Одним із найпопулярніших і найбезглуздіших міфів про людський мозок є те, що ми використовуємо його потенціал лише на 10%. Втім, це аж ніяк не суперечить тому факту, що люди дійсно знають про роботу цього органа ще далеко не все. Ми дізнались, як йдуть справи на вістрі цього напрямку науки та над якими проблемами працюють дослідники мозку в Івано-Франківську.

Науку – в маси

12-18 березня Україна долучилась до всесвітньої науково-популярної кампанії «Тиждень мозку» («Brain Awareness Week»). У рамках цієї кампанії науковці знайомлять суспільство з новітніми досягненнями в дослідженні мозку та його хвороб, розвінчують міфи і просто зацікавлюють людей справжньою наукою.

У цій сфері одним з провідних науковців Івано-Франківська та України є професор Володимир Лущак – завідувач кафедри біохімії та біотехнології Прикарпатського національного університету ім. В. Стефаника, доктор біологічних наук, заслужений діяч науки і техніки України. За його словами, мозок – це найскладніший орган людини, і шкільні знання про нього становлять дуже малу частку від реального обсягу інформації.

«Події в рамках «Тижня мозку» відбуваються у Києві, – розповідає професор. – Дослідники читають лекції для широкого загалу – це стало останнім часом популярним. Проводять також покази відеоматеріалів, після чого йдуть дискусії та обговорення з аудиторією – відбувається жива, інтерактивна розмова, люди запитують у фахівців про те, що їх цікавить. На жаль, цього року франківські науковці не беруть у ньому участі. Проте ми прагнемо популяризувати науку, думаємо над проведенням подібних заходів і в нашому місті».

За словами Володимира Лущака, якісь таємниці у мозку повинні залишатися завжди – адже якщо розгадати всі його секрети, то не буде що далі робити.

«Є те, що ми всі знаємо зі школи, – нейрони, які мають дендрити й аксони і складають центральну структуру мозку. Саме у ній, скоріш за все, захована та інформація, якою ми користуємося і яку запам’ятовуємо. Немає єдиного відділу-носія інформації – у нашій голові працюють мережі, це як Інтернет. Пошкоджений мозок часто знаходить у собі сили компенсувати наслідки травми, знайшовши шляхи до тих чи інших даних. Мозок запам’ятовує практично все, що відбувається протягом життя – щоправда, далеко не завжди до цієї інформації можна «дістатися». Але вона там зберігається – до прикладу, я читав про випадок, коли робітник все життя укладав каміння і постраждав внаслідок аварії. Після цього у нього збуджували певні відділи мозку – і чоловік зміг згадати буквально кожен камінь, який поклав за життя. Секретом до цього може бути правильне забування», – ділиться думками та таємницями мозку професор.

Боротьба зі старінням

Серед іншого, франківські біохіміки зараз детально вивчають старіння мозку та системи, які в перспективі здатні від нього захистити.

«У нас є грант з німцями та британцями (до речі, українського походження – професорами Ольгою Гаращук і Олексієм Верхратським – вихідцем з Івано-Франківська), в ході виконання якого ми вивчаємо старіння мозку, – пояснює Володимир Лущак. – Працюємо з кількома моделями, вивчаємо мозок лабораторних мишей. Ми вже знайшли досить багато цікавих речей. Мозок, який має всього 2% від маси тіла, споживає 25% глюкози та 20% кисню від того, що споживає весь організм. Йде обмін речовин шаленої інтенсивності – і кисень, вступаючи в метаболізм, утворює так звані активні форми, ширше відомі як вільні радикали. У мозку є багато ненасичених жирних кислот, які легко піддаються окисленню – приєднується кисень і утворюються вільні радикали. Ми виявили, що у мозку продуктів цього окислення утворюється відносно мало – так само, як в інших тканинах тіла. Дотепер цей феномен пояснити ми не можемо. Адже кисню в рази більше, субстрату дуже багато – а рівень окислених ліпідів такий же, як і в інших органах. Вільні радикали призводять до старіння мозку, пошкоджуючи його, як і все решта. Ми займаємося саме системами, які захищають від їх впливу».

Наразі на кафедрі вивчають мозок як єдине ціле, досліджують, як він старіє. На клітини його не ділять, адже це дуже складно. А от партнери по гранту в Німеччині за допомогою мікроскопії можуть бачити окремі клітини і вивчати процеси старіння на фізіологічному рівні.

«Щоб мозок та організм нормально працювали, потрібне якісне харчування, фізичне навантаження, а також середовище, яке стимулює роботу мозку. Має бути і трохи стресу, організм має стимулюватися і працювати розумово. Раніше це здавалось просто логічним, а протягом останніх років це довели експериментально і виміряли. Один зі способів уповільнити старіння –голодування. Це теж може бути одним із типів стресу. Наше суспільство сите, ми не голодуємо, а людина еволюційно пристосована до періодичного голодування. Наші предки, грубо кажучи, вполювали мамонта, наїлись, а потім могли тиждень чи два жити впроголодь», – пояснює професор.

