Введение
Американский нейропсихиатр Эрик Ричард Кандель (урождённый Эрих Рихард Кандель, 7 ноября 1929 года) — австрийский ученый, получивший премию Los Angeles Times Book Prize за науку и технологии в 2006 году.
Eric Richard Kandel (; born Erich Richard Kandel, November 7, 1929) is an Austrian born American was awarded the 2006 Los Angeles Times Book Prize for Science and Technology.
Ранние годы
Мать Эрика, Шарлотта Зимельс, родилась в 1897 году в Коломые, Покутье (современная Украина). Она происходила из ашкеназской еврейской семьи. В то время Коломыя входила в состав Австро-Венгрии. Его отец, Герман Кандель, родился в 1898 году в Олеско, Галиция (тогда часть Австро-Венгрии). В начале Первой мировой войны его родители переехали в Вену, где они познакомились и поженились в 1923 году. Эрик Кандель родился 7 ноября 1929 года в Вене. Вскоре после этого отец Эрика открыл магазин игрушек. Однако, несмотря на полную ассимиляцию и аккультурацию, они покинули Австрию после аннексии страны Германией в марте 1938 года. В результате арийства (Arisierung) нападения на евреев участились, а еврейское имущество конфисковывалось. Когда Эрику было 9 лет, он и его 14-летний брат Людвиг сели на корабль "Герольштейн" в Антверпене (Бельгия) и 11 мая 1939 года присоединились к дяде в Бруклине, а затем к ним присоединились и родители. По прибытии в Соединенные Штаты и поселившись в Бруклине, Кандель получал уроки иудаики от своего деда и был принят в Йешиву Флатбуш, которую окончил в 1944 году. Он учился в средней школе Эразма Холла в Бруклине, в системе образования Нью-Йорка. В Гарварде Кандель изучал историю и литературу. Его дипломная работа была посвящена теме "Отношение к национал-социализму трех немецких писателей: Карла Цукмайера, Ганса Каросса и Эрнста Юнгера". Обучаясь в Гарварде, где психологией доминировали работы Б. Ф. Скиннера, Кандель заинтересовался изучением процессов обучения и памяти. Однако, в то время как Скиннер отстаивал строгое разделение психологии как самостоятельной области знания от биологических аспектов, таких как неврология, работа Канделя по сути направлена на объяснение взаимосвязи между психологией и неврологией. Мир нейробиологии открылся для Канделя, когда он познакомился с Анной Крис, чьи родители, Эрнст Крис и Марианна Ри, были психоаналитиками. Зигмунд Фрейд, пионер в исследовании важности бессознательных нервных процессов, стал основой интереса Канделя к биологии мотивации, а также бессознательной и сознательной памяти.
Медицинская школа и ранние исследования
В 1952 году он начал обучение в медицинской школе Нью-Йоркского университета. К окончанию университета он проявил устойчивый интерес к биологическим основам психики. В это время он встретил свою будущую жену, Дениз Бистрин. Кандель впервые получил опыт исследовательской работы в лаборатории Гарри Грундфеста в Колумбийском университете. Грундфест был известен использованием осциллоскопа для демонстрации того, что скорость проведения импульса во время потенциала действия зависит от диаметра аксона. Исследователи, с которыми взаимодействовал Кандель, размышляли о технических сложностях внутриклеточных записей электрической активности относительно небольших нейронов мозга позвоночных. Начав свою нейробиологическую работу в непроходимых зарослях электрофизиологии коры головного мозга, Кандель был впечатлен прогрессом, достигнутым Стифеном Кэффлером, использовавшим гораздо более доступную для экспериментов систему: нейроны, изолированные из морских беспозвоночных. После того, как в 1955 году он узнал о работе Кэффлера, Кандель окончил медицинскую школу и научился у Стэнли Крейна изготавливать микроэлектроды для внутриклеточной регистрации гигантских аксонов раков. Карл Лэшли, известный американский нейропсихолог, пытался, но не смог определить анатомическое место хранения памяти в коре головного мозга. Когда в 1957 году Кандель присоединился к Лаборатории нейрофизиологии в Национальных институтах здоровья США, Уильям Бичер Сковилл и Бренда Милнер недавно описали пациента HM, который потерял способность формировать новые воспоминания после удаления гиппокампа. Кандель взялся за выполнение электрофизиологических записей с пирамидальных нейронов гиппокампа. Работая с Олденом Спенсером, он обнаружил электрофизиологические доказательства потенциалов действия в дендритных деревьях нейронов гиппокампа. Команда также заметила спонтанную, напоминающую кардиостимулятор, активность этих нейронов, а также выраженное рекуррентное торможение в гиппокампе. Они предоставили первые