Исследователи из университета, расположенного в Кливленде (штат Огайо, США), описали эксперимент, в котором вместо подопытного животного использовалась культура клеток: фрагмент мозга крысы с подключенными к нему электродами. Наблюдая за активностью нервных клеток, ученые пришли к выводу, что она меняется, получив определенные сигналы. Это, в свою очередь, свидетельствует о формировании кратковременной памяти.
Кратковременная память, как считают нейробиологи, основана на изменении электрических свойств нейронов; долговременная – на их физической перестройке и, возможно, на образовании новых нервных клеток. Например, в кратковременной памяти хранится у читателя начало абзаца, когда он завершает чтение. При необходимости кратковременная память преобразуется в долговременную в ходе так называемой консолидации памяти, и это задействует совсем другие механизмы.
Ученые исследовали именно кратковременную память. Им удалось показать, что определенные клетки гиппокампа (части головного мозга, которая, возможно, отвечает в том числе и за кратковременную память), получив внешний стимул, могут менять свои электрические свойства и выдавать всплески активности на промежутках до десяти секунд. Это так называемые мшистые клетки, названные так за характерную форму со множеством отростков, которые сконцентрированы в сгустки, напоминающие мох.
По словам одного из авторов работы, Бена Стоукбриджа, результаты эксперимента могут существенно помочь в медицинских исследованиях. Ведь выявление нервных цепей, ответственных за кратковременную память, позволяет и определить причины, по которым животное может лишаться способности запоминать что-либо.
В мозгу крысы можно найти все те же основные структуры, что и в мозгу человека (хотя и менее развитые), поэтому результаты экспериментов на грызунах часто помогают понять и причины поражающих людей заболеваний, от болезни Альцгеймера до эпилепсии. Кстати, именно анализ случаев амнезии при эпилепсии и натолкнул ученых на мысль о том, что следует изучать именно мшистые клетки.
Эксперимент затрагивает и такую достаточно актуальную тему, как замена опытов на животных опытами на культурах клеток. На подобную замену часто указывают как на способ "гуманизировать" исследования, избавившись от работы с животными, – но в данном случае, равно как и во многих других, цели ученых ничего общего с защитой животных не имели.
Культура клеток, которую использовали нейробиологи, являлась срезом головного мозга, предварительно извлеченного из умерщвленной крысы. Ученые смогли таким образом получить доступ к интересовавшим их клеткам, у них появилась возможность получать больше информации – но крыс при этом все равно приходилось убивать. И увы, других вариантов у ученых нет: вырастить в пробирке целый гиппокамп с фрагментами коры или мозг целиком невозможно, а просто на отдельных клетках (которые теоретически можно получить и без убийства животного) наблюдать обучение и формирование памяти нельзя в принципе.
"Память, – говорит Стоукбридж, – это не то, что наблюдается на одной клетке, это то, что реализуется в целой группе клеток". Мшистые клетки гиппокампа связаны с нейронами других типов, и самих по себе их для обучения недостаточно. Но, как показали опыты ученых, мшистые клетки служат важным звеном в тех нервных цепях, которые обеспечивают нам возможность помнить о том, что произошло несколько секунд назад: возможность, без которой нормальная жизнь попросту невозможна.
Еще в 2007 года в Гарвардском и Кембриджском университетах смогли создать трансгенную мышь, каждый нейрон клеток которой окрашивался в случайно выбранный цвет за счет комбинации трех разноцветных светящихся белков. Ученые выполнили живописные микрофотографии фрагментов мозга таких мышей, где окрашивались именно отростки мшистых клеток.