«Коммуникация — это химия». Разговор про Дмитрия Сахарова и смену парадигмы в нейробиологии

Правда ли, что Дмитрий Антонович отрицал существование синапсов (конечно, нет). Правда ли, что он обнаружил на Белом море моллюска с гигантскими нейронами (чистая правда). Почему у животных так много разных нейротрансмиттеров и что принципиально отличает «живые» нейронные сети от компьютерных нейросетей. И наконец — что дала молодым сотрудникам «сахаровская вольница», которая была одновременно школой строгого научного подхода и творческого мышления.

 

Давайте поговорим о достижениях Дмитрия Антоновича Сахарова как ученого-нейробиолога. Что самое главное в науке он сделал?

Просто был гениальным нейробиологом. Я объясню, почему: он очень сильно опережал свое время. Когда мы, студенты, заканчивали кафедру высшей нервной деятельности, казалось, что в этой области есть непоколебимая и привычная рутина — рефлекторная теория, синаптические взаимодействия между нейронами, сети… После встречи с Сахаровым возникло ощущение, что мы попали в живую область. Здесь все было по-другому. Здесь выяснилось, что нейротрансмиттеры (они же нейромедиаторы. — Н.М.) — вовсе не просто передатчики электрических сигналов, а с их помощью можно управлять поведением, когда трансмиттер интегрирует многие ансамбли нейронов и влияет на принятие решений. Здесь речь шла о каких-то эндогенно активных нейронах и генераторах поведения, которые могли работать совершенно независимо от внешних стимулов. Это было интересно, необычно, мы поняли, что здесь уже совсем другая наука и научная жизнь.

Это были для меня примерно девяностые годы, для кого-то ближе к 2000-му. Для профессора Леонида Мороза, теперешней мировой величины, это были восьмидесятые. В недавней своей статье он вспоминает, как будучи студентом третьего курса, совершенно случайно в медицинской библиотеке Минска, работая по курсовому проекту, посвященному ядрам мозга кролика, натолкнулся на книжку Дмитрия Антоновича «Генеалогия нейронов» — и «в тот же день работа на кроликах была забыта». В русле сахаровских идей Леонид работает до сих пор, хотя уже давно занимается наукой в Америке и очень много сделал в этой области. У него множество пионерных статей в лучших мировых журналах, Nature, Cell и других.

В лаборатории Кропотовской биостанции с аспиранткой Магдой Алания

Нейроны появлялись в эволюции не один раз

Чем Сахаров замечателен как нейробиолог? Наверное, все-таки основной вклад его теоретический. Хотя он очень много сделал и в рутинном, экспериментальном плане — к этому относится открытие и описание гигантских нейронов у моллюсков. Гомологию некоторых из них он проследил у далеких групп гастропод (брюхоногих моллюсков). На Дальнем Востоке вместе с Борисом Николаевичем Вепринцевым они обнаружили гигантские нейроны у тритонии, это такой голожаберный моллюск. Был создан электронно-микроскопический атлас (Боровягин В.Л., Сахаров Д.А. Ультраструктура гигантских нейронов тритонии. Атлас. М. «Наука» 1968). Изучали ядра этих нейронов и показали их полиплоидность.

Встреча пионеров гигантских нейронов (клеточной нейробиологии) на симпозиуме в Тихани (Венгрия) в сентябре 1967 г. Справа организатор симпозиума Янош Шаланки; слева направо — Борис Вепринцев, Деннис Уиллоуз, Дмитрий Сахаров

Думаю, основной вопрос, на который Дмитрий Антонович отвечал всю жизнь, — это множественность нейротрансмиттеров. Почти в каждой своей лекции он цитировал нобелевского лауреата Эрика Кандела, который тоже задавал этот вопрос: зачем нервной системе множество нейротрансмиттеров? Ведь все эффекты, которые нейротрансмиттер оказывает на постсинаптический нейрон, можно получить разными рецепторами к одному и тому же химическому сигналу в синаптической щели.

В зависимости от рецептора может быть возбуждение либо торможение?

Это не всегда так, потому что есть так называемые метаботропные рецепторы, которые вообще могут не вызывать никакой поляризации нейрона, а просто влияют на его метаболизм, могут влиять на экспрессию генов, перестраивать некоторые его характеристики. В отличие от Кандела, Сахаров рано начал понимать, что множественность нейротрансмиттеров разрушит рефлекторно-электрическую парадигму, и ей на смену придет новая, в которой все, как и в реальной биологической эволюции нервной системы, начнется с этого нейротрансмиттерного разнообразия.

