Революция в голове. Как новые нервные клетки омолаживают мозг

По-настоящему интересно становится, если включить в расчет еще и расположение отдельных антенн. Тогда из массива данных, который мыши формировали в течение трех месяцев, можно для каждого отдельного животного вычислить коэффициент того, с какой вероятностью его можно в случайный момент времени найти в столь же случайном месте на большой огороженной площади. Чем больше этот коэффициент (так называемая энтропия рыскания – Roaming Entropy), тем вероятнее, что мышь встретится вам во многих различных точках; чем он ниже, тем вероятнее, что она окажется лишь в нескольких местах (например, в своем гнезде или у поилки).

Андреас Брандмайер создал интерактивную визуализацию энтропии рыскания, которую можно испробовать на странице www.brandmaier.de/roamingentropy/. Энтропия рыскания – это коэффициент пространственной активности, который не ограничивается самим движением, а учитывает качественный компонент, а именно какое пространство это движение охватывает. Если перенести это на человека, при примерно одинаковой физической активности этот показатель у бегуна на дорожке в фитнес-центре будет ниже, чем у того, кто бегает в лесу и по полю. Таким образом, энтропия рыскания еще и косвенно говорит о том, насколько исследована и познана среда.

Если суммировать для каждой мыши значения энтропии рыскания в течение некоторого времени, можно увидеть прирост ее активности. Чем резче кривая направлена вверх, тем активнее особь, чем кривая более пологая, тем меньшее пространство было охвачено деятельностью.

На животных в обогащенной среде мы увидели, что их кривые веерообразно расходились все дальше. Эти диаграммы показали, что мыши по своей активности все сильнее отличались друг от друга^{{62}, {63}}, (см. рис. 24 на вклейке).

Когда мы сопоставили энтропию рыскания каждой мыши с уровнем нейрогенеза, мы обнаружили, что она объясняет уже не 10, а более 20 % различий в количестве новых нервных клеток у разных особей. Это поразительное, но не запредельное значение. Было бы не слишком правдоподобно, если бы данные показали, что нейрогенез взрослых у каждой мыши зависит только от ее энтропии рыскания. Разумеется, здесь может играть роль множество других потенциальных факторов. В первую очередь, конечно, это социальные контакты. В другом независимом исследовании мы также выяснили, что мыши с более высокой энтропией рыскания – большие индивидуалисты, но при этом они не антисоциальны. Это тоже интуитивно понятно: широкие знакомства – еще один признак активной жизни.

Конечно, остается масса вопросов. Прежде всего, опять же, причинная связь. Зависит ли дальнейший рост кривой поведения от нейрогенеза взрослых? Активность стимулирует нейрогенез взрослых, но верно ли обратное, что нейрогенез взрослых способствует активности, как предполагает гипотеза о том, что перед нами по-настоящему пластичный процесс?

В любом случае наши эксперименты с мышами показали, что нейрогенез взрослых в зависимости от индивидуальной активности ведет к тому, что у каждой особи развивается свой уникальный гиппокамп. В результате индивидуальной активности гиппокамп приспосабливается к собственному ее уровню – или, как можно было бы сказать, к собственному горизонту опыта.

Но как это может работать? Откуда стволовые клетки и полость, где они содержатся, узнают, что в активном животном им нужно будет выполнять повышенные запросы? Есть ли у стволовых клеток воспоминание о прошлом опыте?

На самом деле похоже, что это так. Основная память каждой клетки – это ее геном. Это неизменная база. Но есть также то, что называют эпигенетикой, или, популярно, «второй код». Это изменяемые модификации генома, которые определяют, как будет считываться и использоваться первый код. Эти изменения зависят от среды, опыта и активности. Эпигенетика – связующее звено между генотипом и окружающей средой.

Следующий большой шаг – выяснить, действительно ли индивидуальное поведение ведет к индивидуальным эпигенетическим изменениям – в стволовых клетках, их полости или еще где-то, – которые могли бы объяснить, почему нейрогенез взрослых при одинаковых исходных условиях со временем стабилизируется на разном индивидуальном уровне, в результате чего каждый может получить тот мозг, которого заслуживает.

Новые нервные клетки в борьбе за выживание

Можно также развивать эти размышления в свете приспособления особей на уровне видов. Ведь то, что верно для отдельного животного, вероятно, верно и для всего вида. Соответственно этому ваша собственная приспособляемость к задачам, которые ставит мир, могла бы также способствовать тому, чтобы стал лучше приспосабливаться весь вид в целом. Тот, кто хорошо живет в своей нише, скорее сможет принести потомство в мирной обстановке, чем во враждебных условиях, всегда в бегах.