Методические материалы, статьи

Мышь серая, но гениальная

Современные представления о процессах, происходящих в головном мозге, и методы генной инженерии позволили ученым получить мышь, чья память и способность к обучению намного превышают способности ее сородичей.

Тут она услышала какой-то плеск неподалеку и поплыла туда, чтобы узнать, кто это там плещется. Сначала она решила, что это морж или гиппопотам, но потом вспомнила, какая она теперь крошка, и, вглядевшись, увидела всего лишь мышь, которая, видно, также упала в воду.
- Заговорить с ней или нет? — подумала Алиса. —
Сегодня все так удивительно, что, возможно, и она умеет говорить! Во всяком случае, попытаться стоит!
И она начала:
- О Мышь! Не знаете ли вы, как выбраться из этой лужи! Мне так надоело здесь плавать, о Мышь!

Льюис Кэрролл. «Приключения Алисы в Стране чудес»

Я начал с этого эпизода из «Приключений Алисы», потому что в конце статьи — как стреляет ружье в третьем акте пьесы — наша гениальная мышка Доги окажется именно в таком положении и будет искать, как ей выбраться из лужи.

Группа Джо Тсиена, которая вывела необычную мышь, занимается изучением тонких молекулярных механизмов памяти. А память, как и большинство иных свойств мозга, остается для ученых тайной «за семью печатями».

Чтобы объяснить, насколько хитроумны были ученые, «изготовляя» с помощью генной инженерии смекалистую мышь, необходимо сказать о предыстории вопроса.

Несколько тезисов. Головной мозг человека содержит около ста миллиардов нервных клеток, которые очень сложно соединены друг с другом. Число соединений между ними достигает ошеломляющих величин. В 1949 году канадский психолог Дональд Хебб предположил, что память возникает в том случае, когда между двумя нейронами головного мозга происходит соединение, в результате чего они активируются, и вещества под названием нейротрансмиттеры (посредники, передатчики сигнала) перетекают из одного типа клеток в другой.

В 1973 году Тимоти Близз и Тери Ломо обнаружили, что этот механизм начинает работать намного лучше, когда происходит стимуляция головного мозга высокочастотными электрическими импульсами. Впоследствии Марк Беар и другие ученые обнаружили роль уже низкочастотных воздействий на головной мозг — они существенно уменьшали силу взаимодействия двух нейронов.

Перейдем теперь на молекулярный уровень. Большая группа ученых в восьмидесятых и девяностых годах обнаружила, что при соединении двух нейронов активизируются так называемые NMDA рецепторы. На картинке, взятой из журнала «Сайентифик Америкэн», показан сложный и многоступенчатый механизм обмена химическими веществами между нейронами, в котором ключевую роль играют рецепторы, то есть приемники NMDA. Но при чем здесь память, спросите вы. Ричард Моррис из университета Эдинбурга ответил на этот вопрос следующим образом: крысы, которые были накормлены специальными таблетками, блокирующими рецепторы NMDA, не смогли пройти тестов на память и обучение, которые прошли все «нормальные» крысы.

Вот на этом этапе за дело взялась команда генетиков из Принстонского университета под руководством Джо Тсиена. Начали они с попыток изменить уровень содержания различных химических веществ на стыке двух нейронов. Используя методы генной инженерии, ученые изменили гены, ответственные за этот процесс. Но мыши умирали. И это понятно: прекращение контактов между нервными клетками в жизненно важных участках мозга приводит к блокаде жизнедеятельности всего организма.

Тогда генетики решили действовать только в определенном отделе головного мозга — в гипоталамусе.

Гипоталамус (отдел промежуточного мозга) ответствен за множество функций, обеспечивающих жизнедеятельность организма. Среди прочего — за действие механизмов бодрствования, сна, эмоций. Клетки гипоталамуса вырабатывают также ряд нейрогормонов, обеспечивающих взаимодействие нервных клеток. Определенную роль играет гипоталамус и в процессах памяти.