Науковці ПНУ провели дослід із мишами: одну групу годували досхочу, а іншій давали на третину менше їжі. І друга група почувала себе краще! Наразі вони детально вивчають, чому саме це відбувається. За словами біохіміків, вже є певні знахідки, але це величезний пазл, показники якого треба скласти докупи.

«Сучасна біохімія як частина експериментальної біології – це експериментальне доведення, кількісна оцінка, розкриття молекулярних механізмів всіх тих логічних та зрозумілих речей, окремі з яких відомі людству давно. До прикладу, користь від голодування відома давно – ще з біблійних часів. Але це були лише описові речі, а зараз всі процеси вивчаються набагато детальніше, шукаємо причини на молекулярному рівні. У студентські часи я пройшов тест на запам’ятовування інформації. Згодом я пройшов цей же тест у сорок років. Виявилось, що моя здатність запам’ятовувати незв’язну інформацію знизилась у півтора-два рази, але при цьому істотно покращилась здатність запам’ятовувати профільні дані. Розумієте, ми працюємо, наприклад, з білками. І величезною дурницею буде сказати «мені не треба нічого зубрити, все є у комп’ютері». Ну не може біохімік не знати формул амінокислот, які входять до складу білків, чи формули нуклеотидів, з яких складаються нуклеїнові кислоти!» – ділиться думками Володимир Лущак.

Українська наука: європейські гранти, американське обладнання

Як розвивається українська наука в сучасних умовах, як вона виживає? Не завдяки, а всупереч ситуації, яка існує, запевняє Володимир Лущак.

«До прикладу, зараз ми за програмою Instrumental Access 2017 отримали обладнання на 150 тисяч доларів зі Сполучених Штатів Америки. Це центрифуги, мікроскопи, низькотемпературний холодильник, спектрофотометри і ще багато дрібніших речей для біохімічної лабораторії. Наша співробітниця Уляна Джаман вийшла на організацію Seeding Labs, яка збирає і перевіряє обладнання фірм, які можуть собі дозволити комусь його подарувати. За послуги і доставку ми заплатили 25 тисяч доларів. Це також величезні гроші для української науки, але їх вдалось зібрати завдяки зусиллям наших колег з багатьох країн, а з України пожертвувала тільки одна наша випускниця). Доклалась і обласна влада – виділили на це 300 тисяч гривень. Такий проект було реалізовано вперше в Україні. Ключовою фігурою тут була наша співробітниця Уляна Джаман, яка певний час працювала у США», – ділиться радісною звісткою професор.

Те фінансування, яке наука отримує в Україні – абсолютний мізер. Щоб працювати, науковці переважно знаходять спільні гранти. Не стали винятком і біохіміки ПНУ – вони подалися на німецький грант у сфері старіння мозку. Допомогла їм у цьому Ольга Гаращук – виходець з України, яка є професором у німецькому місті Тюбінгем. На три роки кафедра біохімії та біотехнології ПНУ отримала ресурсів на 83 тисячі євро!

Щоправда, з переказом грошей в Україну є бюрократичні проблеми, тож всі гроші залишаються в Німеччині, там купується потрібне обладнання та реактиви, які надсилаються в Україну. Добре, що в цьому випадку немає законодавчих митних перешкод. Зокрема, для дослідження мозку використовується електрохімічний прилад, який вимірює споживання кисню за допомогою платинового електрода. Такий метод багато чого може пояснити у роботі мозку, кажуть науковці.

Втім, навіть попри такі непрості умови роботи, франківські науковці мають чим похвалитися.

«Ми пишемо книжки і статті, фактично, тільки англійською і переважно в закордонні видання, – описує здобутки професор Володимир Лущак. – Хтось мені каже, що я не патріот, але я патріот, ось моя каска з Майдану. Втім, суть не в цьому – адже ми несемо прапор України у світову науку, і це дуже важливо, бо про нас дізнаються як про представників України! Одна з наших статей вийшла у впливовому журналі Brain Research, імпакт-фактор якого – 2,6. Зараз ми надрукували статтю про старіння мозку в найсоліднішому журналі про старіння – Ageing Research Reviews, з імпакт-фактором – 7,45. Ця цифра означає впливовість видання на наукове середовище, і середнє її значення серед наукових видань – одиниця. Сенсу друкуватись в українських виданнях практично немає. Ми вибираємо сильних партнерів, від якихось можемо щось отримати і чомусь навчитися. І ми не йдемо у світ жебракувати з порожніми руками – ми співпрацюємо як рівні. Зараз ми як біохіміки ставимо досліди на мишах у Франківську. Через кілька тижнів поїдемо у Німеччину – дивитись, як там фізіологи проводять свої досліди, і визначати свої біохімічні параметри».

