17.04.2019
Вероника Скворцова: Россия имеет значительный потенциал в развитии нейронаук
Министр здравоохранения России Вероника Скворцова выступила с докладом на заседании Президиума Российской академии наук, главной темой которого стало обсуждение развития нейронаук. Доклады по основному вопросу также представили ведущие российские ученые, академики РАН Константин Анохин, Александр Потапов, Михаил Пирадов, Игорь Соколов.
Как отметила в своем докладе Вероника Скворцова:
«Рост интереса к фундаментальным и клиническим аспектам деятельности головного мозга и других отделов нервной системы в норме и патологии нашёл отражение в увеличении числа публикаций за последние 10 лет.
Ежегодное число статей в этой области, индексированных в базе публикаций «PubMed», выросло почти в 4 раза, с 11 тысяч до более чем 41 тысячи, с резким увеличением роста публикационной активности в последние пять лет.
Анализ публикаций свидетельствует об особой концентрации интереса исследователей на фундаментальных направлениях, таких как:
- молекулярная визуализация головного мозга и функциональная коннективность;
- другие методы нейровизуализации на основе ядерной физики, включая функциональные;
- внутриклеточные, в том числе сигнальные, системы и их роль в развитии патологии головного мозга;
- межклеточное взаимодействие с помощью экзосом и синаптических процессов;
- деятельность нейронно-глиально-эндотелиальных кластеров, в том числе гематоэнцефалического барьера;
- нейро-иммуно-эндокринные взаимодействия;
- полногеномные, молекулярно-генетические и другие омиксные исследования при неврологических и психических заболеваниях;
- биофизические аспекты деятельности головного мозга и развитие искусственного нейроморфного интеллекта.
Необходимо отметить также возрастающий интерес к нейробиологии развития с изучением как структурно- морфологических возрастных изменений, так и динамики двигательных, сенсорных, когнитивных функций, формирования речи, психо-эмоциональных и поведенческих реакций.
Особое внимание уделяется инволютивным изменениям нервной системы в процессе старения и их связи с патогенезом ишемии головного мозга и нейродегенерациями.
Безусловно, мозг остается самым сложным объектом для познания человеком, принимая во внимание тот факт, что сам человек – его личность и сознание – являются продуктом деятельности мозга.
Поэтому, с одной стороны, очевидны достижения нейробиологии и нейропатологии последних лет.
С другой стороны – мы по-прежнему далеки от понимания многих важных процессов.
До сих пор мы не знаем, как мозг, состоящий из атомов, молекул и клеток, функционирующий, как и другие органы, за счет сложного комплекса биохимических, электрических и других энергетических механизмов, формирует память, мышление и сознание.
Почему и зачем мы спим?
Что является причиной нейродегенеративных и психических заболеваний?
Каковы механизмы повреждения и защиты нервной системы, восстановления ее морфологической структуры и нарушенных функций?
Наши надежды на более глубокое понимание устройства и работы мозга базируются, прежде всего, на создании междисциплинарной атмосферы вокруг его изучения: вовлечении в исследования не только специалистов в области естественных наук (биологов, химиков, физиков), но и математики, компьютерных и инженерных наук, представителей гуманитарного направления – психологов и нейропсихологов, лингвистов и нейролингвистов, философов и других.
Позвольте коротко остановиться на наиболее прорывных исследованиях в области нейронаук последних лет.
Среди них можно выделить работы по оптогенетике и генетически кодируемым сенсорам.
С помощью оптогенетики стало возможным:
- изучать функции отдельных нейронов и нейронных сетей с беспрецедентным пространственным и временным разрешением,
- контролировать активности нейронов с помощью видимого света,
- устанавливать роль определенных групп нейронов в восприятии и обработке информации, формировании памяти, эмоций, поведения.
Важно отметить, что оптогенетика открывает новые подходы к разработке средств лечения ряда заболеваний.
Так, сегодня ведутся клинические исследования лечения пигментного ретинита с применением генно-терапевтических препаратов, действие которых основано на принципах оптогенетики. В отсутствие собственных фоторецепторов клеткам зрительного анализатора придаются свойства световых сенсоров для восстановления зрения.
Другим прорывным направлением является коннектомика, или картирование связей между нейронами в мозге.
Создана технология Brainbow (от Brain+rainbow), когда каждый нейрон мозга экспрессирует сочетание трех разноцветных флуоресцентных белков (цианового, желтого и красного) в случайных количествах и формирует псевдоцвет, уникальный для каждого нейрона. Это позволяет визуализировать отдельные нейроны и связи между ними в плотной и сложно организованной ткани мозга.
Впервые появляется возможность познания сложных нейронных систем, причём не только мозга дрозофилы, содержащего 100 тыс. нейронов, соединенных 50 млн. синапсов, что уже сделано, но и мозга грызунов и приматов.
