Мозг – сложное образование, исследовать его можно с самых разных сторон. Этим занимаются не только биологи, химики, медики, но и математики, физики. И всем работы хватит на много веков.
У нас в носу – кусочек мозга
– Нейробиология - это совокупность наук, которые имеют отношение к изучению нервной системы, – рассказал кандидат биологических наук, доцент Валерий Жуков. Ученый возглавляет направление нейробиологии в химико-биологическом институте БФУ им. И. Канта. – Приведу несколько примеров, чтобы стало понятно, чем же мы занимаемся. Один из важных продуктов деятельности нервных и мышечных клеток – производство электричества. Нервная клетка – это батарейка, которая не просто поддерживает заряд, но и производит нервные импульсы, т. е. резко его изменяет, за тысячные доли секунды. Это – язык, на котором нервная клетка говорит с себе подобными, а также с мышечными клетками (и в результате мышцы сокращаются, мы двигаемся, работает сердце и т. д.), железами (выделяется секрет – например, гормоны). Изучение этих импульсов, механизмов их передачи – и есть задача нейробиологии.
Кроме того, она занимается и опросом развития и регенерации нервной системы. Все знают фразу "нервные клетки не восстанавливаются". И это почти верно: они регенерируются крайне плохо. Но в пазухах носа в обонятельном эпителии находится кусочек мозга с нервными клетками. Они заменяются каждые 40 дней. Почему одни умеют восстанавливаться, а другие нет – важный вопрос для науки.
Борьба со слепотой
Что касается исследований непосредственно наших нейробиологов, то они посвящены клеткам. Сейчас на базе университета создается нейро-лаборатория в рамках кафедры молекулярной физиологии и биофизики, закупается оборудование. Многие приборы просто удивительны: например, камера для съемки смикроскопа. Она позволяет увидеть на картинках, что происходит в клетках за тысячные доли секунды.
В планах – совместные проекты с другими исследователями, соединение нейробиологии и молекулярной генетики.
– Есть поразительные результаты такого союза: в 2013 году Нобелевскую премию дали за открытие гена, который отвечает за стимулирование клеток сетчатки к размножению. Это можно использовать, например, для борьбы со слепотой, когда у человека происходит эрозия сетчатки. Правда, конкретной технологии пока нет: в сетчатке 130 млн клеток, все они связаны между собой определенным образом – как это воссоздать? – рассказывает Валерий Жуков. – Или вот пример: открыт ген, который отвечает за формирование глаз у зародыша. Благодаря его стимулированию швейцарский ученый Вальтер Геринг вырастил дополнительные глаза у мушки-дрозофилы. Правда, на ногах! И пока они не соединены с нервной системой, это не полноценные органы зрения.
Видит не глаз, а мозг
Интересно, что опыты у нас проводят на улитках – с нее во многом и началась клеточная нейробиология. У морского слизня, без раковины, хорошо видны крупные нервные клетки даже при совсем небольшом увеличении.
– Многие сложные вещи изучают на простых организмах, – объясняет ученый. - Геометрия нервных клеток чрезвычайно сложна, все он имеют отростки – у некоторых число окончаний доходит до 20–40 тысяч. Множество комбинаций соединений клеток между собой. Поэтому нервная система человека с точки зрения количества элементов и сочетаний – космос, разбирать его по клеткам не хватит жизни нескольких поколений. Отсюда и обращение к простым организмам. Хотя даже у них все оказывается сложно. Я долго занимался глазами улитки, на их примере многое можно узнать и понять. Но остается основной и самый очевидный вопрос – зачем ей глаза?
Глаз сам по себе не видит, видит мозг, а глаз – лишь аппарат, который передает сигнал и получает его обратно. А у улитки такого мозга, как у человека, со специальными зрительными отделами, нет. Как и у медуз, а среди них существует вид, у которого целых 24 органа зрения.
Световая чувствительность улиток позволяет говорить о более общих вещах. Строение глаза человека было отлично описано еще в XIX веке, а вот как работает сам нервный аппарат глаза – сетчатка, в которой пять структурно организованных слоев клеток, миллионы фоторецепторов? Уже удалось выяснить, что сигналы от глаза идут в обе стороны: к мозгу и от него, т. е. сетчатка глаза имеет управление. Можно подозревать, что и все сенсорные органы имеют управление из мозга, но твердых доказательств пока нет.
Применить результаты исследований можно в самых разных областях. И прежде всего – в медицине.
– Нейробиология дает теоретический фундамент для нейрофармакологии. Если назвать мозг машиной, то она сочетает в себе два принципа работы: каждая клетка создает электричество, но еще и выделяет разные химические вещества, - поясняет Валерий Жуков. - Их известно уже много. Сбою в их обмене приписывают некоторые нарушения работы мозга. Так, шизофрения – нарушение синтеза и метаболизма дофамина. Сходная химическая подоплека может быть и у заболевания алкоголизмом. Дисфункций множество, и, зная, какое вещество за них отвечает, можно пытаться скорректировать работу нервной системы.