Глава 4
Понять морских львов

Вконце 1987 года, в канун праздников, канадское здравоохранение столкнулось с эпидемией невиданных масштабов. Сотни людей наводняли приемные покои больниц. Они жаловались на тошноту и рвоту — логично было бы заподозрить некое пищевое отравление, но при этом у многих пациентов отмечалась спутанность сознания, а это для гастроэнтерита уже не характерно. Причем болезнь принимала серьезные формы. У нескольких пациентов дошло до припадков и комы. Четверо так и не очнулись и в течение недели скончались. А для тех, кто в конце концов вышел из комы, жизнь перестала быть прежней, поскольку они утратили способность формировать новые воспоминания.

С 4 ноября по 5 декабря 1987 года заболело сто семь человек. Источник заболевания власти вскоре определили: все больные незадолго до этого ели мидии. И все эти мидии были выловлены в устье реки на острове Принца Эдуарда, чуть севернее Новой Шотландии. Чтобы убедиться, что вспышка болезни действительно была вызвана мидиями, ученые ввели немного полученного из этих мидий экстракта мышам. Через десять минут мыши начали отчаянно чесаться. Затем у них возникли нарушения координации движений. Через час все они были мертвы.

Никаких экзогенных токсинов в мидиях не обнаружилось. Однако токсикологический анализ выявил высокий уровень домоевой кислоты. О домоевой кислоте тогда почти ничего не знали, но в химическом отношении она вела себя во многом похоже на нейромедиатор глутамат. Глутамат — самый распространенный из нейромедиаторов в мозге, он высвобождается одними нейронами и возбуждает другие. Избыток глутамата ведет к перевозбуждению и припадкам. Когда из нейронов хлещет глутамат, взрыв метаболизма буквально выжигает прилегающие к ним клетки. Домоевой кислоты для аналогичного разрушительного воздействия требуется совсем немного. А еще домоевая кислота устойчива к термообработке, поэтому сохранялась в мидиях даже после варки.

При вскрытии тел отравившихся особое внимание уделялось мозгу. Перед патологоанатомами предстала впечатляющая картина гибели клеток в медиальных отделах височных долей, включающих гиппокамп и миндалину. С тех самых пор, как пациент Г. M. после операции по избавлению от эпилепсии потерял способность формировать новые воспоминания, было известно, что нарушения в этой области вызывают серьезные расстройства памяти. Расстройство, с которым столкнулись монреальские врачи, было названо амнестическим отравлением моллюсками.

Вспышка заболевания представляла собой серьезную угрозу здоровью населения и могла привести к закрытию всего промысла моллюсков в Атлантике. Источник домоевой кислоты нужно было отыскать как можно быстрее, пока трагедия не повторилась.

Команда биологов рассредоточилась по всему острову Принца Эдуарда. Под руководством биолога Стивена Бейтса из Департамента рыболовства и океанических ресурсов Канады они брали пробы воды и образцы моллюсков из всех бухт, то есть с двадцати пяти отдельных участков. Мидии питаются фитопланктоном, поэтому биологи исследовали прежде всего поверхностные воды, где скапливаются водоросли. Бухты тралили мелкоячеистой частой сетью, а в устьях рек, куда нельзя было зайти на тральщике, набирали воду насосом. Биологи работали наперегонки со временем, потому что бухты могли вот-вот замерзнуть.

Скопление вредоносных мидий обнаружилось на восточном побережье острова, в окрестностях селения Кардиган. Если не считать повышенного до токсических уровней содержания домоевой кислоты в мидиях, единственным отличием этого участка оказалась высокая концентрация фитопланктона под названием псевдоницшия. Бейтс отвез пробы в лабораторию и высадил их. Как и следовало ожидать, при анализе культивированных образцов псевдоницшии выявилось зашкаливающе высокое содержание домоевой кислоты.

Таким образом, токсическую дозу домоевой кислоты пострадавшие получили из мидий, питавшихся этим самым планктоном. Чем было вызвано появление псевдоницшии, выяснить не удалось, но вскоре она так же внезапно исчезла. Коварная водоросль спровоцировала один из самых трагических случаев массового отравления людей моллюсками. Следующее подобное происшествие произошло в Монтерее в 1998 году, но теперь жертвами оказались не люди, а морские львы.

Фрэнсис Галлэнд работала ветеринаром в Центре реабилитации морских млекопитающих в калифорнийском Саусалито. Об отравлении мидиями в Канаде она в свое время слышала, но особого значения не придала, поскольку тогда пострадавшими оказались только люди. Вспомнить об этом случае Фрэнсис пришлось в конце весны 1998-го, на пятый год работы в центре. Именно тогда ее телефон раскалился от звонков.

Обычно в год через центр проходило несколько сотен морских львов и тюленей. Как правило, это были истощенные детеныши, которые попадали на реабилитацию летом, через какое-то время после появления на свет. В центре их откармливали и выпускали обратно в океан. Но предшествующая зима выдалась нелегкой — не из-за холода, а из-за Эль-Ниньо, и к маю, когда самки начали рожать, у Восточного побережья уже полгода аккумулировались теплые водные массы. Понянчив детенышей каких-нибудь семь — десять дней, матери отправились в море за рыбой. Но далеко они не уплыли. В сотне миль к югу, в заливе Монтерей, были отмечены массовые выбрасывания морских львов на берег, причем на этот раз речь шла вовсе не об истощенных детенышах. Это были взрослые самки. И, как сообщалось, вели они себя словно пьяные.

Смотреть на это было горько. Путаясь в ластах, они заваливались на бок. Выписывали странные петли головой. Пытались чесаться ластами, но никак не могли унять зуд. Самые безнадежные просто лежали, сотрясаемые дрожью.

К середине июня в центре Галлэнд оказались семьдесят взрослых морских львов, все из залива Монтерей. Пятьдесят четыре из этих семидесяти — взрослые самки, половина из которых беременные. Заметного истощения у этих животных не наблюдалось, но помимо них Галлэнд выхаживала истощенных тюленят, число которых к июню перевалило за три сотни.

Это была тяжелая битва. Галлэнд и сотрудники центра старались, как могли, помочь пострадавшим. Они ставили капельницы обезвоженным, не способным есть и пить из-за эпилептических припадков. Они накачивали морских львов валиумом и фенобарбиталом, чтобы снять судороги, которые у самых тяжелых становились непрерывными, переходя в эпилептический статус (эпистатус). Видеть такое у животного не менее страшно, чем у человека. Обычно эпистатус длится не больше десяти минут, но прекращение судорог означает, что в мозге наступило кислородное голодание. В этот момент мозг начинает распухать. Галлэнд пыталась остановить процесс, вводя пострадавшим ударные дозы стероидов, но помогало это редко, и вскоре у животных останавливалось дыхание. Сделанное беременным самкам УЗИ показывало, что у многих плод уже мертв. И поскольку это неизбежно должно было привести к инфицированию и гибели матери, Галлэнд приходилось вызывать искусственные роды, чтобы спасти самок.

Ничего подобного в предыдущей практике Галлэнд не случалось. К концу июня ей удалось спасти лишь двадцать два пострадавших из семидесяти. Из пятидесяти четырех самок выжили только двенадцать. Задавшись целью выяснить причину массовой гибели морских львов, Галлэнд начала медицинскую экспертизу, которой посвящала все свое свободное время в ближайшие два года.

Судороги указывали на некое нарушение в мозге. Исследуя мозг погибших морских львов, Галлэнд обнаружила повторяющуюся картину некроза тканей. В медиальном отделе височных долей, непосредственно вокруг гиппокампа, мозг был весь усеян крошечными дырами, словно сыр. Сперва Галлэнд заподозрила химическое воздействие. Но анализ спинномозговой жидкости погибших не выявил никаких следов свинца или ртути, выступавших типичными подозреваемыми в подобных случаях.

Значит, пора было переключаться на нетипичные. К счастью, залив Монтерей относится к самым строго контролируемым морским заказникам в Соединенных Штатах — и береговая охрана США, и Океанариум залива Монтерей много лет регулярно брали там пробы воды. Возможно, надеялась Галлэнд, где-то в этих пробах скрывается и смертельная улика.

Каждый год еще до наступления календарной весны солнце встает над заливом достаточно высоко, чтобы стимулировать рост планктона. Первое его цветение обычно приходится на начало апреля. Планктон служит основным источником питания для многих видов рыб и китов, поэтому любые изменения в планктоне дают цепную реакцию. В том году приход Эль-Ниньо повлек за собой непредвиденные последствия.

В апреле средняя температура в Монтерее обычно составляет 12 °С. В 1998 году она подскочила до 16 °С. Обычно апрель — месяц засушливый, дождей выпадает не больше 2,5 миллиметра. Но в первой половине апреля 1998 года дождь шел почти каждый день, и к концу месяца количество осадков составило 75 миллиметров, то есть в тридцать раз больше среднего.

Дождь повлиял на планктон больше, чем потепление. Фрэнсис Галлэнд пришла к выводу, что из-за дождей увеличился объем сельскохозяйственных стоков в залив. Эти стоки, насыщенные удобрениями, несли с собой огромное количество питательного азота, вызвавшего буйное цветение планктона. К концу апреля в пробах, взятых береговой охраной, обнаружились новые виды водорослей.

Псевдоницшия вернулась.

Увидев доклады о цветении псевдоницшии в заливе Монтерей, Галлэнд не сразу связала ее с морскими львами. Морские львы не едят планктон. И не обладают необходимой мелкой моторикой, чтобы питаться моллюсками, как, например, каланы, поэтому в данном случае, в отличие от происходившего на острове Принца Эдуарда, моллюски как источник отпадали. Морские львы едят рыбу — и в выборе не привередничают, поэтому Галлэнд начала с самых распространенных видов в местах трагедии — с анчоусов и сардин. Как и следовало ожидать, брюхо у них оказалось под завязку набито псевдоницшией, которая под электронным микроскопом напоминала осколки стекла. Как ни странно, у рыбы домоевая кислота из планктона сосредоточивалась только в кишечнике, но для морских львов это неважно, поскольку они съедали рыбу целиком, получая таким образом критическую дозу токсина.