внутриклеточные записи электрической активности, лежащей в основе эпилептического всплеска (внутриклеточный пароксизмальный деполяризующий сдвиг) и эпилептических разрядов (внутриклеточная устойчивая деполяризация). Однако, что касается памяти, в общих электрофизиологических свойствах нейронов гиппокампа не было ничего, что указывало бы на особую роль гиппокампа в хранении долговременной памяти. Кандель начал понимать, что хранение памяти должно опираться на изменения в синаптических связях между нейронами и что сложная организация гиппокампа не является оптимальной системой для изучения детальной функции синапсов. Кандель знал, что сравнительные исследования поведения, проведенные Конрадом Лоренцем, Нико Тинбергеном и Карлом фон Фришем, показали, что простые формы обучения встречаются даже у очень простых животных. Кандель считал, что будет продуктивно выбрать простую модель животного, которая облегчит электрофизиологический анализ синаптических изменений, связанных с обучением и хранением памяти. Он полагал, что в конечном итоге результаты окажутся применимыми к человеку. Это решение было сопряжено с риском: многие опытные биологи и психологи считали, что ничего полезного о человеческой памяти нельзя узнать, изучая физиологию беспозвоночных. В 1962 году, после окончания ординатуры по психиатрии, Кандель отправился в Париж, чтобы изучить морского моллюска Aplysia californica у Ладислава Таука. Кандель понял, что простые формы обучения, такие как привыкание, сенсибилизация, классическое и оперантное обусловливание, можно легко изучать на изолированных ганглиях аплизии. "Во время регистрации активности одной клетки в ганглии один нервный аксонный путь к ганглию можно было слабо электрически стимулировать в качестве условного [тактильного] стимула, а другой путь – в качестве безусловного [болезненного] стимула, следуя точному протоколу, используемому для классического обусловливания с использованием естественных стимулов у живых животных". Электрофизиологические изменения, вызванные комбинированными стимулами, можно было отследить до конкретных синапсов. В 1965 году Кандель опубликовал свои первые результаты, включая форму пресинаптической потенциации, которая, казалось, соответствовала простой форме обучения.
Член факультета Медицинской школы Нью-Йоркского университета
Кандель занял должность в отделениях физиологии и психиатрии в Медицинской школе Нью-Йоркского университета, в конечном итоге сформировав отделение нейробиологии и поведения. Работая с Ирвингом Купферманом и Гарольдом Пинскером, он разработал методики для демонстрации простых форм обучения на цельных экземплярах Aplysia. В частности, исследователи показали, что хорошо известный рефлекс отдержки жабр, посредством которого слизень защищает свою нежную жаберную ткань от опасности, чувствителен как к привыканию, так и к сенсибилизации. К 1971 году Том Кэрью присоединился к исследовательской группе и помог расширить работу от изучения, ограниченного кратковременной памятью, до экспериментов, включающих физиологические процессы, необходимые для долговременной памяти. К 1981 году члены лаборатории, включая Терри Уолтерса, Тома Абрамса и Роберта Хокинса, смогли применить систему Aplysia к изучению классического обусловливания, что помогло преодолеть кажущийся разрыв между простыми формами обучения, часто ассоциируемыми с беспозвоночными, и более сложными типами обучения, чаще наблюдаемыми у позвоночных. Наряду с фундаментальными поведенческими исследованиями, в лаборатории также изучались нейронные цепи сенсорных нейронов, интернейронов и моторных нейронов, участвующих в приобретенном поведении. Это позволило проанализировать специфические синаптические связи, которые модифицируются в процессе обучения у живых животных. Результаты, полученные в лаборатории Канделя, предоставили убедительные доказательства механистической основы обучения как «изменения функциональной эффективности ранее существовавших возбуждающих связей». Получение Канделем Нобелевской премии по физиологии и медицине в 2000 году стало результатом его работы с Aplysia, посвященной биологическим механизмам хранения памяти. В сотрудничестве с Дэвидом Гланцманом и Крейгом Бейли Кандел идентифицировал CREB как белок, участвующий в долговременном хранении памяти. Одним из результатов активации CREB является увеличение количества синаптических связей. Таким образом, кратковременная память была связана с функциональными изменениями в существующих синапсах, а долговременная память – с изменением числа синаптических связей.
