Нейрогастрономия. Почему мозг создает вкус еды и как этим управлять

Соколофф и его коллеги предложили отслеживать электрическую активность при помощи модифицированной формы глюкозы – изотопа без атома кислорода при втором углеводе – под названием 2-дезоксиглюкоза (2-ДГ). Активные клетки принимают 2-ДГ за обычную форму глюкозы, но измененная структура препятствует дальнейшей ее метаболизации. Следовательно, высокая концентрация 2-ДГ блокирует метаболические процессы, в то время как малая концентрация (то есть следовое количество) позволяет определить, какие именно группы клеток вобрали 2-ДГ, не подавляя клеточный метаболизм. Данный метод предполагал введение подопытному животному модифицированной глюкозы, стимуляцию определенным раздражителем на протяжении 45 минут и использование ряда рентгенографических снимков для определения локализации радиоактивности.

Первые экспериментальные данные показали эффективность метода для картирования зрительной коры; предположительно, он мог подойти для картирования иных частей мозга с непредсказуемыми схемами активации. Изобретение этого метода оказало огромное влияние на все разделы науки, сопряженные с изучением мозга, ведь именно благодаря открытию метода 2-ДГ стало возможно изобретение таких методов применимой к людям безопасной диагностики, как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), более современных вариантов ПЭТ-сканирования мозга, функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ[46]) и иных аналогичных методов.

МОМЕНТ ОЗАРЕНИЯ

Когда Эд рассказывал нам об этом новейшем методе, Фрэнк еще не закончил проводить физиологические испытания. Эд предупредил, что у них есть основания полагать, что метод скорее ориентирован на выявление синаптической активности в соединениях между нейронами, нежели на импульсную активность как таковую.

Этот момент был воистину судьбоносным. Я посмотрел на своего коллегу-аспиранта Джона Кауэра, и мы поняли, что наконец нашли то, что искали. Входящие волокна (аксоны) рецепторных клеток заканчиваются в гломерулах, на некотором расстоянии от митральных клеток, в которых возникает импульсная реакция. В прошлом мы считывали электрофизиологическую активность самих митральных клеток, находящихся в отдалении от гломерул; в то время как 2-ДГ предположительно должна поступать непосредственно в гломерулы – туда, где рецепторные клетки соединяются с клетками обонятельной луковицы. Мы предположили, что метод 2-ДГ прекрасно подходил для проверки нашей гипотезы, что запахи создают пространственные схемы активации гломерул. Эвартс и Шарп радушно пригласили нас присоединиться к ним и проверить нашу гипотезу на практике.

ПЕРВЫЕ СХЕМЫ ЗАПАХОВ

В декабре 1974 года я приехал в Национальный институт здравоохранения для проведения первой серии экспериментов. Памятуя труды Адриана и его дождевого червя, в качестве раздражителя я захотел подобрать нечто приземленное и реалистичное, а потому мы с Фрэнком отправились в местный супермаркет за выдержанным сыром чеддер. Еще одним преимуществом метода 2-ДГ была возможность проводить опыты на бодрствующем животном, а потому мы просто положили сыр перед подставкой, удерживающей нос животного, и направили на него поток воздуха. Мы провели целый ряд опытов – с сыром, с амилоуксусным эфиром (он обладает фруктовым ароматом, напоминающим банановый) – и несколько контрольных (без каких-либо обонятельных стимулов). Исследования мы проводили на крысах и кроликах. Закончив с экспериментальным этапом работы, я без особого воодушевления покинул лабораторию, предоставив Фрэнку подготовку срезов опытных образцов.

В начале января мне позвонил Фрэнк, пребывающий в крайне приподнятом настроении. На снимках срезов обнаружились маленькие точки. Я спросил, означают ли эти точки, что наши опыты увенчались успехом? Он воскликнул, что да, ведь это самые отчетливые результаты из когда-либо полученных при помощи этого метода. Я уточнил у него: уверен ли он? Он заверил меня, что да, он абсолютно уверен, и добавил: жаль, что я не видел, как Эд пустился в пляс по лаборатории при виде этих точек!

Мы с Джоном вскоре вернулись в их лабораторию для проведения дальнейших экспериментов, и результаты оказались не менее информативными, чем первая серия! На рентгеновских снимках наблюдались очаги повышенной плотности, локализованные в некоторых областях гломерулярного слоя. Новость о результатах наших экспериментов быстро разлетелась и произвела такой фурор, что в 1975-м нам пришлось отложить публикацию наших результатов, чтобы Соколофф и его команда могли сначала опубликовать свою статью об открытии метода 2-ДГ. В первой статье нашего проекта мы с Френком Шарпом и Джоном Кауэром написали: