Тайны мозга

Лучшая идея — обратиться к простым нервным системам, к мозгу той же морской улитки Аплизии, в котором всего 20 тысяч нервных клеток. При этом многие цепочки нервных клеток, реализующие тот или иной навык представлены всего несколькими нейронами, хорошо различимыми под объективом микроскопа. Нельзя ли прояснить тайны памяти человека, работая с моллюсками? В начале 60-х годов прошлого столетия едва ли не единственным психиатром, выбравшим себе в качестве объекта исследования морскую улитку, стал блестящий выпускник Гарвардской медицинской школы, а в последующем профессор Колумбийского университета Эрик Кендель. Молодой исследователь променял респектабельный кабинет столичного психиатра на лабораторию с аквариумами и микроскопами, работа в которой принесла ему в 2000 году Нобелевскую премию по физиологии или медицине — «за открытия, связанные с передачей сигналов в нервной системе». Даже у моллюска для исследования Кендел выбрал самый простой вид поведения — врожденную оборонительную реакцию втягивания жабр при прикосновении к мышечному сифону, по которому из тела моллюска выводятся отходы жизнедеятельности. Смысл этого рефлекса понятен — защита жабр от возможных повреждений. Оказалось, что если одновременно с прикосновением к сифону коротко раздражать хвост моллюска электрическим током, то уже через несколько таких проб реакция втягивания жабр резко усиливается. Еще бы, опасность увеличилась. Причем еще долгое время после проб с электрическим током моллюск продолжает усиленно реагировать даже на малейшее прикосновение к сифону. Чем не аналог невротических реакций, когда человек может вздрагивать от малейшего шороха? Преимущество моллюска здесь в том, что с его «неврозом» гораздо легче разобраться, так как он опосредован всего несколькими нейронами. Один нейрон — чувствительный, откликается на прикосновение и передает нервный импульс второму нейрону, двигательному, который уже активирует соответствующую мышцу. Передача осуществляется через синаптическое соединение, одна часть которого является окончанием чувствительного нейрона, а вторая расположена уже на теле двигательного нейрона. Между ними очень узкая щель, сотая доля микрона, которую путем диффузии легко преодолевают выделившиеся из окончания чувствительного нерва химическое вещество — медиатор. Понятно, что усиление передачи происходит в синапсе между чувствительным и двигательным нейроном, но откуда этот синапс узнает о том, что одновременно с прикосновением кто-то еще дергает моллюска за хвост? Оказалось, что в деле участвует еще один чувствительный нейрон, который воспринимает раздражение хвоста, но образует контакт уже не с двигательным нейроном, а с окончанием чувствительного нейрона. Этот третий нейрон является модулятором синаптической передачи в основной цепочке оборонительного рефлекса. Стоит только несколько раз включиться этому модулирующему нейрону одновременно с чувствительным, как из окончания последнего начинает выделяться больше медиатора. Модулирующие нейроны занимаются настройкой синапсов! Осталось только найти само вещество-модулятор, которое в своем окончании выделяет модулирующий нейрон. В простой нервной системе исследователи быстро его нашли — модулятором оказался… серотонин! Между прочим, именно с серотонином современные исследования связывают регуляцию настроения у человека. Но что дальше? Как серотонин вмешивается в молекулярное хозяйства модулируемого им синапса? Кропотливая работа привела исследователей к выводу, что серотонин активирует в синапсе целый каскад процессов, завершающийся модификацией белков, открывающих шлюзы для выброса медиатора в синаптическую щель. Проблема только в том, что как и любые белки в клетках эти «смотрители» медиаторных шлюзов достаточно быстро, за несколько часов, разрушались естественными ферментными системами и замещались на нормальные белки, так как их синтез контролируется конкретными генами. Это как раз соответствовало периоду, когда Аплизия постепенно забывала неприятности, связанные с электрическим током. Возможно, это и есть первый набросок механизма кратковременной памяти. Однако, на той же Аплизии было показано, что если сочетание прикосновений к сифону и электрическое раздражение происходило многократно и долгое время, то память об этом сохранялась надолго. Может, где-то здесь скрыты механизмы долговременной памяти? Как бы там ни было, но они должны были быть как-то связаны с геномом. Иначе, чтобы не происходило с белками в синапсе — без поддержки генов, все эти процессы обречены на очень короткое существование.