Сахаров задался этим вопросом вслед за Коштоянцем, своим учителем, который уже тогда предполагал, что трансмиттеры были унаследованы нервной системой от донервных форм межклеточной сигнализации. И сейчас это все блестяще подтверждается. Начиная с 2020-х годов, вышла целая серия ярких статей, которые должны бы стать таким триумфом для Сахарова, потому что обнаружены экспериментальные подтверждения очень многих его представлений. Во-первых, о полигенезе нейронов — о том, что нейроны появлялись в эволюции не один раз. Сахаров политрансмиттерность сначала связывал именно с этим.

Нейроны появлялись не один раз?

Да. Иногда этот тезис расширяют: не только нейроны появлялись несколько раз, но и нервная система возникала несколько раз в совершенно разных организмах и, возможно, из разных клеточных источников. Сейчас наиболее ярким подтверждением этого тезиса стали гребневики, потому что это ветка, которая отошла от общего предка всех многоклеточных очень рано. Гребневики и стрекающие (книдарии, или кишечнополостные, как их раньше называли), а также билатерально-симметричные животные — это группы, у которых есть нервная система, и между ними не просто очень большое расстояние — между ними есть группы, у которых вообще нет нейронов. В их числе простейшие многоклеточные организмы, Placozoa, у них нейронов нет, они существуют в виде многоклеточных образований, очень забавных. То есть, во-первых, гребневики отделились от общепредковой линии многоклеточных очень рано, когда, по-видимому, еще не было никаких нейронов, а во-вторых, генетический анализ показывает, что нейроны у них совсем другие. У них другая геномика, другая транскриптомика. Более того, есть даже спекуляции, что у самих гребневиков нервных систем две — совершенно разных, разного происхождения, с разной эпигенетикой. И, возможно, они в эволюции появились тоже из разных источников. То есть, идея о том, что нейроны возникали несколько раз в эволюции, действительно находит подтверждение.

Современные представления о разнообразии нейротрансмиттеров и организации химической коммуникации у разных представителей многоклеточных (Metazoa) на основе полногеномных исследований. Предполагается, что у общего предка всех Metazoa уже была хорошо развитая система химической сигнализации. На него, по-видимому, наиболее похожи представители Placozoa: у них десятки систем межклеточной сигнализации, классические нейротрансмиттеры (глутамат, ГАМК), большое число пептидов, оксид азота. Транскриптомика единичных клеток показала, что различные типы клеток используют для сигнализации разные секреторные молекулы и имеют разные спектры рецепторной чувствительности. Фармакологические эксперименты доказали координирующую роль некоторых из этих сигнальных молекул в организации поведения. (Источники: Moroz, Romanova, Kohn 2021; Moroz et al., 2021b, Сахаров и др. «Химические языки нервных систем» 2024, ЯСК, Москва)

Как нейроны становятся химически разными

Я сейчас как раз пишу статью по работам 2024 года, и они посвящены анализу того, как связан трансмиттерный фенотип нейрона с его онтогенезом. На самом деле это только часть колоссального проекта по построению транскриптомного и пространственного атласа всего мозга дрозофилы. Над этим трудился большой консорциум, проект завершен и опубликован в 2024 году. Эти работы показали интересную вещь, которую 50 лет назад практически предсказывал Сахаров: есть корреляция между происхождением нейрона и трансмиттерным фенотипом. Это выглядит так: нейробласт делится асимметрично и дает начало двум полулиниям или, как их называют, гемилиниям клеток. И в этих двух гемилиниях иногда формируются разные трансмиттерные фенотипы, но затем все нейроны, которые образуются от этого полупредшественника нейробласта, эти фенотипы сохраняют.

Это происходит на уровне эпигенетики?

Конечно. У Сахарова есть книга «Генеалогия нейронов» 1974 года, оказавшая огромное влияние на несколько поколений нейробиологов, интересующихся эволюцией. В ней он приводит свои экспериментальные данные и обобщает их под большой теоретической шапкой — что на уровне отдельных клеток в крупных таксонах у моллюсков могут сохраняться гомологичные нейроны, с очень похожей функцией, с одинаковым расположением, морфологией и трансмиттерным фенотипом. И последние работы подтвердили существование таких «гомологичных нейронов», пока в кавычках, потому что окончательный вывод о том, насколько они гомологичны, можно будет сделать, когда мы получим их транскриптомику и увидим, что у разных видов в них экспрессируются примерно одни и те же гены, которые определяют их фенотип. Но интересно, что общий предок моллюсков, у которых найдены такие гигантские нейроны, жил около 300 млн лет назад. То есть это далеко отстоящие друг от друга ветви, в которых сохранилась нейрональная гомология на протяжении миллионов лет. По-видимому, это единственный пример в биологии.

Сахаров был одним из первых, кто стал об этом говорить. Он подобрал очень строгие критерии для своей гипотезы — если трансмиттерный фенотип действительно отражает общее происхождение, то должны выполняться некие правила и не могут проявляться определенные свойства. Теоретически это была очень красивая завершенная работа. Сейчас появились наконец методы, с помощью которых это можно доказать.

Например, транскриптом единичных клеток…

Да, но и полногеномное секвенирование тоже. Появились гены трансмиттерных систем — рецепторов, ферментов синтеза. По глутаматергической системе, например, сделана роскошная карта, показывающая, у каких организмов что есть: какие рецепторы, какие транспортеры, насколько велико разнообразие. И возникло совершенно новое представление о том, как это все эволюционировало. То, что у человека и у млекопитающих остались только возбуждающие функции глутамата — это интересный случай в эволюции, некоторое сужение функции трансмиттера. У всех остальных он работает со всем спектром постсинаптических эффектов. То же самое касается и тормозного нейротрансмиттера ГАМК.

Глутаматергическая система у разных организмов: разнообразие рецепторов (iGluRs), везикулярных переносчиков, транспортеров (VGluT) и функции. У человека она далеко не самая разнообразная: у моллюсков больше разных типов рецепторов, а относительно примитивные книдарии экспрессируют 10–17 глутаматных везикулярных транспортеров, тогда как человек — всего три (из книги: Сахаров и др., «Химические языки нервных систем», 2024, ЯСК, Москва)

Синапс не единственный способ передачи сигнала

Что еще важного? Сахаров шел вслед за Коштоянцем, предполагая, что нейротрансмиттеры были унаследованы от донервных форм межклеточной сигнализации, и это тоже блестяще подтвердилось. Сейчас некоторые исследователи, в частности, Леонид Мороз, говорят, что нервная система не просто унаследовала нейротрансмиттеры, но, по сути, нейротрансмиттеры сделали нервную систему. Потому что к тому времени, когда могли появляться первые нейроны, уже был сформирован язык межклеточного общения. Клетки уже умели координировать свою активность за счет секреции и рецепции. И было важно, что секреторные молекулы разные. И ответ на вопрос, зачем нужно много разных трансмиттеров, в том, что это принцип координации поведения клеток. На одном трансмиттере это сделать нельзя, потому что разные химические сигналы несут разные смыслы, разную информацию.

К 1990-м годам интерес Сахарова заметно сместился в сторону функционального смысла политрансмиттерности. Он выдвинул гипотезу гетерона, рассматривая ее на межклеточной коммуникации нейронов. «Гетеро» означает разнообразие, а гетерон - это теоретическая модель функционального бессинаптического ансамбля нейронов, экспрессирующих разные нейротрансмиттеры.

Есть такое понятие — центральный генератор паттерна, это ансамбль нейронов, который генерирует определенную поведенческую программу. В некотором роде он самодостаточен. Он может модулироваться всякими внешними сигналами, мотивацией, внутренним состоянием, но при этом он может без всего этого, сам по себе генерировать упорядоченную программу. Такие генераторы отвечают за самые разные типы движений у самых разных животных, и у беспозвоночных, и у млекопитающих. Известно, что они состоят минимум из двух разных нейротрансмиттерных фенотипов нейронов, а часто и трех.

Сахаров предположил, что такой генератор можно сделать полностью бессинаптическим. Он будет работать, если у нас три нейрона просто секретируют три разных нейротрансмиттера. И каждый нейрон, который должен отвечать на нужный предшествующий нейрон в этой цепи, просто будет иметь рецептор к этому нейротрансмиттеру.

В этом была основная идея: что на самом деле электрические сигналы, передающиеся по отросткам нейронов, нужны только для преодоления расстояния. Всё. Еще некоторую роль в упорядоченности секреции играют электрические паттерны. А коммуникация – это химия. И если у вас нейроны находятся достаточно близко друг к другу, то им не нужны длинные аксоны с синапсами. Просто один нейрон секретирует нейротрансмиттер в межклеточное пространство, а другой нейрон на него реагирует. Что вам нужно? Добиться некоторой упорядоченности, чтобы нейрон А влиял на нейрон В, но не влиял на нейрон С. Это значит, что у нейрона В есть рецептор к трансмиттеру нейрона А, а у нейрона С нет такого рецептора. Зато есть рецептор к трансмиттеру нейрона В.

Сахарова за это сначала очень критиковали, в основном физики, но не только. Говорили, что скорость диффузии слишком медленная. Даже издевались, а он вспоминал, что стоял, слушая это, и повторял себе: «А все-таки она вертится». Но потом несинаптическая секреция была доказана. В 90-е появились еще две   группы, которые обнаружили это явление и активно его изучали, причем уже на млекопитающих.

Но взгляды Сахарова принципиально отличались от представлений этих школ. Потому что те рассматривали несинаптическую секрецию, объемную, как некоторый бульон, коктейль, который модулирует те же самые жесткие нейрональные сети. Есть синаптическая сеть, трансмиттеры никуда оттуда не вытекают, все нейроны анатомически жестко между собой связаны. Но некоторые дополнительные трансмиттеры могут на эту сеть влиять и как-то ее перестраивать, одни входы ослаблять, другие усиливать. Сахаров же рассматривал несинаптическую секрецию не как внешнюю модуляцию жесткого синаптического ансамбля, а как основу упорядоченного взаимодействия нейронов на всех уровнях организации нервной системы. А классический синапс с его изолирующими барьерами — как редкий и предельный случай такой коммуникации.

К 2021 году появилось большое количество статей от разных групп, которые подтверждали эти взгляды. Замечательная работа была опубликована в Nature Neuroscience. Она посвящена тому, как устроена секреция дофамина в стриатуме у млекопитающих. Авторы предлагают роскошную гипотезу, которая показывает, что на самом деле принципиальных отличий между синаптической и экстрасинаптической дофаминовой трансмиссией нет. Потому что все определяется морфологией, соотношением того, как близко постсинаптический рецептор окажется к месту секреции. У дофаминового нейрона множество варикоз, таких «бутонов», из которых он может секретировать нейротрансмиттер просто в межклеточные пространство — прямо по Сахарову!). И ничем синаптическая варикоза от несинаптической по сути своей не отличается. Но если мы регистрируем активность постсинаптических нейронов, мы можем видеть классический возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП) у нейронов с близко расположенными к месту секреции дофаминовыми рецепторами. Если они находятся на некотором расстоянии, то из варикозы выделяется дофамин, и он влияет на все, что есть в этом пространстве — на все отростки, мембраны, которые содержат рецепторы дофамина. Это может быть не один нейрон, а все нейроны, которые в этой области находятся. И мы получаем классическую картину объемной несинаптической секреции.

Так мы приходим к тому, что нервная система — это не какая-то фиксированная, жесткая, закрытая сеть. Мы знаем, что рецепторы могут подтягиваться к тем местам секреции, которые для них важны. Здесь появляется гораздо больше степеней свободы, которые можно использовать.

Например, пластичность проявляется, когда одна структура мозга повреждена, и функции переходят к другой структуре?

И это тоже, да. То есть к девяностым годам Сахаров пришел к пониманию того, зачем нужно много трансмиттеров в функциональном смысле. Как он утверждал, синапс — это крайний случай, а на самом деле работает огромное количество несинаптических взаимодействий, и трансмиттеры как были, так и остаются управляющими молекулами, которые определяют упорядоченность взаимодействия нейронов.

«Без эндогенной активности никакое сознание не возникнет»

Уже в последние десятилетия своей жизни, он, находясь в научном потоке, смог посмотреть на все со стороны. Обычно это происходит лет через пятьдесят или сто, когда историки науки начинают анализировать происходившие события. Он увидел, что происходящее сейчас в нейробиологии — это не что иное, как смена парадигмы.

