Журнал «Если», 1994 № 03 - Страница 9
Черви, плавающие в маленьких бассейнах, подвергались воздействию периодических вспышек света с последующими ударами тока. Под действием тока черви сокращались. Вскоре выработался условный рефлекс — планарии начинали сокращаться без ударов тока только в ответ на вспышки света. Учеба закончилась. «Грамотных» планарий разрезали пополам, и оказалось, что после регенерации обеих половин животных их обучение описанному условному рефлексу происходило в три раза быстрее, чем обучение новичков. Еще более удивительны результаты экспериментов, в которых «ученых» червей измельчали и скармливали необученным. «Полакомившись», планарии-каннибалы приобретали условный рефлекс съеденных ими сородичей. Специалисты разных стран, ошеломленные сообщением Макконнела, во многих лабораториях повторили опыты канадского физиолога. Да, действительно, в процессе обучения в нервных клетках накапливается какое-то вещество, которое «запоминает» навык и способно переносить его другому животному.
Однако смущало, что планарии по своей биологической организации стоят на низких ступенях эволюционной лестницы, поэтому ученые решили подняться выше и изучить феномен на золотых рыбках…
В пушкинской сказке рыбка-волшебница, одарившая старике всем, что он пожелает, в конце концов рассердилась и оставила его у paзбитого корыта. В нашем рассказе золотые рыбки выполняли любые желания экспериментаторов: плавали вверх брюшком, подплывали к любимой красной и нелюбимой зеленой кормушкам, учились различать запахи хинина, глюкозы и уксусной кислоты с предпочтением какого-то из них. И все эти приобретенные навыки переносились с экстрактами мозговой ткани обученных животных к необученным.
Наступила эра триумфа. В 1965 году сразу четыре группы исследователей из США, Дании и Чехословакии сообщили, что внутрибрюшинное введение крысам и мышам мозговых экстрактов, полученных от обученных животных, значительно облегчало и ускоряло выработку тех же навыков у необученных. Интересно, что факторы переноса сохраняли свою активность и при воздействии ими на животных другого типа. Так, экстракты мозга, взятые у крыс, привыкших к сильной воздушной струе, при введении их мышам «приучали» последних безразлично относиться к этой процедуре.
Объектами исследования грузинских ученых Р.Рижинашвили и Г.Марсагишвили стали новорожденные цыплята. В течение первых 36 часов цыплята проявляют способность к импритииговой (от английского impriting — запечатление) форме обучения. Они, видимо, считают своей матерью любое движущееся существо. В нормальных условиях ею, естественно, будет курица, находящаяся рядом с ними. А в опытах исследователей из Грузии роль наседки выполняли шары: красный и синий. Цыплят разбили на две группы, а одной находился катающийся красный шар, в другой — синий. Что оказалось? Новые цыплята, которым внутрибрюшинно вводили экстракты мозга птенцов, привыкших к красному шару, неотступно начинали бегать за ним, игнорируя синий и наоборот.
Подобных экспериментов было проведено множество. Оставалось выделить и расшифровать химические соединения, а которых заключалась передаваемая информация. В 1966 году группа Дж. Унгара из Техасского медицинского центра в Хьюстоне начала поиски «пилюль памяти».
После шести лет упорной работы Дж. Уигар и его группа сообщили в 1972 году в английском журнале «Nature» о первом успехе: из мозга крыс, обученных бояться темного отсека камеры, было выделено «вещество памяти». Расшифровка его химической структуры показала: это пептид с меленьким молекулярным весом, цепочка которого состоит Всего из 14 аминокислот. Его назвали скотофобииом (в переводе с греческого — боязнь темноты). Скотофобин в очень низких дозах (от 10 до 300 нанограммов) при введении его в организм животных индуцировал у них страх перед затемненным пространством. Окрыленный успехом Унгар выдвинул тезис: «Один пептид — один акт поведения». Под этим девизом он со своими сотрудниками стал заниматься поиском- других пептидов памяти. И вскоре нашел их…
Добившись у 600 крыс привыкания к звуку электрического звонка, группа Унгара выделила и расшифровала вторую чудесную молекулу — пептид, названный амелитином[2]. Подобно скотофобину, амелитин при его введении в очень малых дозах не вызывал у необученных крыс каких бы то ни было ответных реакций на звонок.
