Интервю с Ерик Кандел, получил Нобелова награда за Медицина и Физиология през 2000 г.

 

Превод: Милена Стоянова

Eric Richard Kandel
Eric Richard Kandel

Ерик Кандел получи Нобелова награда за Медицина и Физиология през 2000 г. „за откритието на принципите на краткосрочната и дългосрочната памет на молекулярно ниво“. Интервюто е взето на 13 юни 2008 г. от Адам Смит, тогава главен редактор на Nobelprize.org.

Ерик, Вие сте един от носителите на Нобелова награда за Медицина през 2000 г. заедно с Вашите колеги Арвид Карлсон и Пол Грийнгард. Поводът е свързан с откриването на сигнална трансдукция в мозъка, но това ще обсъдим малко по-късно. Искам първо да Ви попитам за Вашето детство. Вие разказвате много увлекателно за детските си години във Виена преди войната, чудех се какви са най-ярките Ви спомени от това време?

Един от най-ярките ми спомени е, че с моето семейство бяхме изгонени от Виена и трябваше да емигрираме, заради анексирането на Австрия от Хитлер, което бе посрещнато с ентусиазъм от страна на Австрия. Така че ние бяхме в много странно и страшно положение за година, докато най-накрая имахме шанс да вземем виза и да заминем за САЩ. След пристигането ни в Америка ми бяха необходими няколко години за преодоляване на травмата от тези ранни преживявания и смятам, че тази страна бе страхотно място човек да узрее и да се наслаждава на живота.


РЕКЛАМА:

***

(…)

Учил сте история в колежа в Харвард, вярно ли е?

Да, интересно е как попаднах там. Аз учех в едно много добро държавно училище – Гимназия Еразмус Хол. Когато наближаваше време да се дипломирам, учителят ми по история, Джон Кампагна, ме попита къде ще кандидатствам. Аз му отговорих, че ще кандидатствам там, където учи брат ми – в колежа Бруклин.

Той ме попита дали съм мислил за Харвард, при което аз му отговорих негативно, а той добави: „Е, може би трябва да обмислиш варианта и да си подадеш документите за Харвард”. Аз се прибрах вкъщи и го обсъдих с родителите си. Те обаче нямаха много големи средства и не осъзнаваха, нито пък аз, какво може да ми даде място като Харвард. Баща ми каза: „Виж, Луйс е в Бруклин, ние вече сме дали парите за твоето кандидатстване там, така остава!”. Аз разказах на г-н Кампана какво се е случило и накрая той ми даде парите да кандидатствам и в Харвард.

Бях приет в Харвард със стипендия и следвах история и литература. Опитвах се да правя „интелектуална” история и разработих своята дипломна работа за три различни немски писатели с различни политически поцизии. Докато работех по този проблем, се опитвах да разбера, защо австрийците можеха да слушат, например Хендел, Моцарт и Бетовен в един момент, а в следващия да пребиват и гонят евреите. Увлякох се по психоанализа по повод едно изказване на приятел: „Ако искаш да разбереш мотивацията на хората, трябва да разбереш първо човешкото съзнание”. Психоанализата беше добър начин да постигна това. Аз започнах да чета Фройд и за кратко време осъзнах, че искам да бъда психоаналитик, за целта обаче аз трябваше да имам медицинско образование.

До този момент нямах научна дисциплина в програмата си. Аз бях завършил трета година в колежа и отидох на лятно училище преди следващия семестър. Започнах една научна дисциплина и планувах да се запиша за още три, каквито са изискванията, но на базата на този един предмет и на по-ранните ми кредити аз бях приет в медицински университет. Започнах да уча медицина с идеята, че ще стана психоаналитик. Докато учех си мислех, че дори един психоаналитик трябва да познава  мозъка.

