Викинг нейронаук: памяти Пера Андерсена

17 февраля в возрасте 90 лет скончался Пер Андерсен, нейробиолог, пионер исследования нейронных путей, связанных с памятью. Журнал Nature в своем вчерашнем выпуске публикует некролог этому великому исследователю, написанный двумя нобелевскими лауреатами, экс-супругами Мэй-Бритт и Эдвардом Мозером, земляками  и порой – соавторами Андерсена. Мы публикуем перевод этого текста.

Credit: Dag W. Grundseth/Aftenposten/NTB scanpix

…В Пере Андерсене было что-то от викинга. Бесстрашный и стойкий норвежец был известен своими атаками на самую глубокую загадку мозга: как его связность и электрическая активность порождают поведение и опыт.

Когда он был студентом в 1950-х годах большинство нейробиологов изучали доступные части нервной системы млекопитающих – скажем, соединения между нервами и мышцами. Андерсен работал над корой головного мозга, которая обрабатывает функции более высокого уровня: восприятие, произвольное движение, планирование и абстрактное мышление. Его новаторские работы по записи электрической активности в гиппокампе — части коры головного мозга, отвечающей за формирование памяти — положили начало новой эре в физиологическом понимании мозга и заложили основы современной системной нейробиологии. Он умер 17 февраля в возрасте 90 лет.

В 1949 году было предсказано, что обучение может зависеть от повторяющейся активности, усиливающей связи — синапсы — в сетях нейронов. Андерсен увидел, что именно это происходит в гиппокампе. Поскольку эффект был слишком мимолетным, чтобы объяснить им непосредственно хранение памяти, он предложил своего ученика Терье Лёмо провести исследование. В 1973 году, в одном из величайших открытий нейробиологии двадцатого века, Лемо и британский приглашенный ученый Тим Блисс , работавшие в лаборатории Андерсена, сообщили, что множественные всплески электрической стимуляции на определенных частотах усиливают связность на несколько часов или дней. Этот феномен — долговременная потенциация (LTP) — по-прежнему остается главным объяснением того, как мы формируем и храним воспоминания (T. V. P. Bliss and T. Lømo J. Physiol. 232, 331–356; 1973).

Мы познакомились с Андерсеном в студенческие годы, в конце 1980-х гг. наша работа с ним по LTP и обучению животных выявила различия в функциях между различными областями гиппокампа и продемонстрировала изменения в связях, связанных с поведением. Его догадка, что мы должны регистрировать активность отдельных клеток, привела нас к открытию специализированных нейронов в коре головного мозга, которые дают нам понимание того, где находится тело в пространстве. Наша работа была прямым результатом его проницательности.

Сын учителя, Андерсен вырос в Осло, где изучал медицину. В начале 1950-х годов он познакомился с Яном Б. Янсеном и Альфом Бродалем, основателями влиятельной школы нейроанатомии в Осло. Там Теодор Блэкстед использовал инновационную методику, которая окрашивала только дегенерирующие нервные волокна, чтобы картировать их маршруты к определенным областям на идентифицированных клетках гиппокампа. Это помогло Андерсену решить сосредоточиться на гиппокампе для получения докторской степени в новой лаборатории электрофизиологии института. Он вводил пары тонких электродов в целевые области мозга обезболенных кроликов, крыс и кошек, стимулируя волокна слабыми токами через один электрод и регистрируя отчетливые электрические потенциалы в соседних клетках с помощью другого. В четырех работах, в которых он был единственным автором, опубликованных в 1959 и 1960 годах и составивших его докторскую диссертацию, он установил, как связность в гиппокампе может лежать в основе электрических ответов его нейронов (см., например, P. Andersen Acta Physiol. Scand.47, 63–90; 1959).

С 1961 по 1963 год Андерсен работал с Джоном Экклсом в Австралийском национальном университете в Канберре. Изучая рефлекторные пути в спинном мозге, Экклс показал, что передача сигналов в синапсах зависит от взаимодействия между множеством входов, которые индивидуально либо возбуждают, либо подавляют возбуждение принимающей клетки. В гиппокампе, используя сходные методы, Андерсен и Экклс вместе определили первый тормозной синапс в мозге, идущий от корзиночных клеток к телам пирамидальных клеток.

Вернувшись в Осло в конце 1963 года, Андерсен создал свою собственную лабораторию и продолжил картировать гиппокамп. Он понял, что волокна нервных путей, проходящих через него, идут параллельно. Это навело его на мысль изучить работу мозга в культуральном планшете. В 1971 году его ученики Кнут Скреде и Рольф Вестгаард опубликовали метод взятия срезов гиппокампа, ориентированный на сохранение связей контуров (K. K. Skrede and R. H. Westgaard, Brain Res. 35, 589–593; 1971). Спустя пятьдесят лет нейробиологи все еще используют этот метод получения срезов для точного исследования функции синапсов головного мозга in vitro.

К началу 1970-х годов лаборатория Андерсена превратилась в Мекку для изучения гиппокампа, а сам он стал постоянным источником идей и вдохновения. Флаги, вывешенные перед его офисом, показывали национальности сотрудников лаборатории.  Его аспиранты должны были опубликовать по крайней мере одну статью без своего научного руководителя, и Андерсен позволил им работать самостоятельно над некоторыми из лучших проектов в своей лаборатории, всегда готовый помочь советом, интерпретацией результатов и материальными ресурсами.

Андерсен был не чужд духа соревнования — он шутил, что мы должны победить наших соседей, шведов, — но также дружелюбен и уважителен. Приезжавшие ученые сопровождали его и его жену Кари в их горный домик или на их парусную яхту. После того как в декабре 1995 года мы с четырьмя другими студентами защитили свои кандидатские диссертации, он повез нас и всех 18 экзаменаторов — мировых лидеров в своей области — на запряженных лошадьми санях в лесной домик, чтобы отпраздновать защиту и петь морские песни.

В течение 1980-х и 1990-х годов Андерсен расширил свои исследования в двух направлениях. Во-первых, он хотел понять молекулярную основу LTP и исследовал, например, роль специфических подтипов рецепторов для нейротрансмиттера глутамата. Он также изучал поведенческое значение LTP и нейронных цепей, задействующих гиппокамп. Именно тогда в последний раз мы присоединились к его команде. Его смерть знаменует собой конец эры первопроходцев.

Перевел Алексей Паевский

Nature 579, 492 (2020)

doi: 10.1038/d41586-020-00836-5