Эрик Ричард Кандель ( нем. [ˈkandəl] ; урождённый Эрих Ричард Кандель, [2] 7 ноября 1929 [ 3] ) — американский врач австрийского происхождения [3] , специализирующийся на психиатрии , нейробиолог и профессор биохимии и биофизики в Колледже врачей и хирургов Колумбийского университета . Он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине 2000 года за свои исследования физиологических основ хранения памяти в нейронах . Он разделил премию с Арвидом Карлссоном и Полом Грингардом .
С 1984 по 2022 год Кандел был старшим исследователем в Медицинском институте Говарда Хьюза . [4] В 1975 году он был директором-основателем Центра нейробиологии и поведения, [5] который сейчас является кафедрой нейронауки в Колумбийском университете. [6] В настоящее время он входит в состав Научного совета Фонда исследований мозга и поведения . Популярный отчет Кандела, описывающий его жизнь и исследования, « В поисках памяти: возникновение новой науки о разуме » [7] был удостоен в 2006 году книжной премии Los Angeles Times в области науки и технологий.
Мать Эрика, Шарлотта Зимельс, родилась в 1897 году в Коломые , Покутье (современная Украина ). Она происходила из семьи ашкеназских евреев . В то время Коломыя была частью 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 , Австрия , где они встретились и поженились в 1923 году.
Эрик Кандель родился 7 ноября 1929 года в Вене. Вскоре после этого отец Эрика открыл магазин игрушек. Хотя семья была полностью ассимилирована и аккультурирована, она чувствовала нацистскую опасность и, в отличие от других, покинула Австрию после того, как страна была аннексирована Германией в марте 1938 года с большими затратами. В результате арианизации ( Arisierung ) нападения на евреев усилились, а еврейское имущество конфисковывалось. Когда Эрику было 9 лет, он и его брат Людвиг, 14 лет, сели на корабль Gerolstein в Антверпене, Бельгия , и присоединились к своему дяде в Бруклине 11 мая 1939 года, чтобы позже за ними последовали его родители. [8]
Приехав в Соединенные Штаты и поселившись в Бруклине, Кандел обучался у своего деда иудаике и был принят в ешиву Флэтбуша , которую окончил в 1944 году. Он учился в средней школе Эразмус Холл в Бруклине , входящей в школьную систему Нью-Йорка . [9]
Специальностью Канделя в Гарварде была история и литература. Он написал дипломную работу с отличием на тему «Отношение к национал-социализму трех немецких писателей: Карла Цукмайера , Ганса Кароссы и Эрнста Юнгера ». Во время учебы в Гарварде, где психология доминировала благодаря работам Б. Ф. Скиннера , Кандель заинтересовался обучением и памятью . Однако, в то время как Скиннер отстаивал строгое разделение психологии как собственного уровня дискурса от биологических соображений, таких как неврология, работа Канделя по сути сосредоточена на объяснении взаимосвязей между психологией и неврологией.
Мир нейронауки открылся для Канделя в результате внезапной кончины его любимого учителя литературы того времени Карла Фиетора в 1951 году, из-за чего расписание Канделя на следующий семестр в Гарварде было опустошено, а также из-за чувства «глубокой личной утраты» из-за смерти Фиетора. [10] Примерно в то же время Кандель познакомился с Анной Крис, родители которой Эрнст Крис и Марианна Ри были психоаналитиками из венского кружка Зигмунда Фрейда . Фрейд был пионером в раскрытии важности бессознательных нейронных процессов, и его мысли лежат в основе интереса Канделя к биологии мотивации и бессознательной и сознательной памяти. [11] Кандель изменил свой курс и начал свою программу доктора медицины в Нью-Йоркском университете в 1952 году.
В 1952 году он поступил в Медицинскую школу Нью-Йоркского университета . К моменту окончания университета он был твердо заинтересован в биологических основах разума. В это время он встретил свою будущую жену Дениз Бистрин . Кандел впервые познакомился с исследованиями в лаборатории Гарри Грундфеста в течение шести месяцев в 1955-56 годах в Колумбийском университете. [12] Грундфест был известен тем, что использовал осциллограф для демонстрации того, что скорость проводимости во время потенциала действия зависит от диаметра аксона . Исследователи, с которыми взаимодействовал Кандел, размышляли над техническими проблемами внутриклеточной записи электрической активности относительно небольших нейронов мозга позвоночных.