Когда Галлэнд наконец увязала все это между собой, ее открытие произвело эффект разорвавшейся бомбы. Единственное различие между канадской трагедией и событиями в заливе Монтерей составлял носитель домоевой кислоты. И хотя катализатором послужил приход Эль-Ниньо, скорее всего, токсическое цветение было вызвано сельскохозяйственными стоками. До тех пор никто не связывал домоевую кислоту с массовой гибелью морских млекопитающих. В каком-то смысле можно считать везением, что Галлэнд обнаружила ее именно у калифорнийских морских львов. Их большая жизнеспособная популяция, насчитывающая около ста семидесяти пяти тысяч особей, отделалась малой кровью. Однако невозможно было предугадать, где псевдоницшия нанесет удар в следующий раз. На Гавайях, например, она могла полностью уничтожить всю крошечную популяцию белобрюхих тюленей, насчитывающую всего тысячу четыреста голов. После доклада Галлэнд встревоженная международная общественность принялась следить за прибрежными водами — и ради людей, и ради морских млекопитающих.

С каждым годом возвращение псевдоницшии в Калифорнию казалось все менее вероятным, и Галлэнд надеялась, что эта история осталась в прошлом. Но ее надежды не оправдались.

Залив Монтерей оказался эпицентром гибели морских львов не случайно. Его живописное побережье — это гребень величественного подводного каньона, уходящего в глубину почти на два километра. Перед бесстрашными аквалангистами почти у самого берега разверзается пропасть, о которой знают и морские львы: для них это удобное место охоты, где не надо заплывать далеко в море. Однако подобная конфигурация превращает залив в воронку, собирающую стоки с окрестных склонов.

Обилие и разнообразие морских форм жизни давало все основания разместить на берегу залива Монтерей океанологическую лабораторию. В 1965 году, когда Калифорнийский университет открывал филиал в Санта-Крузе, на северной оконечности залива, лаборатория уже входила в планы. Строительство началось в 1972 году после получения в дар участка, и в 1978 году Институт морских наук приступил к работе.

В задачи института входило всестороннее исследование морских форм жизни, однако в 1985 году Рон Шустерман учредил специальное отделение, занимающееся морскими львами и их филогенетическими родичами из группы ластоногих. Шустерман опроверг существовавшую прежде теорию, будто морские львы обладают способностью к эхолокации, как дельфины, и развернул на новой площадке амбициозную исследовательскую программу с целью выяснить, какие способности у морских львов все-таки имеются, включая любую гипотетическую возможность понимать речь. В то время рудиментарными способностями к языку наделяли только человекообразных обезьян, но Шустерману удалось в конце концов доказать, что морские львы понимают язык жестов. Бывшая его ученица Коллин Райхмут расширила программу исследований, приняла руководство лабораторией ластоногих после ухода Шустермана в 2003 году и заведует ею до сих пор.

Коллин Райхмут — воплощенное дружеское тепло и участие, при встрече и прощании она сердечно обнимается со всеми, на морской биологической конференции она нарасхват, и вокруг нее всегда толпа увлеченно слушающих студентов. Но за этой улыбчивостью и добродушием скрывается железная воля, с которой Райхмут руководит лабораторией ластоногих. На первом месте у Райхмут животные. Бывает, что в лаборатории одновременно содержатся морские львы, каланы и несколько видов тюленей — у каждого из животных собственный график ухода, включающий кормление и регулярный осмотр ветеринара. Высокоразвитый мозг ластоногих требует постоянной интеллектуальной стимуляции. Лаборатория функционирует круглые сутки без выходных, в ее штате — специалисты по поведению животных, ветеринары, исследователи, а также стажеры самых разных уровней подготовки. Никого из новичков к животным не допустят. Начнешь с самого низа, нарезки рыбы, и постепенно будешь продвигаться выше и выше, учась работать и взаимодействовать с животными.

Обычно Райхмут принимала стажеров на работу лишь после личного собеседования. Она знала, как важно отсеять обычных фанатов — с ластоногими это особенно актуально: сколько наивных сердец покорили их плавные изгибы и огромные выразительные глаза. Биологи называют такое свойство (сохранение у взрослой особи умилительных детских черт) неотенией, и против нее бывает невозможно устоять, особенно человеку с сильным материнским инстинктом. Однако обаяние неотении — это беда для серьезного ученого, поэтому Райхмут выставила плотные кордоны против сентиментальных студентов, норовящих очеловечивать животных.

Питер Кук почти ничем не напоминал типичного стажера лаборатории ластоногих. Образование у него было философское, а не биологическое или психологическое, как у большинства. Правда, его всегда интересовали исследования сознания у животных, но, с учетом строгих требований Райхмут, этого было мало. Чтобы повысить квалификацию, он год отучился по программе второго высшего образования на факультете психологии Колумбийского университета, а в свободное время работал в Нью-Йоркском аквариуме на Кони-Айленде, наблюдая за моржами. Эти наблюдения были для него тогда наилучшим возможным аналогом экспериментов с дикими животными, хотя тех моржей можно было назвать дикими лишь условно.

