«Митохондриальная теория разума» Мартина Пикарда

Смелая «энергетическая концепция жизни» этого биолога рассматривает самые необычные органеллы нашего организма как связующее звено между клетками, здоровьем и разумом, а также как основу нашего ощущения себя живыми

Было девять утра четверга, и Мартин Пикард наблюдал, как его кровь утекает по шлангу капельницы из руки в отверстие в стене. Он сидел на односпальной кровати в тесной комнатке, расположенной на расстоянии меньше ширины плеча от раковины из нержавеющей стали и фарфорового унитаза. Каждый час в течение 24 часов, в том числе во время сна, медсестра отводила кровь из его руки исследовательской группе, работавшей в соседней комнате; в каждый момент времени, если он был бодр, он также сдавал образец слюны и заполнял анкету о своём настроении.

Комната напоминала камеру или, возможно, очень тесный гостиничный номер, но на самом деле это была камера для исследования метаболизма — одна из всего лишь 50 подобных в мире. Её очевидно небольшой размер не позволял Пикарду тратить лишнюю энергию сверх абсолютного минимума, необходимого для поддержания жизни. Дневной сон был запрещён, как и приём любой пищи, кроме строго расписанных приёмов пищи, рассчитанных с учётом его калорийных потребностей. Ложиться спать нужно было ровно в 23:00. Перед тем как погасить свет, Пикард надевал устройство для мониторинга жизненных показателей и мозговой активности во время сна.

Хотя занятий в комнате было не так уж много — в основном он сидел в постели, читая или работая за ноутбуком, — в тот июльский день 2021 года Пикард испытывал прежде всего волнение. Дело в том, что он стал первым добровольцем в эксперименте, проводимом Лабораторией митохондриальной психобиологии, которую он возглавляет в Медицинском центре имени Ирвинга при Колумбийском университете в Нью-Йорке. Изучая, сколько энергии требуется для поддержания базовых жизненных функций, его лаборатория стремится исследовать фактор, влияющий на здоровье и болезни, начиная с молекулярного уровня и заканчивая сознанием (который, по его мнению, другие упускают из виду): митохондрии.

Большинство учащихся средней школы знают, что митохондрии — это «энергетические станции» клетки. Эти органеллы производят аденозинтрифосфат (АТФ) — энергетическую валюту жизни — посредством каскада химических реакций, в ходе которых расщепляются глюкоза и жиры, поступающие с пищей. Но митохондрии — это гораздо больше, чем просто энергетические фабрики. Исследования последнего десятилетия показали, что они обрабатывают всевозможные молекулы, включая нейротрансмиттеры, гормоны и метаболиты, а это означает, что они напрямую влияют на то, что мы воспринимаем как настроение, стресс, сексуальное возбуждение и потребность во сне. Это делает их «точкой слияния многих известных процессов, которые, как было доказано, лежат в основе сознания», — сказал Пикард.

В более широком смысле, в рамках того, что он называет своим «энергетическим взглядом на жизнь», Пикард постулирует, что здоровью и болезням соответствуют различные энергетические состояния, а митохондрии являются крошечными «трансформаторами», ответственными за них. Согласно этой точке зрения, поток электронов от пищи к кислороду в процессе метаболизма, осуществляемый митохондриями, представляет собой самый базовый уровень опыта существования.

«Если энергия перестаёт течь, тебя больше нет», — сказал Пикард. Геном может кодировать белки, поддерживающие жизнь, но если поток энергии, необходимый для их регуляции и синтеза, нарушен или отсутствует, то, по его словам, «нет больше сознания, нет больше эмоций, нет больше жизни».

Идеи Пикарда, связывающие биологию митохондрий и энергию со здоровьем и даже сознанием, набирают обороты. Но они настолько новы, что пока не имеют официальной области исследования. Пикард стремится изменить эту ситуацию, и к нему присоединяются другие исследователи.

Хотя не следует преуменьшать важность генов и белков, митохондрии и контролируемые ими метаболические пути «имеют большее значение, чем мы им придаём, и, возможно, оказывают более существенное мгновенное воздействие на мозг», — отметил Джон Брестофф, иммунолог из Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

Идея о том, что митохондрии влияют на то, что происходит в мозге, «вообще-то вовсе не является надуманной», — добавил он. «Мартин просто предлагает новый взгляд на эту проблему».

