Нейробиолог Юрий Панкратов: «Мозг, как и мышцы, необходимо тренировать»
Поделиться
Дата публикации: 22 марта 2019
В этом году институт живых систем БФУ им. И. Канта объявляет набор в магистратуру «Молекулярная нейробиология». Руководитель научной группы по изучению нейрон-глиальных взаимодействий и синаптического гомеостаза, кандидат биологических наук, профессор Уорикского университета (Великобритания) и профессор-исследователь БФУ им. И. Канта Юрий Панкратов в интервью kantiana.ru рассказал о том, как продлить молодость мозга, чем профессия нейробиолога сродни профессии хирурга и можно ли медикаментозными средствами симулировать эффект от физической и интеллектуальной активности.
В этом году институт живых систем БФУ им. И. Канта объявляет набор в магистратуру «Молекулярная нейробиология». Руководитель научной группы по изучению нейрон-глиальных взаимодействий и синаптического гомеостаза, кандидат биологических наук, профессор Уорикского университета (Великобритания) и профессор-исследователь БФУ им. И. Канта Юрий Панкратов в интервью kantiana.ru рассказал о том, как продлить молодость мозга, чем профессия нейробиолога сродни профессии хирурга и можно ли медикаментозными средствами симулировать эффект от физической и интеллектуальной активности.
- Юрий Владимирович, как родилась идея создания магистратуры?
- В Калининград я приехал по приглашению БФУ им. И. Канта три года назад. Тогда же здесь начал работать мой коллега из Бристоля Сергей Каспаров, а также ряд других увлеченных нейробиологией ученых.
Мы читали лекции студентам разных направлений и видели, что эта тема вызывает у всех живой интерес. В Институте живых систем действует лаборатория мирового уровня, в которой студенты и аспиранты могут проводить разного рода эксперименты. Надо сказать, что современная нейробиология - это чрезвычайно интересная наука. В ней находят свое место и те, кто любит биологию, физику или химию, кому интересно
программирование, кто увлечен искусственным интеллектом, кто пытается понять, как работает механизм памяти, как вообще протекает наша интеллектуальная жизнь.
- То есть вы исследуете то, как зарождается мысль?
В каком-то смысле - да. Один нейробиолог сказал, что ветер мысли шумит в деревьях наших нейронов. Дело в том, что наши нейроны очень напоминают деревья. Поэтому эти структуры и называются дендритами…
В принципе, мы уже довольно много знаем, как работает мозг. Его деятельность определяется контактами между нейронами. И изучая эти контакты, мы приходим к понимаю, как протекают разного рода когнитивные процессы. Мы, например, знаем, что эффективность обучения зависит от усиления или ослабления специфических контактов между клетками. Есть точка зрения, которая заключается в том, что память может быть заключена в одном синапсе (связи между нейронами).
- Одно из направлений вашей работы - изучение процесса старения мозга. Скажите, есть ли способ максимально долго сохранять его молодость?
- Для этого нужно вести активную жизнь. Еще древние греки говорили: если хочешь быть здоровым - бегай. Умеренные физические нагрузки - бег или просто интенсивная ходьба позитивно влияют на сердце, а, значит, и на кровообращение. Чем лучше кровообращение, тем лучше себя чувствует мозг. Но одних физических нагрузок мало. Нужны еще и интеллектуальные. Мозг, как и мышцы, можно и нужно тренировать. Это доказывают многочисленные эксперименты, проведенные в том числе и в нашей лаборатории. Чтобы мозг не старел, можно начать изучать иностранный язык или, например, увлечься живописью, научиться играть на каком-нибудь музыкальном инструменте. Словом, любая новая интеллектуальная деятельность очень полезна для мозга.
- К сожалению, многим людям спорт противопоказан. И далеко не у всех есть время на дополнительные интеллектуальные нагрузки…
- Да, это так. Но есть и другие способы “омолодить” мозг. Опыты на старых животных показывают, что легкая диета - сокращение количества калорий всего на десять процентов в течение двух-трёх недель приводит к изменениям на клеточном уровне и к улучшению работы мозга. Но и этот метод подходит не для всех. Например, его довольно сложно применять при трех зловещих «Д» - диабете, деменции, депрессии. Поэтому мы ищем фармакологические способы помощи мозгу. Разумеется, полностью заменить физические и интеллектуальные нагрузки мы не сможем, но некоторую помощь, надеюсь, оказать способны. Во всяком случае, первые результаты обнадеживают. Мы завершаем тестирование, обработку данных и готовим научную публикацию в солидном международном фармакологическом журнале. Если коротко - препарат симулирует в мозге положительный эффект физической активности. Возможно, на физическое состояние он тоже влияет, потому что повышает в небольшой степени уровень норадреналина в крови. Фактически мы проверяли гипотезу, поддерживаемую группой нейробиологов, что норадренергическая система является “когнитивным резервом” мозга. До недавнего времени в нейрофизиологии господствовало мнение, что мозг при старении теряет пластичность синапсов (то есть, связей нейронов друг с другом).