Всего их насчитывается три. Основателем первой был Рене Декарт, и она зародилась тогда, когда еще не было никаких знаний об электричестве, зато неплохо была развита механическая техника. Была стройная теория того, как может работать нервная система с помощью всяких заслонок и выдвижных механизмов. У Декарта большой трактат на эту тему, вполне логичный и непротиворечивый. Потом появилось электричество, и родилась вторая парадигма нейробиологии, которая до сих пор еще не ушла. Это представление о том, что нейроны общаются с помощью электричества, что нервная система – это большая электрическая сеть.

А третья парадигма — химическая?

Химия в межклеточном взаимодействии эволюционно играла первостепенную роль. Электричество в эволюции появилось, чтобы быстро передать сигнал с одного конца на другой. Нейрон должен уметь быстро скоординировать голову и хвост, ему для этого нужен аксон. Конечно, это гениальное изобретение природы, что есть электрический спайк, и можно быстро этот сигнал передать. Но сам сигнал остается химической секрецией.

В чем отличие парадигм? Для электрической достаточно, чтобы все нейроны были одинаковы. Она не предполагает, что нужно много трансмиттеров. Для передачи электрических сигналов достаточно одного. Кроме того, предполагается, что нейроны сами по себе молчат. Они будут работать, если только кто-то их «дернет за хвост». Должен быть какой-то внешний сигнал, чтобы вся система активировалась. Это тоже очень важный момент, по сути, электрическая парадигма была рефлекторной.

Химическая парадигма построена на представлении об эндогенно активных нейронах, и это не фантазии. Они есть. Это и пейсмейкеры (водители ритма), и просто тонически активные нейроны. Их можно изолировать из нервной системы, они будут генерировать активность сами по себе. Такие эндогенно активные нейроны умеют образовывать эндогенно активные ансамбли, те самые центральные генераторы паттернов, которые создают поведение независимо ни от каких внешних и ни от каких внутренних сигналов. Хотя, конечно, они должны адаптироваться под ситуацию, поэтому этими сигналами они будут модулироваться, менять свою активность. Но для того, чтобы они работали, не нужен никакой внешний щелчок, они могут делать эту программу сами.

 Из книги: Сахаров и др. «Химические языки нервных систем», 2024, ЯСК, Москва

Интересно, что такие эндогенные генераторы лучше всего подходят на роль структуры, на основе которой можно построить предсказательную машину. И сознание, кстати, тоже. Потому что без эндогенной активности никакое сознание не возникнет. Для этого нужна некоторая внутренняя активность, которая не зависит от того, что происходит. Наша способность абстрагироваться (в смысле жить и думать независимо от происходящего вокруг) в нас заложена. Она есть уже у самых первых нейрональных ансамблей. Сейчас я буду оппонировать одну интересную работу: они показали, что такой активностью обладают даже некоторые не-нейрональные клетки. По-видимому, эндогенность, так же, как и трансмиттерность, — это свойство, которое сформировалось до появления нейронов, было активно использовано и развито нервной системой.

«На жесткой системе трудно построить пластичность»

Казалось бы, это две разные линии представлений — о политрансмиттерности и об эндогенно активных нейронах. Но эти две линии сходятся, если мы будем рассматривать, как же работают эндогенно активные генераторы паттернов.

Первый момент: взаимодействие между клетками генератора не обязательно должно быть синаптическим, а может быть основанным на несинаптической секреции. Это пока на уровне предположений. Есть данные, которые показывают, что можно взять изолированный нейрон, подвести близко к работающему генератору, и этот изолированный нейрон будет отслеживать фазу генератора. У него нет никаких синапсов, все, что он может мониторить, — химическое изменение межклеточной среды. Но это еще не совсем строгое доказательство, можно придумать некоторые контраргументы.

 Из книги: Сахаров и др. «Химические языки нервных систем», 2024, ЯСК, Москва

А вот что совсем красиво доказано — то, что разнообразие трансмиттеров нужно для того, чтобы такие центральные генераторы паттернов умели перестраиваться. Это сделано уже довольно давно. На стоматогастрическом ганглии рака исследователи показали, что есть генератор, который отвечает за моторику желудка. Чем проще модель, тем удобнее ее изучать. У желудка есть разные виды моторики для разной пищи, к тому же эта моторика меняется по мере измельчения пищи. Но генератор состоит из небольшого числа нейронов. Это как некая матрица, которая в зависимости от того, какой несинаптический трансмиттер на нее подействует, формирует разные ансамбли нейронов. Там есть шесть или восемь нейронов, но при действии одного трансмиттера выключаются, допустим, три нейрона. Оставшиеся, которые работают между собой образуют сеть, совсем не похожую на ту, что получается при действии другого трансмиттера. Хотя матрица одна и та же, и один и тот же нейрон может работать и в одном поведении, и в другом.

Здесь пластичность достигается за счет гетерохимизма — разные молекулы по-разному влияют на нейроны, входящие в состав генератора, и они по-разному на это реагируют и получаются совершенно разные конфигурации. Две линии сходятся: эндогенная активность и нерефлекторный характер работы нервной системы — и разнообразие нейротрансмиттеров.

Сахаров был первым, я думаю, и на международном уровне, кто стал рассматривать новые представления не просто как что-то дополнительное, пришедшее в нейробиологию, а именно как смену парадигмы. Если деятельность строится на эндогенных ансамблях, то она не может быть рефлекторной. Она может подстраиваться под внешние сигналы, но она по природе своей имеет внутреннее происхождение.

А эти парадигмы можно как-то объединить? Потому что рефлекторные механизмы тоже ведь работают.

Есть красивые схемы, показывающие, как удар по колену (вызывающий коленный рефлекс) просто активирует работу центрального генератора паттерна в спинном мозге. Любую реакцию легко построить при наличии центрального генератора, этого крохотного звена, которое на самом деле может генерировать эту работу и независимо. И здесь нет противоречий — центральные генераторы хорошо объясняют и все виды реакций, в том числе условно- и безусловно рефлекторных.

Схемы рефлекторной дуги и центрального генератора паттерна (ЦГП), управляющих мышцами-антагонистами. В первой схеме рефлекторная дуга начинается с рецептора растяжения сухожилия (сенсорный нейрон, СН). В мозге сигнал возбуждения переключается через интернейрон (ИН) на мотонейрон (МН), который управляет сокращением мышцы-антагониста. При отсутствии внутренней активности в мозге для работы такой системы требуется возбуждение сенсорных нейронов воздействиями из внешней среды. Во втором случае ЦГП, расположенный в мозге, спонтанно активен и через мотонейроны посылает на мышцы-антагонисты программу для их координированного (например, попеременного) сокращения. Рецепторы растяжения сухожилий, или сенсорные нейроны (СН), обеспечивают коррекцию работы генератора в зависимости от условий внешней среды (Из книги: Сахаров и др. «Химические языки нервных систем», 2024, ЯСК, Москва)

Даже не представляла, что Сахаров заглянул в такие глубины нейробиологии.

Сахаров здесь очень сильно недооценен, но это дело времени, мне кажется. Его очень ценят те, кто знает его работы: Константин Анохин, Павел Балабан, Леонид Мороз и, естественно, многие его последователи. Другим, наверное, нелегко иногда было воспринимать некоторую категоричность Дмитрия Антоновича. Например, с синапсами и рефлексами он боролся так, что многим хотелось сказать: но мы же знаем, что они есть! На самом деле он не отрицал, что синапсы есть, но отрицал то значение, которое им придается. Он их рассматривал как некоторый предельный случай разнообразной варикозной секреции, когда сигнал уже выверен, и он должен быть очень локализованным, очень точным, его никто не должен «подслушивать». Чтобы такой сигнал сформировался, должна быть довольно большая предварительная эволюционная и онтогенетическая работа. Нужно убедиться, что эта связь адаптивна, что она обеспечивает наилучший поведенческий фенотип. А все остальное, где есть неопределенность — а ее более чем достаточно, и она необходима, в том числе для когнитивной деятельности, — там гораздо больше свободы. Там все может куда-то вытекать, на что-то влиять. И из этого шума могут рождаться совершенно новые ансамбли, формироваться новые связи. На жесткой системе очень трудно построить пластичность, как бы мы ни управляли силой синаптической связи.

Но вот нейросети, которые сейчас уже повсюду, основаны на жестких связях.

Безусловно.

Поэтому они и близко не подходят к этой полифункциональности и многообразию.

Абсолютно.

И функционально нейросети не заменят человеческий мозг.