Така аз записах свободно избираем предмет Невронауки с Хари Гръндфест за моя изненада, защото преди това нямах кой знае какъв интерес към науката. Оказа се, че направо се влюбих в нея. Обичах да правя експерименти, да работя с ръцете си, да мисля за разни неща. Осъзнах, че в лабораторията „правещият наука” човек има различно отношение към науката в сравнение с „четящият наука”. Учебниците често са доста скучни, но да правиш експерименти в лаборатория е безкрайно завладяващо. Там човек не просто говори по дадена тема, всичко се обсъжда всестранно, коментират се резултатите и се планират експерименталните постановки. Това е един непрекъснат диалог, който изисква доста междуличностна комуникация, не е както много хора си мислят – един луд учен да стои в тъмна стаичка и да се взира в микроскоп.

Замислих се, че това е страхотен начин на живот и исках да се занимавам с това. Обсъдих го с годеницата си Денийс Бистрън (Denise Bystryn) и тя ме подкрепи да преследвам научна кариера, щом ми доставя такова голямо удоволствие. Когато завършвах моя избираем предмет, Гръндфест ме попита дали да ме номинира за поцизия в Националния здравен институт (NIH) – по онова време той бе най-доброто място, където човек можеше да бъде подготвен в невронауките. Аз приех с благодарност номинацията и бях приет в NIH (НЗИ), като между стаж и специализация, аз избрах специализация по психиатрия. Прекарах 3 години в НЗИ и това ме направи учен – от некомпетентен студент по медицина в сравнително добър учен.

Било е доста нетипично да започнете всичко в лабораторията – обикновено хората започват в лаборатория, когато имат зад гърба си поне малко теоретична подготовка, но предполагам, че от друга страна сте бил свеж и непредубеден.

Аз въобще нямах представа какво правя. Когато за първи път отидох при Гръндфест, аз бях с нагласата, че ще се занимавам с психоаналитичните процеси. Той ме попита: „Какво искаш да учиш?”. Аз му отговорих, че искам да изучавам егото и суперего, а той ме помисли за напълно откачен и ми обясни, че трябва да изуча първо мозъка клетка по клетка. Това наистина се превърна нещо като мотото на моята кариера на учен. Когато дойдох в НЗИ, Уейд Маршал, който ми беше ръководител, ме попита върху какво бих искал да работя и аз нямах точен отговор. Помислих си малко и си представих, че централният въпрос при психоанализата е ПАМЕТТА; как паметта се съхранява и как се възпроизвежда, защото психоанализата се занимава с ранните преживявания, като те се припомнят и анализират в защитена среда. Освен това, около 6 месеца преди да дойда в НЗИ, Бренда Милнер беше описала хипокампуса като най-важната структура за съхранение на дългосрочната памет в човека. Тя беше изследвала пациентa Х.М., много известен случай! Пациентът беше с…

Пациентът, на когото са му премахнали хипокампуса?

И то двустранно, хипокампусите му били оперативно премахнати, поради хронична епилепсия. След операцията епилепсията била излекувана, но както знаете, неговата способност да пренася информация от краткосрочната в дългосрочната памет – завинаги загубена. Тогава си помислих: „Защо пък да не изследваме хипокампуса клетка по клетка?”. При започването ми в НЗИ, още един човек се присъедини към мен – Алден Спенсер. Ние обсъдихме въпроса и той се съгласи, че това е интересен проблем. Аз и той бяхме страхотен екип и за кратко ние успяхме да запишем първите вътреклетъчни взаимодействия, които въобще някога бяха регистрирани от хипокампални неврони. Бяхме в екстаз и много други хора бяха развълнувани за нашия успех. Двама младоци успяха да постигнат нещо страхотно, но след като първоначалният ентусиазъм отмина, ние видяхме, че това, което сме научили за съхранението на паметта от изучаването на една изолирана клетка, всъщност е доста малко. Ние трябваше да обмислим как трябва да се подходи в изследването на тази материя, за да разберем паметта и как информацията в нервната система се изменя след всяко преживяване. Ние трябваше да разберем как информацията се интегрира в мозъка, по-конкретно в хипокампуса. Така че трябваше да разгадаем как точно това се случва, използвайки светлинни стимули, звук и допир.