Способность синапсов усиливаться или ослабляться лежит в основе памяти и других когнитивных функций (похожий принцип используется и в современных системах искусственного интеллекта). На самом деле пластичность не теряется, oна просто приобретает другие формы, какие именно - еще предстоит исследовать. Сейчас мы изучаем пластичность, обусловленную взаимодействием между двумя основными типами клеток мозга. Есть нейроны, которые выступают в роли своеобразного вычислительного элемента, и есть глиальные клетки (от греческого слова «клей»), названные так еще одним из отцов клеточной теории Рудольфом Вирховом. Одно время считалось, что это просто такая клеточная масса, заполняющая пространство между нейронами (кстати, большинство пространства в нашем мозге занято именно глией). Но потом было доказано, что это специальные клетки, которые отвечают за связь нейронов с кровеносными сосудами и регулируют метаболизм мозга. Недавно (в 2000-х годах) выяснилось, что глиальные клетки тоже могут обмениваться сигналами с нейронами. Открытие этого взаимодействия стало своего рода революцией в нейробиологии. Конечно, роль глиальных клеток еще мало изучена. Тут еще много спорных вопросов, что делает исследования в этой области исключительно интересными.
- Ведутся ли где-то еще подобного рода исследования?
- Научных работ, посвященных взаимодействию глиальных клеток с нейронами, написано довольно много. Однако под углом процесса старения эта проблема рассматривается редко. Важно отметить, что исследование мозга старых животных - очень непростая в техническом плане задача. И дело тут не столько в специальном оборудовании (для работы с клетками пожилых животных используется такое же оборудование, как и для работы с клетками молодых особей), а в особых технических навыках. Во-первых, такие исследования требуют высококачественных записей сигналов в живых клетках, и далеко не все нейрофозиологические лаборатории могут это делать, даже работая с клетками молодых животных. Но самое главное, что такие исследования требуют наличия живых клеток и должны проводиться в срезах мозга толщиной всего в двести-триста микрон. Выживаемость клеток мозга пожилых животных гораздо ниже, поэтому все манипуляции с такими срезами должны проводится с хирургической точностью. И при этом очень быстро. Соответствующая техника и навыки, а также некоторые "know-how", у нас имеются. У нас в Институте живых систем есть и молодые специалисты, которым мы передали наш опыт. И я надеюсь, что таких специалистов благодаря новой магистерской программе по нейронаукам станет больше. Поэтому можно сказать, что лаборатория, в которой мы работаем, в известном смысле уникальна.
- Юрий Владимирович, как родилась идея создания магистратуры?
- В Калининград я приехал по приглашению БФУ им. И. Канта три года назад. Тогда же здесь начал работать мой коллега из Бристоля Сергей Каспаров, а также ряд других увлеченных нейробиологией ученых.
Мы читали лекции студентам разных направлений и видели, что эта тема вызывает у всех живой интерес. В Институте живых систем действует лаборатория мирового уровня, в которой студенты и аспиранты могут проводить разного рода эксперименты. Надо сказать, что современная нейробиология - это чрезвычайно интересная наука. В ней находят свое место и те, кто любит биологию, физику или химию, кому интересно
программирование, кто увлечен искусственным интеллектом, кто пытается понять, как работает механизм памяти, как вообще протекает наша интеллектуальная жизнь.
- То есть вы исследуете то, как зарождается мысль?
В каком-то смысле - да. Один нейробиолог сказал, что ветер мысли шумит в деревьях наших нейронов. Дело в том, что наши нейроны очень напоминают деревья. Поэтому эти структуры и называются дендритами…
В принципе, мы уже довольно много знаем, как работает мозг. Его деятельность определяется контактами между нейронами. И изучая эти контакты, мы приходим к понимаю, как протекают разного рода когнитивные процессы. Мы, например, знаем, что эффективность обучения зависит от усиления или ослабления специфических контактов между клетками. Есть точка зрения, которая заключается в том, что память может быть заключена в одном синапсе (связи между нейронами).
- Одно из направлений вашей работы - изучение процесса старения мозга. Скажите, есть ли способ максимально долго сохранять его молодость?