Быть живым

Как и любое другое живое существо на планете, Пикард унаследовал свои митохондрии от матери. Она была медсестрой и вела собственную службу ухода на дому в франкоязычном городке недалеко от Монреаля. Иногда, забирая его с тренировки по хоккею, они по дороге домой заглядывали к одному-двум пациентам. Некоторые из них восстанавливались после операции; другие были парализованы или находились на паллиативном уходе. Пикард начал замечать, что у одних людей одна болезнь сменялась другой, и они так и не выздоравливали полностью, в то время как другие «почти чудесным образом» восстанавливались после серьёзных травм или заболеваний — вспоминает он. Это вызывало у него глубокое недоумение.

Это любопытство привело его в Университет Макгилла, где он изучал физиологию и нейроиммунологию. По мере прохождения курса обучения в его сознании начал формироваться вопрос: как молекулярные, клеточные и организменные процессы преобразуются в чувства, поведение и способность к полноценной жизни? Учебная программа не давала ему искомых ответов, поэтому он скрытно начал изучать холистическую медицину. Он со смешанными чувствами относился к некоторым аспектам того, чему его учили, но понял ценность целостного подхода к здоровью и начал осознавать индивидуальный характер заболеваний. «Прежде всего, — сказал он, — я научился находить общий язык с другими людьми».

Между тем в ходе своих более формальных исследований он обращал всё больше внимания на митохондрии. Пикард узнал, что преобразование энергии, столь жизненно важное для практически всех процессов в нашем организме, — лишь часть возможностей этих органелл. Они также вырабатывают целый ряд химических сигналов, влияющих на то, как мы себя чувствуем, ведём себя и функционируем. Митохондрии поставляют исходные вещества для синтеза нейромедиаторов — глутамата и ацетилхолина, — которые управляют работой нашего мозга, нервов и мышц. Первый этап синтеза всех стероидных гормонов, включая кортизол, эстроген, тестостерон и прогестерон, происходит именно в этих органеллах, что делает их ключевыми регуляторами сна, половой функции и стресса. Они также играют важную роль в передаче сигналов внутри клеток и между ними: митохондрии буферизуют и высвобождают кальций, участвующий во всех процессах — от сокращения мышц до транскрипции генов, — а также активные формы кислорода, которые активируют иммунные клетки и передают сигналы, связанные с ростом клеток. Митохондрии также играют центральную роль в обнаружении стресса и реакции на него, и даже в запуске процесса самоуничтожения клеток, если повреждения считаются слишком серьёзными.

Постоянно расширяющийся перечень ключевых процессов, на которые влияют митохондрии — иммунная активность, репродукция, метаболизм, рост и подавление рака, здоровье кишечника, старение и долголетие и многое другое — убедительно свидетельствует о том, как дисфункция митохондрий может быть связана со многими различными заболеваниями и нарушениями. И это вызвало смену парадигмы в том, как исследователи воспринимают и понимают эти органеллы. «Сейчас, пожалуй, наступил один из самых захватывающих периодов в истории изучения митохондрий», — сказал А. Филлип Уэст, который исследует, как эти органеллы формируют иммунный ответ, в Джексонской лаборатории — некоммерческом научно-исследовательском учреждении в Бар-Харборе, штат Мэн. «Нам ещё многое предстоит узнать, но я думаю, что мы действительно вступаем в удивительный период».

Интересно, что митохондрии также синтезируют небольшие молекулы, которые клетки используют для включения и выключения генов в процессе роста, развития и реакции на окружающую среду. Это делает митохондрии «порталом между инертным геномом и динамичной средой», — сказал Пикард. К концу обучения в аспирантуре он заподозрил, что эти органеллы могут содержать ответы на некоторые из его самых глубоких вопросов. Он решил проверить это предчувствие, устроившись на должность постдокторанта у Дугласа Уоллеса — учёного из Пенсильванского университета, считающегося одним из основателей области митохондриальной генетики.

С тех пор Пикард возглавлял исследования и разрабатывал инструменты для изучения взаимосвязей между митохондриями, энергией, настроением и здоровьем, постепенно выдвигая свою конечную гипотезу о том, что эти органеллы представляют собой «упущенное измерение» медицины, способное объяснить, почему человек может испытывать трудности или процветать — как он впервые наблюдал во время посещений врачей вместе со своей матерью. Если энергетический бюджет человеческого организма ограничен, то, естественно, возникают компромиссы, когда какой-то биологический процесс потребляет больше, чем ему обычно положено. Конкурирующие потребности — например, вызванные болезнью, травмой или хроническим стрессом — могут проявляться не только в ухудшении здоровья, но и в виде негативных сознательных переживаний, таких как тревога, затуманенность сознания и истощение. С другой стороны, хорошее здоровье, хорошее самочувствие и высокий уровень энергии часто идут рука об руку. «Люди испытывают что-то приятное и затем субъективно чувствуют прилив энергии», — сказал Пикард.