Завершив обучение в Колумбийском, Питер поступил в аспирантуру по специальности «психология» в Калифорнийский университет в Санта-Крузе. Теперь Райхмут не рисковала ничем, разве что получить очередного слепого обожателя ластоногих. Лаборатория относится к Институту морских наук, а с Питером пусть, если что, разбирается факультет психологии. Сработается с лабораторией — отлично. Не сработается — значит, будет искать себя на психологическом поприще. Вот с такими слегка расплывчатыми перспективами Питер и его жена Лила перебрались в 2007 году на Западное побережье.

В Санта-Крузе Питер и Лила устроились прекрасно. Из кампуса в лабораторию Питер мог ездить на велосипеде, в центре города на каждом шагу попадались вегетарианские рестораны, на рынке «Нью Лиф» торговали органическими фермерскими продуктами.

В коллектив лаборатории Питер, общительный и дружелюбный, вписался легко. Как и все остальные, он начал с низов — готовил корм для подопечных. Основы обучения животных он освоил быстро, несмотря на полное отсутствие предшествующего опыта, даже дрессировки собак.

Первые два года в Санта-Крузе пролетели стремительно. Все свободное от занятий на психологическом факультете время Питер проводил в лаборатории, постепенно продвигаясь по служебной лестнице. Ему было крайне важно научиться дрессировать морских львов, чтобы потом заставить их выполнять задания, с помощью которых предполагалось исследовать мыслительную деятельность.

В рамках работы над диссертацией Питеру предстояло протестировать память морских львов в лаборатории ластоногих. После массовой гибели животных в 1998 году было установлено, что нарушения в работе мозга морских львов вызвала домоевая кислота. Самые тяжелые случаи проявились припадками, но что происходило в менее тяжелых? Сказались ли каким-то образом нарушения, не выражавшиеся припадками? Ведь морской лев, перенесший воздействие токсина, все равно рискует погибнуть, например от истощения, поскольку разучится искать пищу. Или просто заблудится в море и утонет. Если гипотеза Питера верна, животные, подвергшиеся воздействию домоевой кислоты, должны были испытывать трудности при выполнении заданий, требующих запоминать местонахождение, даже если до припадков у этих животных дело не дошло. Умеренному воздействию домоевоей кислоты морские львы могли подвергаться в заливе и без Эль-Ниньо.

Поиски ответа на эти вопросы требовали серьезных усилий. Галлэнд, ставшая к тому времени старшим ветеринаром Центра реабилитации морских млекопитающих, должна была сообщать Питеру о поступлении пострадавших морских львов. Питеру предстояло забирать их после периода восстановления и перевозить в лабораторию Санта-Круза. Под руководством Райхмут он должен был учить этих диких животных выполнять задания на проверку функционирования памяти. Кроме того, чтобы изолировать результаты воздействия домоевой кислоты, Питеру требовалась контрольная группа — морские львы, поступившие в центр по другим причинам, не из-за отравления.

Домоевая кислота в организме надолго не задерживается. Она выводится с мочой и испражнениями за сорок восемь часов. Поэтому, если только животное не наелось токсичных анчоусов непосредственно перед поступлением в центр, сложно определить, страдает оно от домоевой кислоты или от чего-то другого. Тяжелые случаи сопровождаются характерными неврологическими симптомами, но только тяжелые. Так что лишь МРТ мозга может показать, поврежден ли гиппокамп.

Морским львам МРТ никто не делал, по крайней мере на регулярной основе. Однако оно было необходимо, чтобы выяснить, у кого имеется отравление домоевой кислотой, а у кого — нет. МРТ человеческого мозга можно провести в любом медицинском учреждении с соответствующим оборудованием, но морским львам для этой процедуры нужен наркоз. А у морских млекопитающих толстенная жировая прослойка, которая впитывает некоторые анестетики, словно губка. Кроме того, дыхательная система морских львов рассчитана на долгие задержки дыхания, поэтому, чтобы насыщать кровь кислородом под наркозом, нужны особые приемы. Ветеринаров, специализирующихся на морских млекопитающих, достаточно мало, а уж разбирающихся в анестезии и рентгенодиагностике — и вовсе не сыскать.

К счастью для Питера, почти к самому началу работы над проектом в центр прибыла Софи Деннисон, которая именно тогда проходила врачебную резидентуру как специалист по рентгенодиагностике. Деннисон организовала для морских львов МРТ в Редвуд-Сити — примерно посередине между Санта-Крузом и Центром реабилитации морских млекопитающих. А еще, к счастью для стесненного в средствах аспиранта, в Редвуд-Сити оценили неординарность проекта и согласились бесплатно предоставить помещение и оборудование для сканирования в нерабочие часы.

Первый подопытный у Питера появился в апреле 2009 года — молодой морской лев, попавший в Центр реабилитации из-за истощения. Его назвали Джеттихорн.

Питер выехал из Санта-Круза — забирать морского льва из Центра реабилитации. Через пару часов он миновал мост Золотые Ворота и свернул налево, к национальному парку Марин-Хедлендс.