- Для этого нужно вести активную жизнь. Еще древние греки говорили: если хочешь быть здоровым - бегай. Умеренные физические нагрузки - бег или просто интенсивная ходьба позитивно влияют на сердце, а, значит, и на кровообращение. Чем лучше кровообращение, тем лучше себя чувствует мозг. Но одних физических нагрузок мало. Нужны еще и интеллектуальные. Мозг, как и мышцы, можно и нужно тренировать. Это доказывают многочисленные эксперименты, проведенные в том числе и в нашей лаборатории. Чтобы мозг не старел, можно начать изучать иностранный язык или, например, увлечься живописью, научиться играть на каком-нибудь музыкальном инструменте. Словом, любая новая интеллектуальная деятельность очень полезна для мозга.
- К сожалению, многим людям спорт противопоказан. И далеко не у всех есть время на дополнительные интеллектуальные нагрузки…
- Да, это так. Но есть и другие способы “омолодить” мозг. Опыты на старых животных показывают, что легкая диета - сокращение количества калорий всего на десять процентов в течение двух-трёх недель приводит к изменениям на клеточном уровне и к улучшению работы мозга. Но и этот метод подходит не для всех. Например, его довольно сложно применять при трех зловещих «Д» - диабете, деменции, депрессии. Поэтому мы ищем фармакологические способы помощи мозгу. Разумеется, полностью заменить физические и интеллектуальные нагрузки мы не сможем, но некоторую помощь, надеюсь, оказать способны. Во всяком случае, первые результаты обнадеживают. Мы завершаем тестирование, обработку данных и готовим научную публикацию в солидном международном фармакологическом журнале. Если коротко - препарат симулирует в мозге положительный эффект физической активности. Возможно, на физическое состояние он тоже влияет, потому что повышает в небольшой степени уровень норадреналина в крови. Фактически мы проверяли гипотезу, поддерживаемую группой нейробиологов, что норадренергическая система является “когнитивным резервом” мозга. До недавнего времени в нейрофизиологии господствовало мнение, что мозг при старении теряет пластичность синапсов (то есть, связей нейронов друг с другом).
Способность синапсов усиливаться или ослабляться лежит в основе памяти и других когнитивных функций (похожий принцип используется и в современных системах искусственного интеллекта). На самом деле пластичность не теряется, oна просто приобретает другие формы, какие именно - еще предстоит исследовать. Сейчас мы изучаем пластичность, обусловленную взаимодействием между двумя основными типами клеток мозга. Есть нейроны, которые выступают в роли своеобразного вычислительного элемента, и есть глиальные клетки (от греческого слова «клей»), названные так еще одним из отцов клеточной теории Рудольфом Вирховом. Одно время считалось, что это просто такая клеточная масса, заполняющая пространство между нейронами (кстати, большинство пространства в нашем мозге занято именно глией). Но потом было доказано, что это специальные клетки, которые отвечают за связь нейронов с кровеносными сосудами и регулируют метаболизм мозга. Недавно (в 2000-х годах) выяснилось, что глиальные клетки тоже могут обмениваться сигналами с нейронами. Открытие этого взаимодействия стало своего рода революцией в нейробиологии. Конечно, роль глиальных клеток еще мало изучена. Тут еще много спорных вопросов, что делает исследования в этой области исключительно интересными.
- Ведутся ли где-то еще подобного рода исследования?
- Научных работ, посвященных взаимодействию глиальных клеток с нейронами, написано довольно много. Однако под углом процесса старения эта проблема рассматривается редко. Важно отметить, что исследование мозга старых животных - очень непростая в техническом плане задача. И дело тут не столько в специальном оборудовании (для работы с клетками пожилых животных используется такое же оборудование, как и для работы с клетками молодых особей), а в особых технических навыках. Во-первых, такие исследования требуют высококачественных записей сигналов в живых клетках, и далеко не все нейрофозиологические лаборатории могут это делать, даже работая с клетками молодых животных. Но самое главное, что такие исследования требуют наличия живых клеток и должны проводиться в срезах мозга толщиной всего в двести-триста микрон. Выживаемость клеток мозга пожилых животных гораздо ниже, поэтому все манипуляции с такими срезами должны проводится с хирургической точностью. И при этом очень быстро. Соответствующая техника и навыки, а также некоторые "know-how", у нас имеются. У нас в Институте живых систем есть и молодые специалисты, которым мы передали наш опыт. И я надеюсь, что таких специалистов благодаря новой магистерской программе по нейронаукам станет больше. Поэтому можно сказать, что лаборатория, в которой мы работаем, в известном смысле уникальна.
PREVIEW_TEXT $text
ТЕКСТ
ТЕКСТ