Сегодня он предпочитает рассматривать митохондрии как «дирижёров клеточных функций». Он сравнивает организм с электрической цепью, в которой митохондрии играют роль резисторов. В электрической цепи, пояснил он, сопротивление преобразует ток в пригодную для использования форму, а не позволяет ему течь бесконтрольно. Точно так же митохондрии удерживают энергетический поток организма в узком диапазоне сопротивления — не слишком малом и не слишком большом — который соответствует здоровому состоянию.

Таким образом, органеллы — это отнюдь не просто пассивные каналы, а «узлы, генерирующие паттерны в цепи», — сказал Пикард, — которые преобразуют исходный ток в осмысленные сигналы. Он выдвигает гипотезу, что различия в этих паттернах могут помочь объяснить, почему некоторые люди склонны к определённым психическим состояниям и расстройствам или к хроническим заболеваниям.

«Это очень интересная гипотеза», — сказал Уэст. «Он пытается расширить рамки нашего видения и помочь нам всем понять общие принципы потока энергии».

Тем самым он также бросает вызов устоявшимся представлениям в медицине и биологии о том, что гены и белки являются основными факторами, определяющими здоровье и болезни. А что, если, спрашивает Пикард, количество и природа энергии, преобразуемой митохондриями, на самом деле лежат в основе человеческого сознания?

Устремление за энергией

Холодным солнечным утром декабря 2025 года Пикард поднялся на трибуну в свитере с вышитым на нём замысловатым мультяшным изображением митохондрии. За его спиной из окон открывался панорамный вид на реку Гудзон. Перед ним за столами, расставленными по всему залу, сидели около 100 учёных, студентов, предпринимателей, инвесторов и пациентов, а также один журналист.

«То, что я стою перед вами и произношу эту речь, моё эго воспринимает как угрозу», — сказал Пикард, и его голубые глаза загорелись энтузиазмом. Нервная реакция организма на эту угрозу — учащённое сердцебиение, пот под мышками и волосы, встающие дыбом, — послужили иллюстрацией этого. «Всё требует затрат энергии», — сказал он, имея в виду даже субъективные психологические переживания.

Пикард организовал однодневный симпозиум, чтобы дать коллегам-энтузиастам митохондрий возможность обсудить последние открытия в их стремительно развивающейся области — от биоэнергетики иммунных клеток до восприятия времени. «Когда я услышала, что Мартин устраивает симпозиум, я просто не могла не поехать», — сказала Робин Гейнс Ланци, специалист по поведенческим аспектам здоровья из Университета Алабамы в Бирмингеме, которая прилетела, чтобы выступить с докладом.

Стресс стал подходящей темой для выступления Пикарда, поскольку он увлекался изучением энергетических затрат, связанных со стрессом, ещё со времен своей работы в качестве постдокторанта. В одном из ранних экспериментов, опубликованном в 2015 году, он намеренно подверг мышей стрессу, поместив их в трубку, в которой они не могли двигаться. У некоторых из них митохондрии были нормальными, а у других — поражёнными или имели иные дефекты. Он обнаружил, что биология животных вызывала совершенно разные реакции на дискомфорт, связанный с ограничением свободы, в зависимости от конкретных дефектов их митохондрий, что приводило к появлению различных молекулярных сигналов. «Если изменить митохондрии, то изменится и то, как организм воспринимает психологический стресс или реагирует на него», — сказал Пикард.

В другом исследовании, проведённом примерно в то же время, Пикард обнаружил, что воздействие на митохондрии изменяет экспрессию генов и рост клетки-хозяина, даже если способность органелл преобразовывать энергию остаётся неизменной. По словам Пикарда, эти результаты дали начало идее о том, что митохондрии могут выступать в качестве динамического интерфейса между организмом и внешним миром.