В центре Питер загнал Джеттихорна в большую собачью клетку. Загрузить ее в кузов пикапа труда не составило, поскольку лев был еще совсем юный и некрупный. Но нужно было не задерживаться: переезд и так мог стать нелегким испытанием для Джеттихорна, сидящего в кузове. Чтобы минимизировать стресс, Питер решил ехать не по автостраде, а по живописной дороге вдоль побережья. В районе бухты Хаф-Мун-Бей, у излюбленного серфингистами пятачка под неофициальным названием Маверик, Джеттихорн оживился, услышав шум прибоя. Он пританцовывал в клетке, выгибая шею, пытаясь разглядеть океан. «Прости, не сейчас», — огорчил его Питер.

В лаборатории Джеттихорна, как прибывшего из дикой среды, поместили в карантинный бассейн, который Питер превратил в гигантский лабиринт. В рамках проекта для морских львов было запланировано два испытания, в обоих требовалось пробраться через простой лабиринт, чтобы добыть кусок рыбы. Питер понимал, что времени на каждого подопечного у него будет мало, поэтому испытание подбиралось с таким расчетом, чтобы можно было быстро обучить нужным действиям даже дикого морского льва, непривычного к работе в неволе.

Первое испытание имитировало естественный процесс добывания пищи. Морские львы — собиратели, им свойственна любознательность, поэтому лабиринты как тип заданий подходили для них идеально. Если морской лев знает, что где-то его ждет рыба, он пустится на поиски. Раз в день Питер ставил по периметру ограды, окружавшей карантинный бассейн, четыре ведра, но рыба находилась только в одном из них, и это ведро всегда было в одном и том же месте. Чтобы испытуемые не видели, как Питер закладывает рыбу, он подвесил все четыре ведра на веревке через блок и, подтянув наверх, помещал рыбину в одно, то самое, неизменное, а потом опускал все четыре одновременно.

В первый день, когда Питер опустил ведра, Джеттихорн выпрыгнул из бассейна и отправился на разведку. Может, просто не повезло, но двинулся он сперва к тому ведру, которое стояло дальше всех от содержащего рыбу, а потом начал обходить бассейн против часовой стрелки, проверяя каждое ведро, пока, наконец, не добрался до нужного. Секундомер Питера показал тридцать две секунды.

На следующий день Джеттихорн, выпрыгнув из бассейна, кажется, призадумался. Постоял на мостках, покачиваясь вперед-назад. Спустя двадцать восемь секунд он пополз к правильному ведру, не заглядывая в остальные. На третий день он справился еще быстрее, добыв рыбу за двенадцать секунд, а на пятый день показал высший пилотаж, метнувшись напрямик к нужному ведру в рекордные три секунды.

Дальнейшее ежедневное испытание на поиски корма Джеттихорн проходил с блеском, поэтому Питер усложнил эксперимент. За основу был взят стандартный тест для лабораторных крыс — так называемое «отсроченное чередование». В этом испытании крысу запускают в Т-образный лабиринт с дальнего конца. В одном из рукавов лабиринта находится приманка, и крысе нужно просто ее найти. Если крыса выходит через неправильный рукав, в правильный ей уже не попасть, эта попытка исчерпана. Рукава с приманкой чередуются от попытки к попытке, так что если крыса хочет есть, ей необходимо помнить, где она побывала в предыдущий раз.

Для морских львов Питер соорудил в карантинном загоне огромную копию крысиного лабиринта — бассейн располагался в торце ножки «Т». На первом этапе морской лев должен был выпрыгнуть из бассейна в лабиринт, проследовать по рукаву, а затем свернуть либо налево, либо направо. Чтобы исключить возможность поисков приманки по запаху, Питер прятался за шторой в конце правильного отсека и подкидывал туда рыбу, если морской лев сворачивал в нужном направлении.

Это было оперантное научение в чистом виде. Джеттихорн не знал, что от него ожидается, но естественное любопытство побуждало его исследовать лабиринт. Если он сворачивал в правильную сторону, получал рыбу. При этом войти в лабиринт снова можно было только через бассейн — вернуться обратным путем подопытному не удалось бы.

Эксперимент требовал большого терпения. Предварительно Питер и Коллин Райхмут решили, что переводить подопытного на следующий этап будут только после того, как он наберет 85% правильных попыток в предыдущем. Изо дня в день Питер приходил в часы кормления и заставлял Джеттихорна добывать пищу упорным умственным трудом.

Наконец, спустя пару недель и четыреста двадцать одну попытку, Джеттихорн, кажется, понял, что происходит. Пора было вновь усложнить задание и устроить свойствам памяти подопытного серьезную проверку.

На тренировочном этапе отсрочка определялась только скоростью, с которой Джеттихорн выходил через один из рукавов лабиринта, съедал свою рыбу и возвращался в лабиринт через «вход» — от гиппокампа такая отсрочка напряжения не требует. Теперь же Питер собирался перекрывать вход на семь секунд. И Джеттихорну все это время нужно было помнить, через какой отсек он только что выходил. Ему должны были дать сорок попыток, чтобы потом Питер высчитал процент правильных.

День эксперимента стал для Питера большим событием. Он шел к этому два года. Позади несколько недель тренировочных тестов с Джеттихорном, и Питер волновался, как все пройдет теперь. На идеальные результаты он не рассчитывал, но к Джеттихорну уже успел привязаться и надеялся, что тот не подкачает.