Функционально — не заменят. То, что они построены не на том принципе, на котором построен мозг — это правда. Основное отличие в том, что все нейросети строятся на пассивных нейронах, эти нейроны могут только отвечать на что-то, сами они не активны. И они все одинаковы. Про химию вообще речь не идет. Но в биологическом мозге важно еще и разнообразие их электрической активности: там ведь есть нейроны молчащие, которые могут отвечать, есть нейроны тонически активные, которые все время генерируют спайки, если их кто-нибудь не выключает. И есть нейроны, которые генерируют очень разнообразные и красивые паттерны активности, где спайки собраны в плотные пачки, и именно такие нейроны отвечают за генерацию поведенческих программ, ритмических программ. Это электрическое разнообразие, плюс все они отличаются по химии. Вот таким видел мозг Дмитрий Антонович Сахаров, и современная нейробиология так его видит.

Именно поэтому Дмитрий Антонович был рад проявлению интереса к своим работам со стороны математиков. Совместно с лабораторий О.П. Кузнецова из ИПУ в последние десять лет созданы первые модели ансамблей нейронов, работающих на эндогенно-активных нейронах и несинаптической секреции нейротрансмиттеров.

Вы сейчас пишете статью о нем?

Да, совсем небольшую статью, которая посвящена тому, как в новых работах по транскриптомике одиночных нейронов подтверждаются его представления о полигенезе нейронов, о связи трансмиттерного фенотипа с происхождением нейронов. Мы рассуждаем, почему мы видим разную картину у дрозофилы и у млекопитающих. Пока у нас есть две такие реперные точки, на которые мы можем опираться.

«Он учил думать и учил писать»

Когда вы пришли в Институт биологии развития, Дмитрий Антонович был руководителем лаборатории?

Да, лаборатории сравнительной физиологии. Она была основана Коштоянцем и сохранила это название много десятилетий.

А каким он был руководителем?

Подписание выверенного текста (отчет РФФИ)

Он не был жестким руководителем. То, чего он хотел от сотрудника, — чтобы сотрудник или студент увлекся идеями, которые были в лаборатории, и стал бы работать сам. Конечно, нас учили — методикам, всему. Но постоянного, довлеющего руководства, чтобы Дмитрий Антонович приходил и спрашивал: «А что вы сегодня сделали? Покажите!» — этого не было. Была такая «сахаровская вольница», это правда. Возможно, не для всех она была хороша. Кто-то не мог работать в таких условиях, распускался. Но, с другой стороны, она давала очень хорошую возможность развиваться, проявлять собственные наклонности. Он очень приветствовал, когда сотрудники придумывали свое. Ему очень нравилось, когда кто-то говорил: «Дмитрий Антонович, смотрите, я придумал такой эксперимент! Может, я его сделаю?» И даже если этот эксперимент практически не имел отношения к тому, что интересовало Сахарова, он никогда никому не мешал его делать. У нас было очень много так называемых беглых, у кого не складывались отношения с руководителями лабораторий, откуда они пришли. Как правило, это люди, которым трудно было работать в жесткой системе, у которых случались взлеты и провалы — сделал, потом исчез. Нельзя сказать, что Дмитрию Антоновичу было все равно, когда сотрудники распускались. Но он никогда ни на кого не давил.

Вполне согласуется с образом творческого человека.

Он про себя говорил, что он лентяй. Это было неправдой, потому что работал он очень много, а еще сколько он работал на литературной почве! С ним было очень интересно писать статьи, школа была потрясающая. Вот чему он учил и чему придавал большое значение — он учил думать и учил писать. Писать статьи с ним было трудно. Каждая статья раз по пять ходила от сотрудника к Дмитрию Антоновичу и обратно. Она перекраивалась, переделывалась. У него было прекрасное чувство языка, язык для него был важен, он за этим следил. Структура, логика, последовательность, красота — это то, чему было очень важно научить. И мне кажется, что у тех, кто успел с ним поработать, это сохранилось. Большинство из тех, про прошел «школу Сахарова», очень хорошо пишут статьи. Они понимают статью как некое законченное произведение. Вот как художник создает картину, где не должно быть негармоничного – так же делается научная статья.

