направление. Павел Милославович, насколько мы отстали?

- На три-четыре года, не больше. Отставание не критическое. Вообще, все основные вопросы биологии поставлены еще во времена Павлова, идеи витают в воздухе, и важно, кто первый поставит эксперимент и наберет правильный, достоверный, интересный материал. И, похоже, сейчас мы подходим к возможности формулирования механизмов памяти на молекулярном уровне.

- Успехов вашему коллективу, с юбилеем!