Дуальна освіта, або набивання шишок

Викладачі кафедри біохімії та біотехнології багато їздять по Європі – втім, якщо когось із них немає, то йому обов’язково знаходять тимчасову заміну, адже студент не повинен страждати. Це основне правило – студенти тут головні, на кафедрі діє студентоцентрична модель освіти. Студенти вже з першого курсу можуть бути дотичними до науки.

«Якщо студент нормально вчиться, він має право працювати в лабораторії. Спочатку були заперечення від старших колег – мовляв, якщо студент працюватиме в лабораторії, він вчитиметься гірше. Насправді цього не сталось – практика ще нікому не завадила, а працювати в лабораторії біохімік повинен уміти. У нас на кафедрі втілена в життя своєрідна дуальна освіта. Першокурсники миють посуд, адже якщо пробірки будуть брудні, замість результатів вийде казна-що. А далі вони підростають, набираються досвіду, роблять все складніші і складніші речі і до закінчення університету мають реальні шанси стати співавторами статті у міжнародному журналі. Це унікально, такого в Україні фактично більше ніде немає», – зазначає завідувач кафедри.

Студентів вчать не лише бути добрими науковцями, а й вирішувати прості життєві проблеми. Вони отримують завдання і виконують їх, як уміють.

«Звичайно, при цьому іноді допускаються помилки, але на власних помилках вчитись таки найпростіше, цей досвід не забудеш. От треба було зробити корок до посудини з рідким азотом. Кажуть мені – а як зробити? Відповідаю – не знаю, візьміть і зробіть самі. Звичайно, я знаю, як все це робиться, і знаю, де вони допустять помилку. І саме її студенти якраз і зробили – приклеїли кришку до пінопласту клеєм. А температура рідкого азоту дуже низька – відповідно, вона відламалась. Тепер вони точно знатимуть, що потрібно прикрутити шурупом – адже здобули це знання самостійно», – розповідає Володимир Лущак.

Етика дослідів на тваринах

Іноді в лабораторії проводяться досліди на дрозофілі – маленькій мушці, геномом якої можна легко маніпулювати. Науковців ПНУ цікавить потрапляння глюкози в мозок – і на дрозофілі вони можуть вимкнути або ввімкнути цей механізм постачання. Дрозофіла важить один міліграм, а її мозок – десь 10% від цієї маси. І на кафедрі вміють його виділяти, більше того, студенти вміють препарувати навіть кишечник дрозофіли.

Але роботи, пов’язані зі старінням мозку, проводяться в основному на мишах. Між тим у Європі зараз набирає обертів рух противників проведення дослідів на тваринах.

«Є така наука, як біоетика, і на загал вона є правильною, – зазначає Володимир Лущак. – Але є й багато випадків, коли з цим перегинають. Скажімо так, майже всі їдять м’ясо, але багато хто з них при цьому кричить: «Ви різники, погані, бо ви вбиваєте тварин». Такий от дуалізм думок.  А певна етика завжди є, навіть у забиванні свиней, до прикладу. Миша не має бути налякана, вона має мінімально страждати, якщо тварина пищить-верещить – це гріх перед Богом. Тварина завжди відчуває себе комфортно, а якщо є потреба її забити – ми робимо це безболісно і швидко».

Частина працівників кафедри пройшла для цього спеціальні курси у Польщі та Швеції і мають тепер сертифікати для роботи з тваринами відповідно до сучасних вимог біоетики.

«Насправді це все правильно, я не бачу необхідності вбивати живих істот, щоб хтось ходив у норковій шубі. Звичайно, наука – це інше. Але і ми ніколи не забиваємо тварину без потреби в цьому – якщо можемо отримати надійний результат без цього, то не використовуємо мишей. Є можливість замінити модель – у деяких питаннях працюємо на дрозофілі. А якось до мене зайшов один професор і почав говорити про бідних мишок, які страждають і на яких ми ставимо досліди. Я йому на це кажу – добре, пане професоре, а тепер я вам скажу, що ці мишки «вміють» виробляти антитіла, які використовуються в імуноферментному аналізі, тобто в розпізнаванні збудника хвороби у клінічній лабораторії. І, не дай Боже, у вас захворіє внук – ви прийдете в лабораторію, а там за допомогою антитіл, які виробила мишка, зробили набір і розпізнали його хворобу. З таким аргументом він погодився. Хоча мишку все одно шкода».

Ми завжди мусимо робити вибір, і кожен робить його по-своєму. На кафедрі біохімії та біотехнології ПНУ його зробили однозначно – на користь її величності Науки і підготовки молодих науковців міжнародного класу.

Тарас ВОЛОШИН