Не буду мучить вас дальше подробностями изменения генома мыши, скажу лишь, что ученым удалось в одном случае заблокировать действие рецепторов NMDA в этом отделе головного мозга, а в другом — «вставить» дополнительные. Дело еще осложнялось тем, что при взаимодействии двух нейронов работают два типа рецепторов NMDA: один — преимущественно во взрослом состоянии, а другой, более активный — в раннем детстве. (Видимо, с этим связано лучшее усвоение фактов человеком в молодости.)

Понятно, что генетикам были интересны мыши с дополнительными, активными рецепторами. Одна из них, очаровательная Доги, и стала королевой бала. Каналы обмена химическими веществами при соединении двух нейронов у нее работали в два раза быстрее, чем у обычной мыши.

Все это пока теория. Какая нам с вами, собственно, разница, сколько миллисекунд были активны какие-то рецепторы в одной из частей головного мозга мыши? Двести тридцать или сто пятнадцать? Сейчас попробую объяснить.

Создав Доги, ученые решили проверить ее способности, не только измеряя эти хитроумные параметры, но и испытав ее в нескольких экспериментах.

Первый заключался в том, что Доги вместе с обычной мышью помещали на пять минут в коробку с различными предметами. Предметы каждый день меняли. Выяснилось, что Доги «помнит» уже знакомые предметы в четыре-пять раз дольше, чем обычные мыши.

Второй тест был музыкальным. И тут Доги была вне конкуренции — она «отзывалась» на знакомую мелодию тогда, когда все ее сородичи уже помнить не помнили о такой. Ученые придумали любопытное продолжение этого эксперимента. Они помещали мышей в короб, в котором раньше раздавались звуки. Для того чтобы обнаружить, что связи между окружающей средой и звуками не существует, Доги потребовалось в два с половиной раза меньше времени.

Ну и наконец самый интересный, на мой взгляд, тест. Большая емкость была заполнена водой, слегка подкрашенной молоком в белый цвет. Емкость была окружена шторкой, на которой в определенном месте горела красная лампочка. А на поверхности, вровень с уровнем воды, располагалась платформа, по которой мыши могли выбраться из воды. Платформа тоже была белой — как и емкость, как и вода: ученые все сделали, чтобы окончательно запутать мышек.

Итак, несмотря на все протесты мышей, их выпускали поплавать в молочные воды. Доги и тут не обманула ожиданий ученых. Конечно, она быстрее находила платформу у борта емкости. Но интересно другое: когда платформу убирали, умная мышь, ориентируясь на красную лампочку, также быстро плыла к предполагаемому местонахождению спасительной земли. И помнила она о ней, безусловно, дольше, чем остальные ее сородичи.

Я употребил словосочетание «умная мышь», но вы, надеюсь, понимаете всю условность такого эпитета. Конечно, память и способность к обучению являются частью интеллекта. Однако работы Джо Тсиена и его группы затрагивают лишь один крошечный участок из того множества, которое в совокупности называется проблемой памяти. Напомню, что в ней различают процессы запоминания, сохранения и воспроизведения, собственно припоминания, организации запомненного. И все это опирается на тонкие молекулярные механизмы. Так что впереди у исследователей путь еще дальний.

А можно ли применить технологию, опробованную на мышах, для блага человека? Пока еще рано говорить о пилюлях для забывчивых людей, но «отец» мыши Доги Джо Тсиен уже основал фармакологическую компанию «Eureka Pharmaceuticals», целью которой является разработка лекарств для людей с болезнью Альцгеймера и другими повреждениями памяти.

Вполне возможно, что скоро мы если не поумнеем сразу, то хотя бы перестанем забывать собственную историю, чтобы не переживать ее еще один раз.

По материалам зарубежной печати подготовил Никита Максимов



См. также:
Что такое социальные игры и есть ли они в клубе Вулкан
Нестандартные ситуации видео-покера и способы их решения
Лудомания: как делать ставки и не болеть ими
Секреты выигрышей в онлайн-казино
Любопытные факты об онлайн-казино,
о которых вы не знали

Amusement with Prizes – что это такое?
Несколько важных критериев при выборе пейнтбольного клуба
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное
похудеть На сервере произошла ошибка. Форма получена. Сотовый телефон: Ваш номер телефона.

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005