Джеттихорн не подвел. Не имея ни малейшего понятия, чем этот день отличается от любого другого, он выдал тридцать семь правильных попыток из сорока — больше 90%. Райхсмут результаты тоже порадовали. Революционная идея Питера явно обретала перспективы.

Однако к радости примешивалась горечь: эксперимент проведен, Джеттихорна нужно возвращать в Центр реабилитации. Здоровье у морского льва в норме, память, судя по результатам теста, тоже не нарушена, а значит, его, видимо, можно выпускать обратно в океан. Победа победой, но Питер знал, что все равно будет скучать по Джеттихорну.

За весну и лето в Центр реабилитации — а оттуда к Питеру — поступило еще несколько ослабленных животных. Для морских львов отсутствие Эль-Ниньо, разумеется, было благом, а вот для экспериментов Питера — совсем наоборот. Иногда за целые месяцы не появлялось ни одного подопытного. На то, чтобы набрать заявленные сорок испытуемых, у Питера ушло почти шесть лет, но в конце концов ему все же удалось доказать наличие связи между воздействием домоевой кислоты и функцией памяти у морских львов.

Недостающее звено обеспечила МРТ.

Сравнивая размер гиппокампа с результатами теста на отсроченное чередование, Питер обнаружил следующее: чем меньше гиппокамп, тем больше ошибок у морского льва при прохождении этого испытания. Почти через двадцать лет после открытия, сделанного Галлэнд, Питер с коллегами раскрыли механизм, побуждающий морских львов выбрасываться на берег. В годы цветения токсичной водоросли ее поедают анчоусы, накапливая в кишечнике домоевую кислоту. Морские львы едят анчоусов, каждый раз нанося небольшое поражение гиппокампу, и так до тех пор, пока ущерб не приведет к неспособности животного искать пищу и ориентироваться в море. В конце концов пострадавший морской лев погибает или выбрасывается на берег в истощенном состоянии. Это был настоящий научный подвиг — проследить путь экологического токсина по всей пищевой цепочке вплоть до воздействия на мозг и когнитивные способности.

И хотя команда Питера не спешила обвинять кого-то напрямую, было ясно, что возлагать ответственность за «необычные происшествия со смертельным исходом» только на Эль-Ниньо и прочие природные явления нельзя. Затяжные дожди послужили катализатором, но главной причиной цветения водорослей стали сельскохозяйственные стоки. Бурный рост фитопланктона произошел из-за повышения содержания азота в воде, которое, в свою очередь, было вызвано сельскохозяйственной деятельностью человека.

Была ли канадская трагедия также спровоцирована человеческой деятельностью, неизвестно, однако по воздействию домоевой кислоты на пострадавших в Новой Шотландии можно судить о том, что испытывает при подобном расстройстве сознания морской лев. И поскольку у людей припадки — явление достаточно распространенное, мы точно знаем, каково это. Генерализованный судорожный припадок затрагивает весь мозг, парциальный — отдельные участки.

Чаще всего очаги парциальных припадков локализуются в височных долях, в непосредственной близости от гиппокампа — именно эта область поражается и у морских львов. Страдавший от височной эпилепсии русский писатель XIX века Федор Михайлович Достоевский оставил нам красочные описания своих припадков. В «Идиоте» у князя Мышкина, персонажа во многом автобиографичного, это происходило так:

Тонкостью душевной организации князя Мышкина морской лев, может, и не обладает, однако, учитывая сходство анатомии мозга, не исключено, что в ходе височного припадка он испытывает аналогичные ощущения, равно как и последующую дезориентацию. И если припадок настигнет морского льва в море, он, скорее всего, утонет.

Благодаря проекту Питера была установлена корреляция между воздействием домоевой кислоты и повреждением гиппокампа у морских львов, но многое еще оставалось неизвестным. В самых тяжелых случаях у морских львов наблюдалось очевидное усыхание гиппокампа, но нужно было понять, ограничиваются ли нарушения только этим. Гиппокамп связан со многими частями мозга. Как сказывается его повреждение на этих связях? Возможно, одним из первых последствий воздействия домоевой кислоты, еще до удара по гиппокампу, оказывается разрыв сообщения между областями мозга.

И хотя Питер проводил своим морским львам МРТ, простое структурное сканирование ответа на эти вопросы не давало. Здесь начиналась область коннектомики — связей и соединений. Требовался другой тип томографии. Тогда-то и пришла пора подключиться мне.

На второй год работы в моей лаборатории в Эмори Питер договорился с Центром реабилитации морских млекопитающих, чтобы они присылали нам мозг морских львов, которых не удастся спасти. Первый экземпляр прибыл запакованным в два слоя полиэтилена, бултыхаясь в паре ложек бурой жидкости, налитой для защиты от пересыхания. Размером он был примерно с приплюснутый грейпфрут. На пакете кто-то надписал кличку морского льва — Совенок (Little Hoot).

Я попытался представить, каким он был. Некрупный. Невероятно обаятельный. Наверное, слегка дурашливый.

