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.

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.