Неврологичните отговори към тези стимули бяха много слаби и ние осъзнахме, че това прави проблема още по-сложен. Всъщност, отне ни повече от десетилетие да разрешим този проблем. Наложи се да променим подхода и аз смятах, че отговорът е в радикалния редукционизъм. Вместо да се заемем с възможно най-сложната система в мозъка – хипокампуса, който съдържа сложни спомени, може би трябваше да използваме нещо простичко – не толкова сложно животно, или да се фокусираме върху елементарен рефлекс на запаметяване, който можеше да се модифицира, както Павлов и Торндайк са изучавали класическо и оперантно кондициониране. Аз започнах да търся опростен животински модел, с нетолкова сложна нервна система, с елементарни поведенчески реакции, които можеха да се променят посредством обучение. Тъй като нямах никакъв опит в сравнителната биология, започнах да ходя на семинари, четох, гледах дрозофили, червеи, раци и омари и т.н. Най-накрая се спрях на морския охлюв (Aplysia), който изучавам и до този момент. Нашето съдружие наистина се оказа една плодотворна колаборация.

Искам да Ви върна на въпроса за редукционизма. По същия начин, по който доста смело избрахте да работите върху трудни проблеми, които останалите учени са избягвали, Вие подхождате смело и при избора си как точно да изследвате паметта и ученето – именно чрез редукционизъм. Интересно ми е да разбера дали това Ви даде самочувствието?

Това е много интересно, аз съм се питал това често, защото преди не го смятах за толкова смело решение. Беше изключително удачно решение, ако питате мен, и не беше посрещнато без значителна съпротива от по-старшите, например от Джак Екълс, с когото станахме приятели, той беше може би най-старшият в областта на невробиологията. Той ме беше поканил в Австралия да работя с него върху хипокампуса. След нашия първоначален успех и той самият пожела да работи върху хипокампуса и ме покани да започнем заедно тези проучвания там. Аз обаче реших да не отивам, защото вярвах, че правилния подход е редукционизмът и исках да го изпробвам. Той помисли, че си пропилявам кариерата. Дори и за миг не съм бил съгласен с неговото мнение и предполагам, че това се е дължало на няколко причини. Първо, аз се чувствах уверен, че това е правилният начин. Рекдукционизмът винаги е бил ключов подход в биологията. Основите на генетиката са положени със знанията, добити от изучаването на гените на вируси и бактерии. При всяко изследване на акционния потенциал, животински модел е бил гигантският аксон на калмара, синаптичните трансмисии са били изследвани в елементарни системи, в които синапсът е бил изолиран. Така че, аз си помислих, защо пък така да не бъдат изследвани ученето и паметта.

Може би, защото всички неща, които изброихте са чисто биологични, а Вашият обект на изследване е поведение.

Аз приех, че всяко поведение е биологично и ученето и паметта би трябвало да се „складират” в мозъка, имаше още няколко причини, които са социални фактори. Така че решението беше взето и през 1960 изготвих много добра публикация върху хипокампуса. Показах, че имам известна увереност. Докато бях специализант през ‘60-’62 год., работих и по още една тема в свободното си време, която засягаше ендокринните клетки на хипоталамуса. Когато кандидатствах за позволение от НЗИ да работя в чужбина в /- – -/ въобще нямах проблем. В онези времена младите лесно намираха финансиране за наука, но сега е съвсем различно. Не мисля, че щяха да ми отпуснат средства днес и пълен абсурд да получа някаква подкрепа за това. Сега има много по-малко пари, учените са много, съответно има много повече конкуренция – много по-голям брой хора се състезават за финансова подкрепа, която на всичкото отгоре е доста скромна, не говоря за частните, а за държавните.

Така че да направиш нещо малко по-встрани – да изучаваш система, която до този момент никой не е изследвал и никой не е разглеждал от гледна точна на поведението, да се впуснеш да анализираш ученето и паметта на клетъчно ново – днес би било нещо радикално. Така че аз бях късметлия да се появя на точното място и в точното време, когато финансирането беше щедро и хората бяха окуражавани да пробват нови идеи. Всъщност аз получих малък аванс, за да направя проучването като специализант на половин работен ден. Така че картината по отношение на финансирането през онези години бе доста различна, особено в психиатрията, където от проучвания имаше крещяща нужда. Хората като мен, които бяха с професионален интерес към психиатрията имаха огромна подкрепа.