Экспериментальная поддержка обучения хеббианскому языку
Некоторые из синаптических изменений, наблюдаемых в лаборатории Канделя, служат примерами теории Хебба. В одной из статей описывается роль хеббианского обучения в рефлексе отдергивания сифона у Аплизии. Лаборатория Канделя также провела важные эксперименты с использованием трансгенных мышей как модели для изучения молекулярных основ хранения памяти в гиппокампе позвоночных. Первоначальная идея Канделя о том, что механизмы обучения консервативны для всех животных, получила подтверждение. Нейротрансмиттеры, системы вторичных посредников, протеинкиназы, ионные каналы и факторы транскрипции, такие как CREB, были подтверждены в своей функции как в обучении и запоминании у позвоночных, так и у беспозвоночных.
Продолжение работы в Колумбийском университете
С 1974 года Кандель активно вносит вклад в науку как член Отдела нейробиологии и поведения при Департаменте психиатрии Колумбийского университета. В 2008 году он и Даниэла Поллак обнаружили, что выработка у мышей условного рефлекса, связывающего определенный шум с безопасностью, поведение, получившее название "наученная безопасность", оказывает поведенческий антидепрессивный эффект, сопоставимый с эффектом медикаментов. Это открытие, опубликованное в журнале Neuron, может послужить основой для дальнейших исследований клеточных взаимодействий между антидепрессантами и поведенческой терапией. Кандель также широко известен учебниками, в создании которых он принимал участие, в частности, "Принципы нейронауки". Впервые опубликованная в 1981 году и в настоящее время находящаяся в шестом издании, эта книга часто используется в качестве учебного и справочного пособия в медицинских вузах, а также в программах бакалавриата и магистратуры. Кандель является членом Национальной академии наук с 1974 года. Он также работает в Колумбийском университете с 1974 года и проживает в Нью-Йорке.
Известные бывшие сотрудники его лаборатории
Джеймс Ш. Шварц 1964–1972: соавтор влиятельного учебника «Принципы нейронауки». Джон Х. (Джек) Бирн 1970–1975: профессор и директор Научно-исследовательского центра нейробиологии в Центре медицинских наук Университета Техаса (Мекговернская медицинская школа); основатель и редактор научного журнала «Обучение и память». Том Кэрью 1970–1983: профессор и декан факультета искусств и наук Нью-Йоркского университета, Центр нейронауки. Бывший президент Общества нейронаук. Эдгар Т. Уолтерс 1974–1980: профессор медицинской школы Техасского центра медицинских наук в Хьюстоне. Келси К. Мартин 1992–1999: декан Медицинской школы имени Дэвида Геффена при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA) и профессор кафедр биологической химии, психиатрии и биоповеденческих наук.
Современные взгляды на Вену
Когда Кандель получил Нобелевскую премию в 2000 году, в Вене заявили, что он – "австриец", что он сам счел "типично венским: очень оппортунистичным, очень двуличным, в некоторой степени лицемерным". Он также сказал, что это "безусловно не австрийский Нобель, а еврейско-американский Нобель". После этого ему позвонил тогдашний президент Австрии Томас Клестиль и спросил: "Как мы можем исправить это?" Кандель ответил, что, во-первых, необходимо переименовать кольцо доктора Карла Люгера; Карл Люгер был антисемитским мэром Вены, на которого ссылался Гитлер в "Mein Kampf". Улица была переименована в 2012 году. Во-вторых, он хотел возродить еврейское интеллектуальное сообщество в Вене, предоставив стипендии еврейским студентам и исследователям. Он также предложил провести симпозиум, посвященный реакции Австрии на нацизм. С тех пор Кандель принял почетное гражданство Вены и активно участвует в научной и культурной жизни своего родного города, подобно Карлу Джерасси. Книга Канделя 2012 года "Эпоха прозрения" – как следует из ее подзаголовка, "Поиск понимания бессознательного в искусстве, разуме и мозге, от Вены 1900 года до наших дней" – представляет собой масштабную историческую попытку установить Вену в качестве истока культурного модернизма.