А если это устройство — мозг? Пусть всего-то лабораторной мыши. Жаль зверя. Но сейчас экспериментаторы выдумали революционную технику: научились произвольно включать и выключать заданную нейронную "схему" снутри живого мозга, практически без вреда для последнего.
Учёные издавна знают, что главным "устройством", отвечающим за запись новых мемуаров (при обучении либо получении новых воспоминаний) в долговременную память, является маленькая часть мозга, именуемая гиппокампом.С ним уже не раз проводили разные опыты, проясняющие, как гиппокамп перекодирует информацию. И хотя он устроен куда проще, чем весь мозг в целом, даже этот маленький "узел", нечто вроде "шины данных" в компьютере, всё ещё прячет внутри себя массу загадок.
Ранее мы ведали, о проекте построения электрического гиппокампа. В той работе учёные снимали сигналы с нейронов и пробовали вычислить, что конкретно делает гиппокамп со входящими импульсами и какие при всем этом сформировывает импульсы на выходе. А другая группа в один прекрасный момент даже выстроила комбинированную схему — чип и гиппокамп крысы, всё с теми же исследовательскими целями.
Зелёным показан район гиппокампа мыши, в каком техника DICE-K заблокировала передачу нервных сигналов (фото Toshi Nakashiba, MIT).
Но такая стратегия анализа "чёрного ящика" — не самый продуктивный путь. Поэтому огромное количество исследователей пробует тем либо другим образом воздействовать на гиппокамп подопытных животных, чтоб по изменениям в работе их памяти и в уме осознать — что происходит снутри.
Посреди этих экспериментаторов — Сусуму Тонегава (Susumu Tonegawa) и его коллеги из института обучения и памяти Пикауэра (Picower Institute for Learning and Memory) Массачусетского технологического института (MIT).
Тонегава занимается исследованием устройств памяти очень издавна. Это он в 2004 году нашёл "ферментный ключ" к длительной памяти, а в 2007-м нашел в мозге источник дежавю.
Сейчас Сусуму сделал прорыв в исследовании гиппокампа. В первый раз учёные смогли произвольно выключить и включить строго определённую нейронную "схему" в мозге живого существа (мыши) и проследить эффект от такового переключения. Более того, экспериментаторы смогли уже в гиппокампе выключить и включить определённую его часть.
Тумблер исследователи использовали уникальный. В лаборатории Тонегавы был изобретён новый способ блокирования нейронных связей: "Доксициклин-ингибированное угнетение клеточного экзоцитоза" (другими словами выделения медиаторов) — doxycycline-inhibited circuit exocytosis-knockdown (DICE-K).
Кстати, хим способ воздействия на гиппокамп (только с другим веществом) использовала другая научная группа, которая некогда стёрла мемуары у крыс.
Гиппокамп состоит из нескольких участков (CA1, CA3, зубчатая извилина), напоминают южноамериканские экспериментаторы. Они соединены меж собой несколькими нейронными "схемами". Одну из их именуют трёхсинаптический путь (tri-synaptic pathway — TSP). Он переносит информацию по маршруту: энторинальная кора (ЭК) — зубчатая извилина — CA3 — CA1 — ЭК.
Моносинаптическая же "дорожка" (MSP), работающая параллельно, куда короче: ЭК — CA1 — ЭК.Применив DICE-K, исследователи с удивлением нашли, что мыши, у каких основной путь обработки инфы (TSP) был выключен, всё ещё могли обучаться ориентироваться лабиринте. Недлинного пути MSP было довольно для таковой работы.
Но запоминание пути в лабиринте, молвят создатели опыта, это задачка, которая производится медлительно, за многие пробы прохождения. А вот когда мышей направляли на другие тесты, в критериях, которые добивались резвого обучения и формирования памяти с "первой пробы", исследователи нашли, что животные с блокированным TSP не могут делать эти задачки.
О собственных опытах Тонегава и его коллеги отчитались в собственной статье в Science.
Таким макаром, TSP оказался нужен для резвого закрепления инфы в новых критериях. "Этот вид обучения есть итог работы самых сложных форм памяти, тех, что делают животных более умными, и, тех, что ухудшаются с годами", — растолковал Сусуму.
Учёный продолжил: "Наши данные внушительно свидетельствуют о том, что TSP в гиппокампе играет главную роль в резвом формировании памяти, когда в ежедневной жизни появляются новые действия и эпизоды. Наши результаты демонстрируют, что понижение этих возможностей, как, к примеру, при нейродегенеративных заболеваниях и старении здоровых людей, может быть обосновано, по последней мере, отчасти, "отказами" в этой схеме".
Выходит, что, осознав механизм естественных сбоев в "микросхеме" TSP, биологи и врачи могут научиться вылечивать ряд болезней. За это мыши и мучаются. Сейчас не так очень.
