И.Э. ЛАЛАЯНЦ

Как увидеть работу мозга

Иван Петрович Павлов получил Нобелевскую премию в 1904 г. за исследования процессов пищеварения. Свое главное открытие он сделал, когда обратил внимание на то, что у собаки выделение пищеварительных соков начиналось не при виде пищи, а гораздо раньше, при звуках шагов смотрителя, который разносил собачьи деликатесы. На основании этих наблюдений Павлов сформулировал гипотезу об условном рефлексе и второй сигнальной системе.

Изучением рефлексов занимаются ученые разных специальностей во многих лабораториях мира. Однако, невзирая на все успехи инструментальных наук, «субстрат» рефлексов оставался недоступным: «забраться» в живой функционирующий мозг было до сих пор невозможно.

Правда, с помощью томографа на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР-томографа) можно видеть возбуждение отдельных участков мозга, занятого решением конкретной задачи. Но на самом деле ученые видят лишь увеличение кровотока в этих участках мозга, а не сами нейроны. Поэтому картина получается очень общая и коррелятивная. И хотя ученые прибегают ко всякого рода экспериментальным ухищрениям, суть остается неизменной: этот метод не позволяет наблюдать за функционирующими нервными клетками in situ (в организме).

Но вот в последнем номере журнала Nature за 2002 г. появились сразу две статьи, посвященные решению именно этой задачи.

Сравнительно недавно у тихоокеанской медузы был открыт ген зеленого флюоресцирующего белка (ЗФБ). Затем был получен модифицированный вариант ЗФБ, который светится в 100 раз ярче, чем природный. Этот ген относительно легко можно ввести в нужные клетки, которые начинают светиться в ультрафиолетовых лучах или в луче лазера с определенной длиной волны.

Ученые из лаборатории в Колд- Спринг-Харборе (США) изучали связь между возбуждением нейронов сетчатки и зрительной коры мозга. Для этого были получены трансгенные мыши, у которых ген ЗФБ работает только в нейронах пятого (глубокого) слоя первичной зрительной коры. Свечение белка позволяет увидеть тончайшие дендритные отростки нейрона, отходящие от него в вышележащие слои.

Нейрофизиологи еще со времен Павлова знают, что связи между нервными клетками носят временный характер. Теперь эти связи увидели и сумели сосчитать.

Выяснилось, что у молодых мышат до 73% синапсов остаются стабильными в течение примерно 1 месяца, а затем исчезают. У взрослых же синапсы намного стабильнее: время, за которое исчезает половина синапсов, превышает 13 месяцев. Подсчитано и количество синапсов: на дендрите длиной 29 мкм было 22 синапса, всего же нейрон может образовывать до 10 тыс. синапсов.