18.04.2019
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 развитие нейронаук и их влиянию на здоровье людей. Доклады по основному вопросу также представили ведущие российские ученые академики РАН Константин Анохин, Александр Потапов, Михаил Пирадов, Игорь Соколов.
В своем докладе Вероника Скворцова отметила следующее:
«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».
