Мозг материален - Ася Казанцева

Вот, но в случае этой работы (и многих других, применяющих такой метод) вы вводите в нейроны не просто ген каналородопсина. Вы вводите более сложную генетическую конструкцию, которая запустит синтез каналородопсина только в том случае, если в клетке одновременно присутствует tTA. То есть мы получили животных, которые встраивают светочувствительные белки только в мембраны тех клеток, которые чему‐то учатся.

Но в этой блистательной схеме все еще есть существенный недостаток. В мозге очень много клеток, и в его зубчатой извилине тоже. И все регулярно чему‐то учатся. Пока непонятно, как пометить те, которые учатся именно тому, что нас интересует.

Я уже упоминала, что tTA позаимствован у бактерий. А его полное название – тетрациклиновый трансактиватор. Это название намекает нам, что он имеет какое‐то отношение к антибиотикам тетрациклинового ряда. И действительно, если мышей кормить антибиотиком доксициклином, то он связывается с tTA – и мешает ему запускать синтез каналородопсина. Вы можете так делать всю мышиную жизнь. А тогда и только тогда, когда собираетесь обучать их тому, что вас интересует, ненадолго из их диеты доксициклин убрать.

Именно так вы и поступаете. Когда доксициклина нет и вся система работает как задумано (клетки, участвующие в обучении, встраивают в свои мембраны светочувствительный белок), вы приводите мышей в незнакомые им комнаты и делаете там с ними что-нибудь хорошее или что-нибудь плохое. Хорошее – это, конечно, секс, общество прекрасной мышиной самки. Плохое – это, как обычно, удар током. После обучения вы снова сажаете мышей на доксициклиновую диету, чтобы светочувствительные белки больше никуда не встраивались, и убеждаетесь, что все произошло именно так, как вы планировали. Если вы направите свет в мозг мыши, которую до этого пугали, то он активирует те самые нейроны, которые запомнили, что жизнь тяжела. Мышь будет избегать того участка клетки, в котором получает неприятную стимуляцию. А вот если включать нейроны, которые были активны во время знакомства с самкой, то это, наоборот, приятно, и тогда подопытное животное будет стремиться проводить больше времени именно в том углу клетки, где вы подаете свет на вживленный ему в мозг оптоволоконный кабель.

Это уже довольно круто, да? Но это еще не конец истории. Дальше вы берете ваших напуганных мышиных самцов, сажаете их в клетку с двумя самками – и активируете им те же самые нейроны, которые были нужны для того, чтобы мышь испытывала неприятные ощущения. И наоборот, берете счастливых самцов и бьете их током, одновременно активируя им с помощью света те же самые нейроны, которые раньше были задействованы в том, чтобы испытывать удовольствие. И да, когда вы тестируете их в следующий раз, вы выясняете, что те, кто раньше боялся, – больше не боятся. А те, кто раньше радовался, – больше не радуются. То есть удалось пометить конкретные нейроны, на которые записалось воспоминание, а потом еще и отредактировать это воспоминание, изменить его эмоциональную окраску.

Понятно, что конкретно эта технология не очень подходит для того, чтобы менять воспоминания у людей. Не то чтобы нас нельзя было генетически модифицировать, но все‐таки работы в этом направлении пока что ведутся только в целях излечения тяжелых наследственных заболеваний, а не для того, чтобы мы начали вырабатывать в своих нейронах странные бактериальные белки. Но важно, что локализовать и перезаписывать воспоминания возможно в принципе, что для этого нет фундаментальных препятствий, связанных с законами природы. Что мозг материален – и мозг познаваем.

А вот вам еще одна впечатляющая история – про то, как ученые вмешались в мышиные сны и таким образом изменили воспоминания животных о реальности. Сон, надо понимать, вообще в первую очередь нужен для обработки информации, полученной в течение дня. Это верно и для людей (к ним мы еще вернемся), но особенно ярко проявляется у грызунов, чья высшая нервная деятельность не настолько запутанна и хаотична. Когда животное ходит по лабиринту, у него в гиппокампе активируются клетки места[176] – одна за другой, в четкой последовательности. Когда животное потом ложится спать, оно воспроизводит у себя в голове фрагменты той же самой последовательности, только проматывает их в ускоренном режиме[177]. Мозг прилежно повторяет маршрут, выученный накануне, чтобы на следующий день животное могло пройти его более уверенно.

Нейробиологи из Сорбонны использовали это свойство мозга для того, чтобы научить мышей любить конкретные места[178]. В течение дня каждое животное исследовало огороженный загончик, заполненный разными интересными объектами. Площадь его была чуть больше одного квадратного метра – такая, чтобы мышь могла свободно перемещаться, несмотря на провод, торчащий из ее головы. Провод был нужен, чтобы записывать сигналы от электродов, вживленных в клетки места – каждая из них активна на своем собственном конкретном участке исследованного пространства. Когда мышь потом ложилась спать, она, как и положено, время от времени активировала те же самые клетки места, которые работали в течение дня. Исследователи выбирали среди них какую-нибудь одну (ту, в которую просто удачно вошел электрод и от нее было удобно записывать сигналы). Смотрели по своим записям за время бодрствования мыши, с какой именно областью пространства связана эта конкретная клетка места. И после этого каждый раз, когда мышь активировала во сне именно эту клетку, исследователи одновременно отправляли ей электрический импульс в медиальный пучок переднего мозга (оттуда сигнал передается на прилежащее ядро, “центр удовольствия”, то же самое делали с радиоуправляемыми крысами из третьей главы). Так они делали в течение часа, пока мышь спала: за это время конкретная клетка места возбуждалась около 500 раз, и каждый раз это сопровождалось искусственно наведенным счастьем.

Что происходило, когда мышь просыпалась и ее снова сажали в знакомый загончик? Правильно, она прямым ходом устремлялась в то место, где ей было так хорошо во сне. И проводила там в 4–5 раз больше времени, чем накануне. Почти так же она делала и во второй раз, когда ее снова пускали в тот же загончик, а вот к третьему-четвертому разу постепенно теряла интерес, потому что в реальной жизни ничего особенно приятного с ней в этом месте не происходило. А если бы происходило, то, конечно, ни за что бы она оттуда не ушла.