Мислите ли, че различията в условията на финансиране днес ще възпрепятства много проучвания?

Категорично ДА. Абсолютна катастрофа е в момента в САЩ. Младите хора, наистина се борят да започнат работа, аз съм привилегирован – ако не бях изследовател в Медицинския институт Хауард Хюс и аз щях да мизерствам.

А мислите ли, че вероятно това кара учените да се насочат към не толкова рискови въпроси?

Някои просто напускат. Все по-малко хора се насочват въобще към научна работа. Наистина ситуацията е много сериозна в САЩ.

Можем ли да се надяваме на промяна?

Надявам се, че с промяна в администрацията може да се промени тази тенденция, да. С по-позитивни нагласи към науката, да.

Да се върнем към редукционизма, можете ли да ни разкажете малко повече как процесите на учене и памет в морския охлюв са свързани с тези при висшите бозайници?

Моята позиция беше – и мисля, че тя до голяма степен се доказа – че процесът на учене трябва да ни е предаден по еволюционен път, тъй като той е от изключителна важност за оцеляването на животните. Животните трябва да знаят къде и как да си набавят хранителни вещества. Трябва да знаят как да избягват опасностите и да намира нещата, които са полезни за тях. Това е така за всяко животно без изключение. Така че приех, че всяко животно, което има нервна система ще има някаква способност да учи. Такова запазване и предаване към по-висши форми на живот на важни процеси или поне елементи от тях е често срещано явление в биологията и нямах причина да мисля другояче и за този процес, който е централен за оцеляването на видовете.

Разбира се, че се очаква да има вариации на основните реакции в различен контекст. Мозъкът при различните бозайници, както и човешкият мозък, лесно можем да се досетим, ще са придобили допълнителни свойства, които усложняват учебния процес, но аз бях любопитен тъкмо за най-основните, елементарните компоненти – какво става в невронната мрежа, когато се случва учебният процес? Никой нямаше ни най-малка идея. Имам предвид, че имахме идеи, но никой нямаше доказателството да подкрепи една или друга теория. Моята цел бе да опиша много прост рефлекс и точно това направих – описах отдръпването от горещ обект и показах, че той може да бъде модифициран от редица обучителни процеси.

Един рефлекс може да бъде засилен или отслабен и да изчезне в последствие, или пък да се усилва само при едновременното действие на даден стимул. Така вече можеше да се види нагледно как едно елементарно поведение може да се промени, след като премине различни обучения и дойде ред на въпроса: какво точно се променя в нервната система, когато научим нещо? Така че проучих невронните мрежи на този прост рефлекс: разбрах кои са сетивните неврони, моторните неврони, междинните неврони и разбрах как те са свързани един с друг по точно определен начин. С изумителна точност – едни и същи сетивни неврони винаги се свързваха със съответните моторни неврони и винаги връзката се опосредстваше от същите междинни неврони и от това произлезе следният парадокс: какво в тази предопределена невронна мрежа се променя, за да отрази „наученото”. Ние стигнахме да следния извод, че въпреки че свързването на невроните се предопределя от генетични и растежни фактори, това което не е кодирано предварително е силата на синаптичните връзки и ученето води до промени именно в силата на синаптичните връзки.

