«Способность фантазировать — наша суперсила». Нейробиолог про «минимозг из пробирки», религию и восстание машин

«Я никогда не видела ученых на билбордах, и тем более не думала, что сама как исследовательница когда-нибудь окажусь на них», — говорит Вера Ефремова.  

Ей скоро 32 года, она голубоглазая блондинка и действительно очень хорошо выглядит на билбордах, которые с недавних пор можно увидеть на улицах Киева. Но попала она туда точно не за красивые глаза, а чтобы в рамках документального сериала «Науковіци» рассказать другим о своем пути в науке и вдохновить молодых людей, которым не хватает веры в себя. Прежде всего девушек, которые мечтают о науке — отрасли, что до сих пор стереотипно остается преимущественно «мужским делом».  

Вера родилась и выросла в Белой Церкви Киевской области, получила степень магистра биологии в Киевском национальном университете имени Тараса Шевченко, потом стала доктором наук в Германии, а теперь работает в Университете Калифорнии, Беркли. 

Отрасль ее исследований — нейробиология. Она выращивает мозговые органоиды — этакие миниатюрные мозговые органы, чтобы разгадать загадку туберозного склероза. Это редкая болезнь, которая крайне плохо поддается лечению во всем мире. В Украине ее сложно диагностировать, а пациенты с таким диагнозом, к сожалению, не получают государственной помощи. 

Билборды в Киеве Вера не может увидеть своими глазами. Зато каждый день про них ей пишет кто-то из знакомых и присылает фото с ними. Кто-то полушутя спрашивает, не собралась ли Вера часом баллотироваться в президенты. Но многие просто выражают свое восхищение женщиной, которая прошла путь «от Белой Церкви до Университета Калифорнии». 

В разговоре с hromadske Вера заверила: этот путь не такой уж и длинный, если веришь в себя и видишь цель. А еще рассказала, что пока не собирается менять свои научные исследования ни на какую другую работу, и о том, как мало ученые знают о мозге, почему религия с точки зрения науки — очень человеческая черта и, конечно, о том, зачем она выращивает мозговые органоиды.

Об отношении к науке в Украине и на Западе

Когда говоришь, что ты нейробиолог, то у людей в Германии или Америке округляются глаза от восторга. Когда в Украине говоришь, что занимаешься биологией, глаза у людей тоже округляются, но они спрашивают: «Зачем это тебе?» Меня лично много людей, среди которых были и преподаватели университета, тоже спрашивали: «А чего замуж не выйдешь? Зачем оно тебе надо?» К сожалению или к счастью для них, я не вышла замуж, но защитила докторскую степень в Германии.

В Германии совсем другой подход к науке, чем в Украине. Конечно, на ней зарабатывают деньги. Но чтобы заработать, сначала в нее нужно много вложить. Очень много! В разных землях Германии расходы на науку могут отличаться, но это может быть до 5% ВВП. А теперь представьте себе размер ВПП Германии и сравните его с ВПП Украины, где процент расходов на науку несравнимо меньше.

Неудивительно, что первую в мире мРНК-вакцину создали именно в Германии. Но для этого нужно было десятилетиями финансировать фундаментальные исследования и вырастить поколение ученых, которые будут способны это сделать. А в Украине, как мне кажется, не только в науке, но и в других сферах люди хотят заработать все деньги за один день. Если завтра не вернул инвестиции — дело пропало.

В Украине таких денег, как в Германии, нет, я это понимаю. Поэтому здесь лаборатории не могут позволить себе такие микроскопы, цена которых может достигать полумиллиона евро (одним из таких я пользовалась, работая над своим диссертационным проектом). Это объективная причина, почему украинская наука в таком состоянии. Но есть и другие. Например, многие ученые разных возрастов, но прежде всего старшие, не владеют английским, поэтому не могут читать научные статьи о настоящих современных исследованиях. Но в КНУ имени Тараса Шевченко, где я училась, есть целый Институт филологии. Его преподаватели могли бы учить английскому не только своих студентов, но и преподавателей физики или биологии и других ученых. Это не так сложно это устроить. Но это мало кому нужно.

Об органоидах простыми словами

Это органоподобные образования, о чем можно догадаться уже из самого названия, — структура, которая по определенным характеристикам сходна с настоящим органом: сердцем, печенью, мозгом. Это значит, что с ее помощью можно воспроизвести некоторые аспекты работы настоящего органа. А другие — нельзя. Британский ученый Джордж Бокс, который занимался разработкой статистических моделей, когда-то сказал, что все модели ошибочны, но некоторые из них полезны. Органоид — это лишь модель органа, поэтому она может быть полезной, но она очень отличается от настоящего органа. Тем более когда речь идет о мозге.

Чтобы вырастить мозговые органоиды, я беру клетки человека, например, из крови или кожи и превращаю их в стволовые клетки, которые могут развиться в любые клетки нашего тела, например, в нервные клетки — нейроны. Именно из таких стволовых клеток в специальной среде выращиваю мозговые органоиды. Это хорошая модель, чтобы понять, что происходит в мозге во время его развития. Ведь именно там скрываются причины многих отклонений и заболеваний центральной нервной системы. В том числе и туберозного склероза, который я исследую.

О туберозном склерозе

Он принадлежит к редким, или, как их еще называют, орфанным заболеваниям. По статистике, в США он случается у одного из шести тысяч новорожденных. А в Украине по официальной статистике — в несколько раз реже. Думаю, это можно объяснить прежде всего количеством недиагностированных случаев. Ведь установить диагноз не так просто и часто требуется секвенирование генома пациента. Это не сложный, но дорогой анализ. Известно, что туберозный склероз вызывает ошибка в одном из двух генов, ассоциированных с этим заболеванием. Но что именно происходит в мозге из-за этих ошибок — мы пока не знаем. И именно это я пытаюсь выяснить в своих исследованиях.