С тех пор новые методы, разработанные Пикардом и другими исследователями, расширили спектр исследований, которые могут проводить специалисты, изучающие митохондрии. Одними из наиболее полезных являются технологии «митотипирования», которые позволяют учёным составлять профили и классифицировать различные типы митохондрий по их функции и активности (фенотипу), лежащей в основе последовательности ДНК (генотипу) и экспрессии генов. В 2018 году Пикард и его коллеги представили митохондриальный индекс здоровья — молекулярный показатель способности митохондрий преобразовывать энергию, рассчитываемый путём извлечения органелл из образца ткани и количественной оценки их состава. Этот индекс позволяет исследователям измерять активность митохондрий в ранее недостижимых масштабах и с беспрецедентной точностью, а также обрабатывать тысячи образцов по сравнению с десятками всего лишь несколько лет назад.

«После многих лет, проведённых в тени, исследования митохондрий сейчас переживают настоящий бум», — заявила Кармен Санди, нейробиолог, специализирующаяся на поведенческой и системной нейробиологии, из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне. Некоторые исследования показали, к удивлению учёных, что митохондрии дифференцируются. Субпопуляции митохондрий могут различаться от органа к органу или даже от клетки к клетке и отвечают за выработку различного количества энергии или за различные биохимические процессы. Различные исследовательские группы начали публиковать статьи, связывающие биологию митохондрий со всем: от формирования памяти и депрессии до болезни Альцгеймера и сердечно-сосудистых заболеваний. В совокупности эти исследования повысили авторитет митохондрий как обширной и динамичной области исследований. «Семь лет назад люди буквально смеялись надо мной, а сейчас обращаются за помощью», — сказал Брестофф о своих исследованиях митохондрий. «Они стали мыслить гораздо шире».

Одни из первых исследований, прямо демонстрирующих, что митохондрии влияют, в частности, на психическое состояние — и что такие состояния можно корректировать с помощью терапевтического вмешательства, — были проведены в лаборатории Санди. В 2021 году она показала, что у некоторых из её крыс, демонстрировавших от природы тревожное или депрессивное поведение, наблюдались нарушения в работе митохондрий в клетках мозга. Когда она и её коллеги экспериментально увеличили митохондриальную активность у крыс, их нейроны восстановились, и у животных стало наблюдаться меньше признаков тревоги. В последующем исследовании она и её коллеги показали, что доступная в продаже пищевая добавка давала те же положительные результаты. «Она всё восстановила», — сказала Санди.

Пикард, в свою очередь, внёс вклад в ряд открытий, связывающих митохондрии с функционированием мозга. В частности, в 2025 году он стал соавтором митохондриальной карты человеческого мозга, которая показала, что эти органеллы различаются не только в разных областях мозга, но и между типами клеток внутри этого органа. Исследователи написали, что эта карта — приглашение для других учёных начать изучение «молекулярного энергетического ландшафта», лежащего в основе структуры, процессов и функций мозга, включая сознание. Это был призыв к другим учёным присоединиться к ним в создании новой области исследований.

Формирование паттернов

По мере появления новых данных Пикард пришёл к выводу, что на работу мозга влияют не только молекулы, нейроны и нейронные цепи, но и то, как энергия преобразуется и структурируется. По его мнению, наше познание, настроение и сознательный опыт отражают более глубокие энергетические процессы — вплоть до субклеточного уровня. Он даже высказывает предположение, что митохондрии могут оказаться недостающим элементом головоломки «тело-разум» — микроскопическими алхимиками, извлекающими мысль из материи и ответственными ни за что иное, как за «материализацию сознания в жизнь».

Не все разделяют эту точку зрения. Хосе Антонио Энрикес, молекулярный биолог из Испанского национального центра сердечно-сосудистых исследований, предупредил, что идеи Пикарда о митохондриях и сознании интересны, но «ни в коем случае» не доказаны. «Мартин — хороший мыслитель, хотя порой и немного экстравагантный», — сказал Энрикес. «Его утверждения необходимо оценивать вдумчиво и с научной точки зрения».

Пикард понимает, что некоторым его коллегам из области биомедицины может быть сложно принять его идеи. «Моё стремление связать биоэнергетические процессы, происходящие внутри митохондрий, с человеческим опытом, можно считать некоторой ересью, — сказал он. — Но я считаю: если мы этого не сделаем, то упустим самую большую возможность, которая у нас есть».

Исследование в метаболической камере, результаты которого сейчас находятся на рассмотрении, делает шаг в этом направлении, изучая, как митохондрии влияют на субъективный опыт. Во второй половине дня на конференции 2025 года Эван Шаулсон, аспирант из лаборатории Пикарда, представил некоторые предварительные результаты.

