В поисках памяти - Кандель Эрик Ричард

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.