Така, когато рефлексът се отслаби след форма на учене, наречена хабитуация, синапсните връзки стават по-слаби и клетките все по-неефективно „разговорят” помежду си. Обратното, когато синаптичните връзки са подсилени от процеса на учене – например, когато даден стимул отключва страх всеки път, когато се представи, синаптичните връзки стават много по-мощни. Втората стъпка беше да изберем един процес и да се опитаме наистина да го разгадаем. Разбрахме, че както при сложните форми на заучаване и тук има краткосрочна и дългосрочна памет. Ако зададеш един трик, животното го научава и го помни минути, но ако дресираш животното като повториш дадения трик няколко пъти – повторението е майка на знанието – наученото остава за дни и дори седмици. Това е валидно, както за морските охлюви, така и за хората. Както точно става в нервната система? Ние наблюдавахме, че при краткотрайната памет връзките се заздравяват за кратък период от време и това включва път на сигнална трансдукция, много сходен на този, който Пол Греенгард и Арвид Карлсън изучаваха – това са колегите, с които имам привилегията да споделям Нобеловия приз. При дългосрочната памет този сигнал се пренася в ядрото, активира гени и води до анатомично разрастване. Както обичам да давам пример, причината аз и ти да си спомняме днешната среща в утрешния ден ще е защото в нашия мозък са настъпили истински анатомични промени.

И невронът сам избира кои части от връзките си трябва да промени?

Точно така.

Вие сте установили това и после сте продължили детайлните си проучвания върху молекулярните механизми, които водят до гореспоменатите промени?

Точно така.

Ако вземем предвид постигнатото познание за ученето и паметта до този момент, т.е. предполагам, че това са всички тези проучвания върху морския охлюв и мишката, колко далеч сме в разбирането на по-сложни неща, като например Вашите спомени от Виена? На какво още ни предстои да си отговорим?

Все още сме доста далече и много има за проучване. Паметта е много дълбок проблем в невронауките. Ние до този момент сме достигнали до молекулярното ниво, но на елементарен рефлекс, който може да се модифицира чрез учене. Невронните мрежи, които са въвлечени в припомнянето на моите преживявания във Виена включват например: моите зрителни възприятия на апартамента; моментът, в който ни изгониха от него и т.н. Такива преживявания включват сложни комплекси невронни мрежи в мозъка, чието функциониране ние все още не сме разгадали. Така че в частни случаи, например, ние може да уловим елементарни компоненти от по-висшите когнитивни процеси на учене и памет в мозъка на бозайници като мишките и можем да потвърдим, че с известни различия, основните тенденции са еднакви при всички.

Има представителство на клетъчно ниво на краткосрочната и дългосрочната памет. Много от тези процеси на сформиране на паметта, въвличат път на сигнална трансдукция с cyclic А и P път. Цялата дългосрочна памет включва промени в генната експресия и растеж на нови синаптични връзки, но мрежите, в които се включват са все по-сложни и в повечето случаи ние нямаме цялостно познание на този процес и това е предизвикателството на следващия век – да разберем в още по-големи детайли невронната архитектоника на мозъка на бозайниците, сред които сме и ние. Как той (мозъкът) възприема света, как използва това да въздейства на околната среда и как тези преживявания го променят. Положихме началото. Научната област се разраства и има достатъчно техническа възможност за проучване. Има образните функционални изследвания, които позволяват да надникнеш в човешкия мозък в действие, докато човек се научава на нещо. Аз съм уверен, че ние можем да постигнем невероятен напредък, но има и много работа за вършене.

Нека да се върнем на преподаването. Вие сте вложили доста работа във вашия учебник „Principles of Neural Science”, който сега е кое издание 4 или 5?

Четвърто издание и надявам се 5-тото издание ще излезе в рамките на годината (2008).

Преподаването е очевидно много важно за Вас. Какво Ви дава, как мислите?

Аз съм получил наистина много от преподаването, защото на първо място аз обичам да общувам с млади хора. Когато ръководиш лаборатория, ти постоянно си в процес на учене и, само когато се опиташ да обясниш нещо на някого, разбираш значението на находката. Мисля, че е важно за хората да практикуват това. Възможно е също да се прекарва непропорционално време в преподаване, и това не е добре, защото започва сериозно да въздейства върху научната работа, но е валидно и обратното – можеш да работиш безкрайно дълго време върху коремния ганглий на Аплизията и да си мислиш, че това е началото и края на света. Когато преподаваш курс по невронауки или се ангажираш в съставянето на учебник, наистина се потапяш в цялата материя и добиваш представа за цялото научно поле.