Мне стало грустно. Конечно, это был не первый мозг, который мне довелось держать в руках, — я их уже навидался, и человеческих, и звериных, нередко зная и имя бывшего обладателя. Но если человеческое имя мало что сообщает о личных особенностях носителя, то у животных клички обычно говорящие. По крайней мере, так нам кажется.

— Небольшой, — констатировал я.

— Наверное, детеныш, — предположил Питер.

Оплакивать гибель Совенка смысла не было. Я его даже не знал. Лучше попытаться сделать его смерть не столь напрасной, узнав немного больше об устройстве и функционировании мозга морских львов. Мы с Питером намеревались картировать связи гиппокампа при помощи методики, которая к тому времени уже широко применялась в нейровизуализации человеческого мозга. Называется она диффузионно-тензорная визуализация, или ДТВ.

ДТВ является разновидностью МРТ и построена на том, что движение молекул воды в мозге происходит неравномерно. Будь мозг однородной массой, молекулы воды перемещались бы внутри него беспорядочно, им было бы безразлично, в каком направлении двигаться. Однако мозг — это высокоорганизованная структура. Белое вещество, заключающее в себе аксоны нейронов, образует шоссе и автострады мозга. Молекуле воды, попавшей в белое вещество, двигаться поперек волокон затруднительно, поскольку это вещество состоит в основном из жира и холестерина — субстанций, которые не смешиваются с водой. Поэтому молекула воды выбирает путь наименьшего сопротивления и движется вдоль аксонов. Определяя преимущественное направление движения воды в том или ином участке мозга, диффузионная МРТ позволяет картировать белое вещество.

Чтобы оценить воздействие нарушения работы гиппокампа на остальные отделы мозга, нам требовалось сперва составить карту всех соединений в белом веществе. Для мозга морского льва этого еще никто не делал, поэтому у нас не было даже отправных точек.

План Питера состоял в том, чтобы собрать максимальное количество образцов мозга, как попавшего под токсическое воздействие домоевой кислоты, так и не попавшего. Тогда мы сможем посмотреть, как домоевая кислота разрушает нормальную схему соединений. Выполнить картирование такого типа на мертвом мозге — задача непростая. Без циркуляции крови по сосудам мозг при сканировании не выдаст и малую долю того сигнала, который выдает живой. С другой стороны, шевелиться испытуемый уж точно не будет.

Несмотря на достаточно узкую специализацию подобных исследований, посмертную ДТВ человеческого мозга успешно проводили уже несколько научных групп. Времени на это уходило много — от двенадцати часов и больше, и сигналы поступали слабые, что сказывалось на качестве реконструкции путей в белом веществе. В надежде улучшить качество получаемого изображения специалист по физике МРТ из Оксфордского университета Карла Миллер принялась экспериментировать с альтернативными способами настройки программного обеспечения МРТ. К 2012 году она уже достаточно преуспела и продемонстрировала возможность получить с помощью своего метода высококачественные изображения диффузионной МРТ мертвого мозга вдвое быстрее, чем при обычной процедуре. Как ни странно, ее достижения остались почти незамеченными, поскольку очень немногих интересовало сканирование мертвого мозга в принципе. Однако меня эти новости привели в восторг, и я связался с Карлой, чтобы узнать, не поможет ли она нам в работе с мозгом морских львов. Обрадовавшись, что ее программы все-таки кому-то нужны, она немедленно выслала инструкции по установке их на наш томограф.

Готовясь к сканированию, Питер поместил мозг Совенка в герметичный пластиковый контейнер и залил агаром, который предварительно обработал небольшим количеством гадолиния, чтобы вода в желатине не заглушала сигналы мозга. Гадолиний — это редкоземельный металл с крайне ценными для нас магнитными свойствами. Чаще всего он вводится внутривенно в качестве контрастного препарата при клинических обследованиях с помощью МРТ и особенно полезен оказывается при выявлении места расположения опухолей. Однако нам гадолиний нужен был, чтобы приглушить сигнал, исходящий от агара, и выделить на общем фоне сигнал мозга.

Нам предстояло провести около восьмидесяти разных сканирований. Часть из них — улучшенные структурные сканы, позволяющие получить подробное анатомическое изображение, но основную массу будет составлять ДТВ. Для каждого из этих сканов будет создано свое направление магнитного поля, а затем сканер измерит на каждом участке мозга, как в этом направлении просачивается вода. И так пятьдесят два раза, с постоянной сменой направления. Само сканирование займет около шести часов. А потом мы сопоставим все сканы и вычислим преимущественные диффузионные пути в белом веществе.

Структурные сканы выглядели замечательно, все вроде бы шло как по писаному. Предварительные исследования позади, пора переходить к главному — диффузионной МРТ. Загрузив программу в соответствии с выданным Карлой протоколом, мы нажали «сканировать».

Аппарат щелкнул несколько раз и принялся за работу, возвестив об этом громким жужжанием. Но уже через секунду остановился. На мониторе появилась красная линия, сигнализирующая о каком-то сбое.

— Что случилось? — спросил Питер.

— Кажется, превышена допустимая мощность градиента, — ответил я.