В перспективе должны быть картированы все синаптические связи нейронов в мозге человека.
Сегодня одним из безусловных драйверов развития биомедицинской науки является генетика и генетические технологии, включая высокопроизводительное полногеномное секвенирование, направленное генное редактирование, CAR-технологии, взрывное развитие которых произошло в последние 20–30 лет.
Значительный прогресс произошёл в области исследований генома человека и генетических основ неврологических и психических заболеваний, в том числе со сложной полигенной природой.
Полученные результаты позволяют не только проводить диагностику с применением современных методов генетического анализа, но и разрабатывать новые лекарственные препараты, в том числе генно-терапевтические на основе рекомбинантных вирусов.
Большие перспективы имеет и генная инженерия в сочетании с клеточными технологиями, например, аутологичные или аллогенные лимфоциты с встроенным химерным антигенным комплексом для лечения новообразований нервной системы, в том числе наиболее злокачественных – глиобластом, а также генотерапия нейродегенеративных заболеваний.
На протяжении многих десятилетий мозг рассматривался как иммунопривилегированная зона, где есть элементы врожденного иммунитета, как, например, клетки микроглии, способные фагоцитировать погибшие клетки и их фрагменты.
Но считалось, что клетки адаптивного иммунитета не проникают в мозг и что в мозге отсутствует лимфатическая система.
Только в 2015 году лимфатическая система была обнаружена в мозге мыши, а двумя годами позже – в мозге человека.
При этом, исследованиями доказано, что нервная и иммунная системы активно взаимодействуют друг с другом.
Установление принципов и механизмов этого взаимодействия является важнейшим направлением изучения старения, активного долголетия, патогенеза заболеваний мозга.
Особый интерес вызывает возможность сопряженного анализа молекулярной структуры мозга, его биофизики и функциональных последствий молекулярных процессов – как в масштабе нейронных сетей, так и мозга, в целом.
Изучение связи структурных коннектомов с функциональными коннектомами и когнитомом приближает нас к пониманию работы живого мозга, механизмов реализации когнитивных функций, таких как память, мышление, речь и др.
Безусловно, здесь необходима совместная работа нейрофизиологов, биоинформатиков, физиков и математиков. Ведь одними из наиболее интригующих теорий сознания в настоящее время являются:
"квантовая", или нейрокомпьютерная, теория Хамероффа-Пенроуза;
"электромагнитная" теория Макфалдена;
"голографическая" теория Прибрама;
теория " глобального рабочего пространства" Баарса;
теория "повторного входа", или "прерывистых элементарных процессов сознания" Эдельмана;
"прожекторная" теория Крика;
"гиперсетевая" теория ("сетей и графов") К. Анохина и другие.
Мозг осуществляет, с одной стороны, наше взаимодействие с внешним миром, так называемой «реальностью», с другой стороны – управляет внутренней средой организма.
То, что реальность может быть виртуальной, а органы – искусственными биоэквивалентами, обосновывает особые возможности в области нейропротезирования и нейрокомпьютерных интерфейсов.
Термин «интерфейс мозг-компьютер» появился в 70-х годах прошлого столетия, когда Жак Видаль впервые использовал электроэнцефалографию для управления движением объектов на экране компьютера.
Механизмы нейрокомпьютерного интерфейса активно развиваются во многих клиниках и лабораториях мира, в том числе и в России.
Считывание паттернов мозговой активности, их преобразование в сигналы, понятные компьютеру, позволяет создать платформу для управления внешними устройствами – компьютерами, экзопротезами и экзоскелетами, мобильной робототехникой.
Так, при протезировании конечностей протез считывает импульсы с оставшихся в живых нейронов, иннервирующих, например, руку, преобразовывая эти импульсы в движения протеза. При этом, современные устройства оснащаются и сенсорными датчиками, интегрированными в пальцы протеза и передающими сигналы в сенсорные нейроны человека, наделяя устройство обратной связью.
Такой нейропротез нового поколения "Экзокисть-2" создан РНИМУ им. Пирогова Минздрава России.
При нарушении проведения сигнала в сенсорных органах, спинном мозге нейропротез становится "мостом", соединяющим разрыв проводящих путей.
Примером нейропротеза при повреждении внутреннего уха является кохлеарный имплант – устройство, воспринимающее звук и трансформирующее его в электрические импульсы, стимулирующие слуховые нейроны внутреннего уха через матрицу микроэлектродов. За десять лет с момента внедрения кохлеарной имплантации Россия стала мировым лидером в этой сфере. Ежегодно кохлеарные импланты устанавливаются почти тысяче детей (бесплатно и без очереди).
Сходные технологии (ретинальные процессоры) были внедрены в 2018 году для восстановления зрения.