Далее — более. Из мозга золотых рыбок, приученных к определенной окраске стенок аквариума, выделили еще два пептида — хромодиопсины, а в головном мозге крыс обнаружили пептид — катабатмофобин, сообщающий другим животным определенные двигательно-оборонительные навыки. Позднее установили отсутствие видовой специфичности у найденных пептидов — крысиный скотофобин отпугивал от темноты не только мышей, но и золотых рыбок.
Следует отметить, что не всегда с выделенными веществами прямо передавалась та или иная форма поведения (хотя такое бывало нередко). Иногда они просто ускоряли обучение, что тоже весьма важно.
Дж. Уигар считал (и, видимо, это наиболее реальная точка зрения из всех имеющихся), что «пептиды памяти» действуют как стимуляторы, усиливая рост и размножение отростков нервных клеток. В результате усиленного ветвления устанавливаются и более многочисленные связи между нейронами и тем самым формируются соответствующие ансамбле клеток, хранящие память об определенном жизненном опыте животного. При введении этих веществ в организм необученного животного, у него в мозге создаются клеточные сообщества, тождественные тем, которые были у опытного зверька — донора. Они-то и обеспечивают описанные избирательные реакции.
Исследования по расшифровке пептидов памяти и обучения продолжаются. В настоящее время уже выделено и проанализировано более двух десятков специфических пептидов, функцией которых является перенос разнообразных навыков. Но неожиданно выяснилось, что перенос памяти возможен и через молекулы или их фрагменты уже достаточно давно известных гипофизарных и гипоталамических гормонов.
Когда мы входим в зал перед началом симфонического концерта, то прежде всего слышим тихую разноголосицу настраиваемых инструментов. Через несколько минут громко и стройно зазвучит весь оркестр. У каждого инструмента своя партия, своя роль в исполнении произведения. У одного более значимая, у другого — менее, но потеря любого из них приведет к утрате полноты и красоты звучания всего оркестра, а значит, и самой симфонии.
Так и в организме. Эндокринные клетки, расположенные в различных органах и продуцирующие разные гормоны, составляют оркестр. Оркестр, исполняющий симфонию жизни. От согласованности их действий, синхронности и четкости ведения своих партий, сыгранности всех участников большого ансамбля зависит качество исполнения этой трудной и ответственной симфонии.
Клетки и гормоны — это инструменты эндокринного оркестра. А ими руководит опытный и строгий дирижер — гипоталамус, пульт его находится в основании головного мозга. Его «правая рука», верный помощник, проводник всех его идей и стремлений — гипофиз, лежащий под полушариями мозга тоже на его основании в специальном месте — четверохолмии, образующем углубление для этого важного органа. Гипофиз связан с гипоталамусом системой специальной связи: нервными волокнами и кровеносными сосудами. Гипофиз — первая скрипка, концертмейстер оркестра. Он многозвучен — очень разносторонний музыкант. Вырабатывая около 10 важных гормонов, гипофиз практически ведет за собой все другие инструменты оркестра: щитовидную и поджелудочную железы, надпочечники, другие органы. Среди гормонов гипоталамуса и гипофиза, контролирующих многие жизненно важные функции, для нашего рассказа особенно интересны два — адреиокортикотропный гормон (ЛЮТ), регулирующий выработку кортикостероидов — гормонов коры надпочечников, и вазопрессинпептид, участвующий в регуляции водно-солевого обмена и других функций организма.
Итвк, АКТГ. Ученые из Амстердамского университета М.Апплеэвейг и Ф.Баудри, занимаясь изучением физиологических свойств этого гипофизного гормона, еще в 1955 году обнаружили, что, помимо основного своего действия, он влияет на процессы обучения. В их опытах удаление гипофиза резко снижало у животных способность к выработке условного рефлекса. Вначале они предположили, что такое явление может быть вызвано недостатком многих гормонов гипофиза, однако дополнительные эксперименты показали, что именно АКТГ в основном повинен в этом. Введение его животным с удаленным гипофизом при отсутствии остальных гормонов полностью восстанавливало их способность к обучению. Дополнительным подтверждением послужил и тот факт, что инъекции АКТГ крысам с неповрежденным гипофизом тоже стимулировали выработку условного рефлекса.