При этом у Сахарова был очень строгий подход, это старая школа, международная — он очень не любил, например, когда в результатах вдруг появлялось обсуждение. Результаты должны дать возможность читателю самому сделать вывод прежде, чем мы начнем давить на него своей интерпретацией. Как только он видел у кого-то элементы обсуждения, это жесточайшим образом вымарывалось. Он не терпел интерпретаций вместо конкретных описаний методов и подходов. Как то: «Мы берем безусловный сигнал, сочетаем с условным сигналом...» Вот что это за сигнал? Должно быть все прописано конкретно: «Расскажите мне подробно, что вы делали с животным, так, чтобы можно было повторить в точности, а все остальное — условный это рефлекс, безусловный — это вторично». В общем, была прекрасная школа, я за нее очень благодарна.

Мы получили две важных вещи от Сахарова, поэтому нам нравилось с ним работать. С одной стороны, это строгость к представлению материала, к научному мышлению — нужно уметь отделять одно от другого, не путать спекуляции с фактами. А с другой стороны — роскошная новая нейробиология в плане теории, в плане представления о том, как функционирует мозг. Действительно, смена парадигмы. Не количественное накопление фактов, а качественное изменение отношения к тому, как все устроено.

Его литературная сторона жизни как-то переносилась в научную среду? Он выступал на каких-то вечерах в лаборатории? Приглашал вас на свои выступления?

Это все переплеталось. Но для тех, кому было интересно. Он всегда нас всех приглашал, другое дело, что те, кому было неинтересно — они не ходили. А кому-то наоборот. Например, Ольга Муратова практически полностью переключилась на бардовскую жизнь (но сейчас она сотрудник NIH, Национальных институтов здравоохранения США).

Я благодарна Дмитрию Антоновичу не только за бардовские концерты и встречи. Для меня было интересно познакомиться с современной поэзией, которую он знал очень хорошо. Он приглашал в ЦДЛ на литературные вечера, и это было здорово. В такие моменты чувствовалось, что живешь той жизнью, какой хотелось бы жить!

Дмитрий Антонович с сотрудниками лаборатории на литературно-поэтических/бардовских вечерах. Вечер в Доме авторской песни (Татьяна Коршунова, Варвара Дьяконова, Дмитрий Воронцов, Дмитрий Сахаров)

Вечер памяти Владимира Леоновича в малом зале ЦДЛ (Дмитрий Сахаров и Варвара Дьяконова).

Мне кажется, многие большие ученые понимают, что, как ни странно, если ты занимаешься только наукой, то почему-то наука получается у тебя хуже. Все-таки твое развитие как человека очень важно, и для успехов на научном поприще тоже. Дмитрий Антонович всегда уделял этому внимание. Кстати, Леонид Викторович Крушинский тоже говорил детям: «Если ты не будешь читать Толстого, то из тебя хороший биолог не получится». Он не объяснял, почему, он просто это знал. Если не будешь смотреть выставки в Пушкинском, то из тебя биолог не получится. Вот такой парадокс: вроде тратишь время, которое мог бы потратить на эксперименты, но надо идти и развиваться, и это может оказаться полезнее, чем заниматься своей узкой специальностью.

У Сахарова был очень близкий подход. В каждом сотруднике он видел уникума, способного к какому-то своему развитию. И он это всегда уважал, за что мы ему очень благодарны, потому что мы все разные получились, многие остались в науке и сохраняем к этому интерес. Нам сказочно повезло.

Если говорить обо мне лично, то, когда я заканчивала биофак, на четвертом курсе хотела уходить. Мне были страшны эксперименты с теплокровными — кошки, крысы, мыши, — я всерьез думала идти на психфак. Но встретила Дмитрия Антоновича с его удивительным экспериментом, когда можно было просто улитку посадить в раствор с нейротрансмиттером, а потом наблюдать, как роскошно у нее меняется поведение. Причем не то чтобы ей стало плохо, нет! У нее, наоборот, начиналась исследовательская активность, с ней начинало что-то происходить, за ней было интересно наблюдать. Особенно красиво это выглядит на морском ангеле (голожаберный моллюск. — Н.М.), когда его заставляют охотиться в отсутствии жертвы. Просто дают серотонин. Он выпускает свои щупальца и начинает гоняться за невидимым морским чертом (другой голожаберный моллюск, которым питается ангел. — Н.М.), которого на самом деле нет, но морской ангел демонстрирует полноценную программу охотничьего поведения. Очень простой эксперимент, бескровный. А выводы были сделаны очень важные.

Из книги: Сахаров и др. «Химические языки нервных систем», 2024, ЯСК, Москва