Начав свою нейробиологическую работу в сложных дебрях электрофизиологии коры головного мозга , Кандел был впечатлен прогрессом, достигнутым Стивеном Куффлером с использованием гораздо более экспериментально доступной системы: нейронов, выделенных из морских беспозвоночных . Узнав о работе Куффлера в 1955 году, Кандел окончил медицинскую школу и узнал от Стэнли Крейна, как изготавливать микроэлектроды , которые можно было бы использовать 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 Кандел присоединился к Лаборатории нейрофизиологии в Национальном институте здравоохранения США в 1957 году, Уильям Бичер Сковилл и Бренда Милнер незадолго до этого описали пациента HM , который потерял способность формировать новые воспоминания после удаления гиппокампа . Кандел взял на себя задачу проведения электрофизиологических записей с пирамидальных нейронов гиппокампа . Работая с Олденом Спенсером, он нашел электрофизиологические доказательства потенциалов действия в дендритных деревьях нейронов гиппокампа. [13] Команда также заметила спонтанную пейсмекерную активность этих нейронов, а также сильное рецидивирующее торможение в гиппокампе. Они предоставили первые внутриклеточные записи электрической активности, лежащей в основе эпилептического спайка (внутриклеточный пароксизмальный деполяризующий сдвиг ) и эпилептических пробегов спайков (внутриклеточная устойчивая деполяризация). Но, что касается памяти, в общих электрофизиологических свойствах нейронов гиппокампа не было ничего, что указывало бы на то, почему гиппокамп был особенным для хранения явной памяти.
Кандель начал понимать, что хранение памяти должно зависеть от изменений в синаптических связях между нейронами и что сложная связь гиппокампа не обеспечивает наилучшей системы для изучения детальной функции синапсов. Кандель знал, что сравнительные исследования поведения, такие как исследования Конрада Лоренца , Нико Тинбергена и Карла фон Фриша , показали, что простые формы обучения были обнаружены даже у очень простых животных. Кандель считал, что было бы продуктивно выбрать простую модель животного , которая облегчила бы электрофизиологический анализ синаптических изменений, связанных с обучением и хранением памяти. Он считал, что, в конечном счете, результаты будут применимы к людям. Это решение было не без риска: многие ведущие биологи и психологи считали, что ничего полезного нельзя узнать о человеческой памяти, изучая физиологию беспозвоночных. [14]
В 1962 году, после окончания резидентуры по психиатрии, Кандель отправился в Париж, чтобы узнать больше о морском моллюске Aplysia californica у Ладислава Тауца . Кандель понял, что простые формы обучения, такие как привыкание, сенсибилизация, классическое обусловливание и оперантное обусловливание, можно легко изучать с помощью ганглиев, выделенных из Aplysia . «При регистрации поведения одной клетки в ганглии один нервный аксонный путь к ганглию можно было стимулировать слабо электрически как условный [тактильный] стимул, в то время как другой путь стимулировался как безусловный [болевой] стимул, следуя точному протоколу, используемому для классического обусловливания с естественными стимулами у интактных животных». [ необходима цитата ] Электрофизиологические изменения, возникающие в результате комбинированных стимулов, затем можно было проследить до определенных синапсов. В 1965 году Кандель опубликовал свои первые результаты, включая форму пресинаптической потенциации , которая, казалось, соответствовала простой форме обучения.
Кандел занял должность на кафедрах 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 протоколы для демонстрации простых форм обучения неповрежденной аплизией . В частности, исследователи показали, что ныне известный рефлекс отдергивания жабр , с помощью которого слизень защищает свою нежную жаберную ткань от опасности, был чувствителен как к привыканию, так и к сенсибилизации. К 1971 году к исследовательской группе присоединился Том Кэрью и помог расширить работу от исследований, ограниченных кратковременной памятью, до экспериментов, которые включали физиологические процессы, необходимые для долговременной памяти .
К 1981 году члены лаборатории, включая Терри Уолтерса, Тома Абрамса и Роберта Хокинса, смогли расширить систему Aplysia на изучение классического обусловливания , открытие, которое помогло закрыть очевидный разрыв между простыми формами обучения, часто связанными с беспозвоночными, и более сложными типами обучения, чаще распознаваемыми у позвоночных. [15] Наряду с фундаментальными поведенческими исследованиями, другие работы в лаборатории отслеживали нейронные цепи сенсорных нейронов , интернейронов и двигательных нейронов, участвующих в усвоенном поведении. Это позволило проанализировать специфические синаптические связи, которые изменяются при обучении у интактных животных. Результаты из лаборатории Кандела предоставили веские доказательства механистической основы обучения как «изменения функциональной эффективности ранее существовавших возбуждающих связей». [ требуется цитата ] Получение Канделом Нобелевской премии по физиологии и медицине 2000 года стало результатом его работы с Aplysia над биологическими механизмами хранения памяти. [15]
Начиная с 1966 года Джеймс Шварц сотрудничал с Канделом в биохимическом анализе изменений в нейронах, связанных с обучением и хранением памяти. К этому времени было известно, что долговременная память, в отличие от кратковременной, включает синтез новых белков. К 1972 году у них были доказательства того, что молекула вторичного посредника циклического АМФ (цАМФ) вырабатывается в ганглиях Aplysia в условиях, которые вызывают формирование кратковременной памяти ( сенсибилизацию ). В 1974 году Кандел перевел свою лабораторию в Колумбийский университет и стал директором-основателем Центра нейробиологии и поведения. Вскоре было обнаружено, что нейромедиатор серотонин , действующий для выработки вторичного посредника цАМФ, участвует в молекулярной основе сенсибилизации рефлекса втягивания жабр. К 1980 году сотрудничество с Полом Грингардом привело к демонстрации того, что цАМФ-зависимая протеинкиназа , также известная как протеинкиназа А (PKA), действует в этом биохимическом пути в ответ на повышенные уровни цАМФ. Стивен Сигельбаум идентифицировал калиевый канал, который может регулироваться PKA, связывая эффекты серотонина с измененной синаптической электрофизиологией.
