Нейробиологам удалось доказать, что изолированные от мозга нейроны способны запоминать информацию. Впервые эффект обучения был показан не на живом животном, а «в пробирке», на фрагменте нервной ткани.
Исследователи из медицинской школы Кейс-Вестерна (США) описали в журнале Nature эксперимент, в котором вместо подопытного животного использовалась культура клеток: фрагмент мозга крысы с подключенными к нему электродами. Наблюдая за активностью нервных клеток, ученые пришли к выводу о том, что она меняется после определенных сигналов, а это, в свою очередь, свидетельствует о формировании кратковременной памяти.
Кратковременная память
Полного представления о том, как работает память, у ученых до сих пор нет, но многие детали уже установлены достаточно надежно. Исследователям известно, например, разделение памяти на краткосрочную и долговременную: информация сначала поступает именно в кратковременную память, которой мозг может воспользоваться моментально (именно в ней, например, сейчас у Вас хранится начало этого абзаца). А если будет необходимо, краткосрочная память превратится в долговременную за счет так называемой консолидации памяти, и это задействует совсем другие механизмы.
Кратковременная память, как считают нейробиологи, основана на изменении электрических свойств нейронов; долговременная – на их физической перестройке и, возможно, на образовании новых нервных клеток. Именно электрическую активность и изучали исследователи из Кейс-Вестерна.
От мозга крысы к людям
Ученым удалось показать, что так называемые мшистые клетки гиппокампа крысы в ответ на внешний стимул могут менять свои электрические свойства и выдавать всплески активности на промежутках до десяти секунд.
Разноцветные "кусты" в нижней части снимка - это и есть мшистые клетки, точнее их отростки. Потрясающая по своей красоте серия микрофотографий мозга была получена еще в 2007 году биологами из Гарвардского и Кмебриджского университетов, сумевших создать трансгенную мышь, каждый нейрон которой окрашивался в случайно выбранный цвет за счет комбинации трех флуоресцентных белков.
Источник: Nature
По словам одного из авторов работы, Бена Стоукбриджа, результаты эксперимента, в ходе которого нейробиологам впервые удалось продемонстрировать работу памяти в отдельных фрагментах нервной ткани млекопитающих, могут существенно помочь в медицинских исследованиях. Ведь выявление нервных цепей, ответственных за кратковременную память, позволяет и определить причины, по которым животное может лишаться способности запоминать что-либо.
В мозгу крысы можно найти все те же основные структуры, что и в мозгу человека – правда, меньшего размера и менее развитые, поэтому результаты экспериментов на грызунах часто помогают понять и причины поражающих людей заболеваний, от болезни Альцгеймера до эпилепсии. Кстати, именно анализ случаев амнезии при эпилепсии и натолкнул ученых на мысль о том, что следует изучать именно мшистые клетки.
Опыты на животных и их частях
Эксперимент затрагивает и такую достаточно актуальную тему, как замена опытов на животных опытами на культурах клеток. На подобную замену часто указывают как на способ «гуманизировать» исседования, избавившись от работы с животными, – но в данном случае, равно как и во многих других, цели ученых ничего общего с сомнительным «гуманизмом» не имели.
Культура клеток, которую использовали нейробиологи, по сути являлась срезом головного мозга, предварительно извлеченного из умерщвленной крысы. Ученые смогли таким образом получить доступ к интересовавшим их клеткам, у них появилась возможность получать больше информации – но крыс при этом все равно приходилось убивать. И увы, других вариантов у ученых нет: вырастить в пробирке целый гиппокамп с фрагментами коры или мозг целиком невозможно, а просто на отдельных клетках (которые теоретически можно получить и без убийства животного) наблюдать обучение и формирование памяти нельзя в принципе.
«Память, – говорит Стоукбридж, – это не то, что наблюдается на одной клетке, это то, что реализуется в целой группе клеток». Мшистые клетки гиппокампа, названные так за характерную форму со множеством отростков, связаны с нейронами других типов, и самих по себе их для обучения недостаточно. Но, как показали опыты ученых, мшистые клетки служат важным звеном в тех нервных цепях, которые обеспечивают нам возможность помнить о том, что произошло несколько секунд назад: возможность, без которой нормальная жизнь попросту невозможна.
Гиппокамп мыши, каждая клетка которого синтезировала свой флуоресцентный белок (точнее три белка, комбинация которых и дала все эти цвета). Снимок - Tamily Weissman. Мышка получена - Jean Livet и Ryan Draft, Гарвардский университет.