Участники, страдавшие одним из двух типов редких митохондриальных заболеваний, сжигали на 180 ккал больше в день и тратили на 15% больше энергии, даже во время сна. «Им приходится платить „налог“ в 180 ккал каждый день своей жизни», — сказал Шаулсон, отметив, что это примерно эквивалентно одному куску пиццы. Эти испытуемые сообщали о более сильной усталости и стрессе по сравнению со здоровыми участниками контрольной группы. Биомаркеры в их крови показали повышенные уровни метаболических молекул, таких как лактат, что указывает на нарушение работы митохондрий и коррелирует с тревожностью.

Во второй части исследования учёные отслеживали расход энергии участников в течение девяти дней «свободного образа жизни» в их обычных условиях. Вместо внутривенного введения участники пили специальную воду, меченную изотопами, а сотрудники лаборатории Пикарда измеряли, как быстро эти изотопы выводились с мочой (это хорошо зарекомендовавший себя показатель скорости метаболизма).

Неожиданно, в реальных условиях разница в калорийном расходе между двумя группами практически сократилась. Это произошло потому, что здоровые испытуемые тратили на 16% больше энергии, чем в камере, в то время как у испытуемых с митохондриальным заболеванием этот показатель составил всего 5%. Другими словами, по словам Шаулсона, ограничения камеры отражали «более типичный день» для людей с митохондриальным заболеванием, которые меньше двигаются из-за ощущения недостатка энергии.

Эти результаты являются предварительными и основаны на небольшом числе испытуемых; на данный момент данные предоставили лишь 20 человек (не считая Пикарда). Тем не менее, по словам Шаулсона, они дают представление о том, как митохондриальные процессы могут «распространяться и влиять на организм». Изучение того, как эти изменения возникают на уровне молекул и клеток и проявляются в настроении и поведении, может потенциально привести к новому пониманию митохондриальных заболеваний и разработке методов их лечения, отметил он, а также раскрыть больше информации о том, как митохондрии поддерживают здоровье и функционирование организма.

Герман Понцер, эволюционный антрополог из Университета Дьюка, специализирующийся на биоэнергетике человека, который не участвовал в исследовании, но хорошо с ним знаком, отметил, что исследование в камере проливает свет на «системы контроля в нашем организме, регулирующие количество калорий, которые мы сжигаем каждый день — системы, которые нам ещё предстоит полностью понять».

«Пикард и его команда помогли приоткрыть завесу над этими системами и заложили основу для будущих исследований в области метаболизма и здоровья», — добавил он.

По словам Пикарда, следующим шагом станет более масштабное исследование с участием около 100 человек под руководством Шаулсона. Помимо пребывания в камере в течение нескольких часов, участники нового исследования будут находиться под наблюдением в течение шести месяцев с помощью носимых устройств, мобильного приложения, анализа образцов слюны и отчетов о своих жизненных переживаниях. Полученные результаты могут «стать призмой и мостом между поведением, биологией и сознанием», — сказал Шаулсон.

Пикард продолжит исследовать эти и другие вопросы в новой некоммерческой организации, которую он создаёт с целью воплощения лабораторных открытий в реальные приложения. Он представляет себе этот институт, который планирует открыть в 2027 году при поддержке благотворительных фондов, как организацию, интегрирующую знания о митохондриях, метаболизме и энергии с человеческим опытом, создающую новую область лечебной науки, «которая будет направлена на содействие процветанию человечества», — сказал он.

Шаулсон признал, что для профессора с бессрочным контрактом, такого как Пикард, публикующегося в ведущих научных журналах, необычно говорить о потоках энергии и холистическом исцелении — темах, которые, как правило, остаются прерогативой йогов, практиков традиционной медицины и самопровозглашённых духовных целителей. Однако, по его словам, скептицизм со стороны коллег-учёных обычно преодолевается, как только они знакомятся с данными, подтверждающими обоснованность этого нетрадиционного подхода.

Пикард согласился с тем, что некоторые гипотезы лаборатории поначалу кажутся некоторым академическим исследователям немного «мистическими». Но наука всегда развивалась благодаря смелым, провокационным идеям, которые затем подвергаются тщательной проверке и доработке. Как выразился Пикард: «Есть много вещей, которые раньше считались „мистическими“, пока мы их не поняли».