В целях нейрореабилитации активно развиваются технологии виртуальной и дополненной реальности. Виртуальная среда с обратной связью помогает развивать пластичность мозга, эффективно формировать новые нейронные ансамбли, приводя к восстановлению нарушенных функций в обход стойкого очагового дефекта мозга.
Уровень развития науки и технологий сегодня неизбежно диктует необходимость интеграции некогда разделенных как отдельные дисциплины – психиатрии и неврологии, поскольку сегодня становится возможным перейти на новый уровень понимания процессов, происходящих в мозге, связывая молекулярные и биохимические процессы с когнитивными.
А это позволяет ожидать появления революционных изменений для здравоохранения – разработки принципиально новых средств и методов профилактики, диагностики, лечения неврологических и психических заболеваний.
Не вызывает сомнения, что сегодня развитие нейронаук, как в фундаментальном, так и в прикладном аспектах, должно стать одним из государственных приоритетов, и эта позиция, в целом, была поддержана Президентом Российской Федерации на заседании Попечительского совета Московского государственного университета имени Ломоносова 23 января 2019 года, где Александр Михайлович выступил с такой инициативой.
В нашей стране есть все условия для поступательного развития и прорывных открытий в этой области:
замечательные традиции выдающихся научных школ российских и советских ученых –
Николая Евгеньевича Введенского (1852-1922), Владимира Михайловича Бехтерева (1857-1927), Григория Ивановича Россолимо (1860-1928), Николая Ниловича Бурденко (1876-1946), Пётра Кузьмича Анохина (1898-1974), Николая Васильевича Коновалова (1900-1966), Николая Кирилловича Боголепова (1900-1980), Александра Романовича Лурия (1902-1977), Андрея Владимировича Снежневского (1904-1987), Евгения Владимировича Шмидта (1905-1985), Марата Енокиевича Вартаняна (1932-1993), Александра Сергеевича Тиганова (1931-2019) и других;
самобытные талантливые исследователи, работающие в активно развивающихся, хорошо оснащённых современных центрах системы Минздрава и Миннауки, в том числе наши соотечественники – специалисты, добившиеся успеха за рубежом и вернувшиеся в Россию.
В рамках Научно-образовательного медицинского кластера инновационного развития Минздрава России и межведомственного Научного совета, сформированного Министерством совместно с Российской академией наук, поддерживаются проекты исследований в обозначенных приоритетных областях.
Реализуется более 30 тематик, включая
исследования функциональной геномики на уровне клеток головного мозга и клеток новообразований головного мозга;
метаболической архитектуры и сетевой организации головного мозга у практически здоровых и при разных патологических состояниях;
развитие функциональной нейровизуализации, а также нейро- онкологической визуализации, методов магнитной нейростимуляции;
разработку лекарственных препаратов, в том числе генно-терапевтических и радионуклидных – для радиодиагностики и радиотерапии нейроонкологических и нейродегенеративных заболеваний,
создание методов и технологий генного редактирования, опто- и термо-генетики, нейробиоинформатики,
клеточных технологий с химерными антигенными комплексами (CAR) для лечения нейроонкологических заболеваний,
нейрореабилитации, нейрорепарации и неинвазивной нейромодуляции,
нейрокомпьютерных интерфейсов и экзопротезов, а также
развитие нейрорадиологии, ядерной медицины и медицинской физики для внедрения методов радиохирургии, протонной и нейтронной терапии.
Наряду с этим, реализуются и проекты в рамках Национальной технологической инициативы «Нейронет», в которой также принимают участие научные группы ведущих центров Минздрава и Миннауки.
Заключая, необходимо ещё раз подчеркнуть важность развития области нейронаук, в которой Россия занимает не последнее место в мире и имеет значительный потенциал.
Это не просто "наука ради науки или познания устройства мозга и мира", а наука с прямым выходом в клинику, практическое здравоохранение, что особенно важно в связи с необходимостью увеличения продолжительности жизни и обеспечения не "дожития", а активной полноценной жизни с ее высоким качеством, без ментальных расстройств.
Развитие нейронаук возможно только при тесном и конструктивном взаимодействии фундаментального исследовательского сектора и медицины, Министерства здравоохранения и подведомственных ему медицинских исследовательских центров с Российской академией наук и академическими институтами различного профиля.
Это взаимодействие осуществляется, в том числе, через руководителей и ведущих исследователей Национальных медицинских исследовательских центров и медицинских университетов Минздрава, через главных внештатных специалистов Минздрава, которые являются членами нашей Академии.
Уверена, что вместе мы сможем внести достойный вклад в поступательное развитие, а Российская Федерация сможет выйти на лидирующие позиции в мире в области нейробиологии и нейромедицины.