С туберозным склерозом можно жить. Но люди, страдающие этим заболеванием, нуждаются в постоянной терапии. Это связано, в том числе, и с эпилептическими припадками — сильными и частыми — иногда по несколько в день. Но эпилептические припадки — это всегда симптом, а не сама болезнь. Их причиной может быть травма, а может и генетическая поломка. В зависимости от этого и лечатся они по-разному. В случае с туберозным склерозом существуют несколько препаратов, которые помогают контролировать приступы по крайней мере у части больных. Но в Украине эти препараты не зарегистрированы, а потому и не доступны для пациентов. К сожалению, Министерство здравоохранения не предлагает никаких инициатив, чтобы помочь пациентам с туберозным склерозом.

Ведь по официальной статистике людей с таким диагнозом у нас немного, следовательно, рынок сбыта маленький. Поэтому никто этой проблемой серьезно заниматься не хочет, кроме самих пациентов и их родителей, которые объединились в общественную организацию «Всеукраинская ассоциация помощи больным туберозным склерозом». В Украине, как мне известно, научных лабораторных исследований туберозного склероза не проводят.

В лаборатории, где работаю, наверное, половина сотрудников исследуют различные аспекты этой болезни. Я пытаюсь понять, что именно происходит в мозге больных во время его развития. Очевидно, что исследовать это на людях практически невозможно, ведь у нас нет доступа к мозгу человеческого плода. Поэтому я моделирую развитие болезни на мозговых органоидах. Их можно вырастить из клетки человека, страдающего этой болезнью, или же использовать вместо них обычные клетки, где с помощью «генетических ножниц» сломан один из двух генов, связанных с этой болезнью.  Наблюдаю за развитием таких органоидов и надеюсь понять механизм заболевания. Если это удастся, то можно будет разрабатывать новые подходы в лечении.

О человеческом мозге 

Мы очень многого не знаем о нашем мозге. Иначе мы бы давно преодолели и болезнь Альцгеймера, и болезнь Паркинсона. Мы знаем о мозге меньше, чем о поверхности Луны, хотя этот самый мозг дал возможность слетать на Луну и прикоснуться к ее поверхности.

Нам даже неизвестно, сколько точно нервных клеток в нашем мозге. Не только я не знаю этого, но и пока наука в целом. Понимаю, как это звучит. Если бы я спросила у финансиста о каком-то биржевом индексе, а он бы ответил: «Не знаю», я бы очень удивилась и не воспринимала бы его всерьез. Поэтому понимаю почему некоторые люди скептически относятся к таким ученым, как я. Но, поверьте, вопрос о количестве нервных клеток только кажется простым. Впрочем, сегодня исследователи соглашаются, что в мозге примерно 86 миллиардов нервных клеток. В то же время осторожно отмечают, что может быть и больше 100 миллиардов.

Но мозг состоит не только из нейронов. Если начать говорить о других типах клеток, то вообще — туши свет. Например, есть такие клетки — глия. Раньше считали, что они имеют вспомогательное значение, потому что подробно их не изучали. А потом начали это делать и пришли к выводу (вполне справедливо), что у них очень важная роль — недаром же их там так много. Но количественное соотношение между глиальными и нервными тоже трудно точно подсчитать. Словом, если вы когда встретите кого-то, кто скажет вам, что он все знает о мозге, можете не продолжать разговор с этим человеком. Ученые только начинают понемногу узнавать, что же происходит в нашей голове.

Об угрозе искусственного интеллекта и фантазии 

Есть хорошие новости — восстание машин нам пока не грозит. Алгоритмы искусственного интеллекта сегодня могут много, и они постоянно совершенствуются. Но — что очень важно — пока они не способны к абстрактному мышлению. Это когда я или кто-либо другой закрывает глаза и может моментально представить, например, двор школы, где учился, мысленно пройти по нему и, возможно, увидеть там что-то, чего там никогда не было и быть не может, — слона, скажем. То есть это способность к фантазии. Для нас это просто с первой попытки, а вот компьютеру практически не под силу.

Есть также гипотеза, что Homo sapiens выжили, в отличие от неандертальцев, благодаря своей способности к абстрактному мышлению. Наши непосредственные предки жили большими группами, внутри которых нужно было найти какие-то иные связи, кроме охоты или решения других насущных задач. Поэтому люди сплетничали: говорили о чем-то или о ком-то, чего не было здесь и сейчас рядом с ними — о том, что не несет практического значения в данный момент. Возможно, именно это и сделало нас теми, кто мы есть.

Религия — это тоже, кстати, одно из проявлений абстрактного мышления. Люди верят в то, что не имеет прямого материального доказательства. Я выросла в римо-католической традиции, поэтому знаю, о чем говорю, не только как ученая. Верующие идут в костел и верят, что во время причастия сходит Святой Дух и превращает вино в кровь Иисуса, а хлеб — в Его плоть. Хлеб остается хлебом, а вино — вином. Но люди придают им иное значение. Это и есть абстрактное мышление. Компьютер так пока не умеет.

В детстве мы смотрим на небо и в облаках пытаемся увидеть какие-то рисунки. Так тренируется абстрактное мышление и воображение. Они потом пригодятся нам, чтобы понять теорему Пифагора. Большинству из нас она не понадобилась в жизни. А вот нейронные связи, которые образуются во время ее изучения, еще как пригодятся.