В 1983 году Кандел помог сформировать Медицинский исследовательский институт Говарда Хьюза в Колумбии, посвященный молекулярной нейронауке. Затем лаборатория Кандела стремилась идентифицировать белки, которые должны были быть синтезированы для преобразования кратковременных воспоминаний в долговременные воспоминания. Одной из ядерных целей для PKA является белок транскрипционного контроля CREB (белок, связывающий элемент ответа цАМФ). [16] 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 числа синаптических связей. Таким образом, кратковременная память была связана с функциональными изменениями в существующих синапсах, в то время как долговременная память была связана с изменением числа синаптических связей.
Некоторые из синаптических изменений, наблюдаемых лабораторией Кандела, дают примеры теории Хебба . В одной статье описывается роль обучения Хебба в рефлексе сифона-оттягивания Aplysia . [17]
Лаборатория Кандела также провела важные эксперименты с использованием трансгенных мышей в качестве системы для исследования молекулярной основы хранения памяти в гиппокампе позвоночных. [18] [19] [20] Первоначальная идея Кандела о том, что механизмы обучения будут сохранены у всех животных, была подтверждена. Нейротрансмиттеры , системы вторичных мессенджеров, протеинкиназы , ионные каналы и факторы транскрипции, такие как CREB, были подтверждены для функционирования в обучении и хранении памяти как позвоночных, так и беспозвоночных. [21] [22]
С 1974 года Кандел активно вносит вклад в науку в качестве члена Отделения нейробиологии и поведения на кафедре психиатрии Колумбийского университета. В 2008 году он и Даниэла Поллак обнаружили, что обусловливание мышей ассоциировать определенный шум с защитой от вреда, поведение, называемое «выученная безопасность», производит поведенческий антидепрессантный эффект, сравнимый с эффектом лекарств. Это открытие, опубликованное в Neuron [23] , может дать информацию для дальнейших исследований клеточного взаимодействия между антидепрессантами и поведенческими методами лечения.
Кандел также хорошо известен учебниками, которые он помог написать, такими как Principles of Neural Science . [24] Впервые опубликованная в 1981 году и сейчас находящаяся в шестом издании, книга часто используется в качестве учебного и справочного текста в медицинских школах, а также в программах бакалавриата и магистратуры. Кандел является членом Национальной академии наук с 1974 года. [25]
С 1974 года он также работает в Колумбийском университете и проживает в Нью-Йорке .
Когда Кандель получил Нобелевскую премию в 2000 году, первоначально СМИ сообщили об «австрийском» лауреате Нобелевской премии, формулируя, что Кандель нашел «типично венского: очень оппортунистического, очень неискреннего, несколько лицемерного». Он также сказал, что это «конечно, не австрийская Нобелевская премия, это была еврейско-американская Нобелевская премия». После этого ему позвонил тогдашний президент Австрии Томас Клестиль и спросил: «Как мы можем все исправить?» Кандель сказал, что во-первых, Doktor-Karl-Lueger-Ring следует переименовать; Карл Люгер был антисемитским мэром Вены, на которого ссылался Гитлер в «Майн Кампф» . В конечном итоге улица была переименована в 2012 году в Universitätsring. [31] Во-вторых, он хотел, чтобы еврейское интеллектуальное сообщество вернулось в Вену, со стипендиями для еврейских студентов и исследователей. [32] Он также предложил провести симпозиум на тему ответа Австрии нацизму, [33] который в то время был крайне необходим. [34] С тех пор Кандель принял почетное гражданство Вены и участвует в академической и культурной жизни своего родного города, [35] подобно Карлу Джерасси . Книга Канделя 2012 года « Эпоха прозрения» — как выражено в ее подзаголовке « Поиск понимания бессознательного в искусстве, разуме и мозге с Вены 1900 года до наших дней» [36] — представляет собой широкомасштабную историческую попытку поместить Вену в корень культурного модернизма, сосредоточившись на личных взаимосвязях между врачами, такими как Карл фон Рокитанский , Эмиль Цукеркандль , Зигмунд Фрейд , с такими художниками, как Густав Климт , Эгон Шиле и Оскар Кокошка , и писателем Артуром Шницлером , все из которых так или иначе имели дело с «бессознательным» и, как утверждает Кандель, влияли друг на друга в тесном салоне Берты Цукеркандль и связанных с этим событиях. [37]
Открытия Кандела показали, что простая модель на животных может дать непревзойденное понимание тайн человеческого состояния.