Градиентная катушка потребляет много энергии, и тепло должно куда-то уходить. Если оно не рассеется, медь воспламенит окружающие материалы. Чтобы возгорания не случилось, в градиентах проложены охлаждающие трубки, но катушки все равно нагреваются, даже с системой охлаждения. Если они нагреются слишком сильно, сработают внутренние датчики температуры и автоматически отключат томограф. По крайней мере, так предполагается. Кроме того, в томографе имеется дополнительная встроенная защита, которая не позволяет оператору по неведению задать опасную программу. Видимо, она и сработала.

Диффузионная МРТ создает большую нагрузку на градиентные катушки. Чем сильнее магнитное поле, тем точнее мы отслеживаем диффузию воды. Но программное обеспечение томографа только что сообщило нам, что полученное задание несет угрозу для оборудования. И если мы попытаемся это предупреждение обойти, есть опасность повредить магнит.

— Придется снизить мощность градиента, — сказал я.

— Насколько?

Я пожал плечами.

— Пока не перестанем получать предупреждения.

Достигнув безопасного предела, мы включили сканирование, на которое отводилось шесть часов. К вечеру снимки были готовы — и градиентные катушки целы. На то, чтобы загрузить все данные в лабораторный компьютер, требовался еще час, так что мы запустили загрузку и отправились домой.

Ключевая часть анализа состояла в том, чтобы, сопоставив все пятьдесят два изображения ДТВ, высчитать расстояние, на которое просачиваются молекулы воды, и преимущественное направление движения. Такие расчеты проводились для каждого участка мозга, что в совокупности давало триста пятьдесят тысяч вокселей. Программу для этих расчетов Карла написала, но предупредила, что при отсутствии суперкомпьютера времени на обработку нужно закладывать много. Хотя суперкомпьютера у нас не было, лабораторный располагал достаточным объемом памяти (72 Гб) и шестнадцатью процессорами. При параллельном запуске каждый из них мог просчитывать отдельный участок мозга, позволяя вести расчеты одновременно. Тем не менее на обработку сканов мозга Совенка у нас ушло два дня.

Для наглядности мы обозначали преимущественные направления волокон в результатах ДТВ разными цветами: красным — идущие слева направо, зеленым — спереди назад (или, в научной терминологии, в ростро-каудальном направлении) и синим — сверху вниз (в дорсо-вентральном). Изображения получились роскошные и превзошли все наши с Питером ожидания. В центре мозга располагался пучок красных волокон, четко обозначая мозолистое тело, соединяющее левое и правое полушария. Сбоку виднелись тракты (проводящие пути), идущие через переднюю и заднюю часть мозга и переплетающиеся с волокнами, которые шли сверху вниз.

К 2015 году, когда мы занялись диффузионной МРТ, снова нагрянул Эль-Ниньо. Масштабы бедствия затмили даже 1998 год. На этот раз морские львы выбрасывались на сушу по всему побережью к югу от Сан-Диего, и из Центра реабилитации нам один за другим присылали образцы мозга тех, кого пришлось усыпить. У многих из погибших, но не у всех отмечались припадки. К концу лета у нас набралось восемь образцов, и мы принялись выяснять степень ущерба, вызванного воздействием домоевой кислоты.

При височной эпилепсии гиппокамп постепенно покрывается шрамами и усыхает. Но мозг пытается компенсировать ущерб. И чем больше страдает гиппокамп, тем большая нагрузка ложится на оставшиеся нейроны. Как ни парадоксально, выливается это в рост числа соединений. Если воздействие домоевой кислоты проявляется главным образом в виде судорожных припадков, то, по всем расчетам, мы должны были увидеть в области гиппокампа те же парадоксальные последствия, что и в человеческом мозге при эпилепсии.

Хотя трехмерные реконструкции проводящих путей в белом веществе морских львов получились прекрасно, нам нужно было более точно определить, куда тянутся тракты от гиппокампа. В нейровизуализации человеческого мозга получила распространение технология под названием «вероятностная трактография». Метод ее заключается в следующем: на том или ином участке мозга помещается цифровая метка, и с учетом преимущественных направлений просачивания воды симулируется движение гипотетической водяной молекулы от этой метки. Затем, на новом участке, процедура повторяется, и так далее. Что-то вроде игры в классики на белом веществе. Поскольку преимущественные направления не абсолютны, предугадать со стопроцентной уверенностью, куда двинется гипотетическая молекула, невозможно. Таких симуляций проводились тысячи, затем высчитывался усредненный результат. Питер разместил цифровые метки в гиппокампе и запустил программу воспроизведения исходящих оттуда трактов.

Итог не заставил себя ждать. У морских львов, подвергшихся воздействию домоевой кислоты, количество проводящих путей к таламусу было выше — в точности как у людей, страдающих эпилепсией. Сходство в картине патологий мозга у морских львов и человека указывало на сходство ощущений. Следовательно, теперь мы знали, что испытывает морской лев при отравлении домоевой кислотой. То же самое, что и человек. Но может быть, найдутся и другие, более глубокие аналогии в ощущениях?

Ответ на этот вопрос нам дал мозг очень необычного морского льва — обладающего особой чувствительностью к музыкальному ритму.