Да станеш учен и да си компетентен (дори и на моята възраст аз все още уча) е въпрос на развиване на вкус, интуиция. В науката, както във всички аспекти на живота, развиваш своята интуиция и вкус като гледаш другите, отсяваш кои са съществените от несъществените проблеми и според мен чрез преподаването и писането за обширни теми, човек може да развие своята интуиция. Разбира се, комуникацията с хора е в основата на това.

В хода на Вашето проучване, трябва да са изникнали много интересни въпроси, които вероятно сте искали да разработите, но въпреки това сте останали фокусиран върху „паметта”. Това е бил централен въпрос през цялата Ви кариера. Как сте успели да постигнете това? Трудно ли е да възпреш себе си да поемеш и по други пътища?

Не. Имам предвид, че отчасти е наистина трудно, защото „ученето и паметта” са толкова обширни понятия. Всеки отделен човек просто се докосва до повърхността. Аз наскоро бях заинтригуван от животинските модели на психичните разстройства. Аз съм психиатър, виждам, че сега са достъпни средствата, за да се започне проучване върху тревожността. Аз я проучвах при охлюва, но как стоят нещата в мозъка на бозайника? Моят животински модел за изучаванетo на заучен страх бе мишката. Бил съм част от екипа, въвлечен в изследването на един аспект на шизофренията. При болните от шизофрения има нарушена памет, по-конкретно има дефицит в работната памет. Именно когнитивните (познавателните) функции при шизофренията са в упадък и водят до грешки в обработката на спомените.

Паметта се нарушава при депресия, промени има и с напредването на възрастта. Значимо нарушение се наблюдава при болестта на Алцхаймер. Така че този проблем е обширен, засяга доста от психичните функции. Така че имах нужда да се огранича в правенето на няколко неща, които мога да правя добре. Всъщност нямах друг избор освен да се огранича, тъй като се заех с една сама по себе си огромна тема: „паметта”. Това е като да попиташ дали Швеция е достатъчно голяма, за да може човек да се разхожда пеша в нея? Да, определено няма проблем.

Когато взимате млади колеги в лабораторията за работа по даден проблем, какво търсите като качества в тях?

Креативност. Много хора идват да работят с мен и не знаят нищо за мозъка. Те идват, за да научат за мозъка от мен, но носят със себе си своите идеи и своя подход. Може преди това да са работили в имунология, молекулярна биология, генетика на дрождите или генетика на мишките. Обединяват се постдокторантски умения и мои, за да намерим отговора на даден проблем. Важно е да се подбере такъв проблем, който да е интригуващ и за двамата, не само за мен като обучаващ, но и за човека, който се обучава, защото в противен случай те не усещат работата като лична борба и не са мотивирани да дадат всичко от себе си.

Взимате ли по-млади колеги или само вече завършили докторанти?

Аз взимам само един завършил студент от всички кандидати като се опитвам да подбера най-подходящия, да го усетя. Досега съм бил голям късметлия и все попадам на много свестни и качествени ученици. Имал съм много. Много от тях са имали страхотни идеи, които ние обсъждаме и аз предлагам следното нещо: Първо им казвам да се поразходят из лабораторията и да говорят с хората, за да усетят кои проекти наистина представляват интерес за тях. Това, което искам да отбележа е, че ги окуражавам да се заемат със значими проекти, защото веднъж щом разбереш какво е да разнищиш нещо до края неусетно започваш да се пристрастяваш към това чувство. Удовлетворението да правиш нещо, което е новаторско и важно за обществото, е наистина пристрастяващо.

Как един млад човек успява да подбере важен проблем?

Обсъждаш го с тях и им помагаш. Това е начинът, по който аз мога да съм от помощ. Мога да им кажа, че това става или не, всичко е въпрос на интуиция. Помагаш им и те да развият добра интуиция за науката.

Това звучи като страхотен съвет за млад учен, който тепърва навлиза в науката. Добре, това е всичко, което исках да Ви питам… наистина много Ви благодаря за отделеното време!

Аз наистина се забавлявах. Благодаря!

 

Можете да гледате интервюто тук.


Европейска нощ на учените 2022 г.: