Уровень агрессии самцов научились регулировать с помощью лазера

Зеленые клетки межжелудочковой перегородки (septum), посылающие сигналы агрессии в гиппокамп.

Более полувека назад, в 1942 году, один из американских детских врачей описал «автономное» состояние у некоторых своих подопечных, которое назвал аутизмом. Сегодня насчитывается уже целый спектр аутистических расстройств, которые лишь в легких формах поддаются лечению. Причина – у таких людей весьма трудно добиться сохранения в памяти двигательных и умственных (когнитивных) навыков. У них практически не формируется энграмма, или запечатление-импрессия, возникающая у обычных детей зачастую с полуслова.

И вот ученые Калифорнийского университета и их коллеги сумели выявить механизм, лежащий в основе подобного рода нарушений. Они выделили микроРНК (miR), которая по своему составу и форме сходна с таковой у круглого червячка С. elegans, который наряду с дрозофилой и мышью является излюбленным объектом молекулярных биологов. Обе РНК образуют на одном из концов петлю, только у червячка в ней около 10 «букв» генетического кода, а у человека – 18.

Выяснилось, что miR подавляет возбуждение нервных клеток и образование связей между ними. Ученые снижали количество РНК у дрозофил, что вело к улучшению памяти и ее сохранению. Мишенями воздействия РНК оказались около 100 генов, и ее угнетающее действие максимально для гена Аbp. Этот ген кодирует синтез протеина связывания с ДНК, то есть генный регулятор. После стимулирования гена Abp память улучшалась. Интерес к протеину связан с тем, что мутации его гена известны у аутистов, а также и у некоторых эпилептиков. Можно добавить, что при обоих расстройствах отмечаются нарушения в нейросетях.

Подтверждение последнему было получено в университете немецкого Фрайбурга, сотрудники которого «просеяли» около 30 тыс. генов, сравнив их активность у здоровых и эпилептиков, не поддающиеся лечению приступы у которых вызываются нарушением формирования нормальных нейросетей. К своему удивлению, ученые выяснили, что у таких людей в первую очередь нарушена активность генов, белки которых необходимы для формирования миелиновых оболочек нервных отростков (нарушение оболочек приводит к рассеянному склерозу). Результаты этой работы опубликованы в журнале Cerebral Cortex.

В Оксфордском университете с помощью магниторезонансной томографии (МРТ) было показано, что нарушение электроизолирующей миелиновой оболочки у эпилептиков особенно выражено на границе V и VI глубоко лежащих слоев коры. Авторы полагают, что склонность больных к приступам связана с электрическим перевозбуждением двигательных и других нейронов. Установление причины вселяет надежду на поиски приемлемых методов воздействия на очаги – например, с помощью глубокой магнитной стимуляции или мозг-компьютерных интерфейсов.

Интересно, что повышенная агрессия, по крайней мере у самцов мух, связана не только с возбуждением нервных клеток, но и с их торможением (подавлением активности). Это было доказано с помощью все шире применяемой оптогенетики, при которой активность нейронов можно регулировать с помощью лазера.

Нейробиологи Нью-Йоркского университета обнаружили в опытах на мышах своеобразного «вратаря» у врат агрессии. Роль такого стража играют клетки межжелудочковой перегородки (septum – она разделяет внутренние желудочки мозга). Функцию этих клеток авторы исследования, опубликованного в журнале Current Biology, сравнили с регулятором громкости.

Допаминовые клетки «одиночества» в стволе мозга (красные, зеленые и желтые).  Иллюстрация Physorg

Клетки перегородки посылают свои сигналы в гиппокамп (извилину морского конька), лежащую на основании височной доли. Гиппокамп считается хранилищем памяти. Удаление гиппокампа у пациентов с эпилепсией приводит к утере кратковременной памяти, в результате чего и была открыта функция этого отдела мозга. С помощью лазера авторы могли регулировать уровень агрессии самцов, но при этом внимание последних к самкам не менялось, что противоречит старому убеждению «всюду секс и насилие».

Предвестника эпилептического приступа ученые называют «про-дрома». (Так греки звали и Иоанна Предтечу, возвышавшего «глас вопиющего в пустыне».) Давно известно, что нейрональные сети лежат в основе социальности, и разрушение их ведет к анахоретству (отшельничеству). С помощью оптогенетики в Массачусетском технологическом институте ученые обнаружили в глубине мозга место, активность клеток которого «противится» одиночеству. Они оказались допаминовыми (допамин – вещество удовольствия и социального общения) и особенно активны у альфа-особей. Об этой работе пишет журнал Cell.

И еще два слова о памяти и оптогенетике. Исследователи Женевского университета показали, что «памятные» клетки гиппокампа синтезируют протеин, который способствует формированию и сохранению памяти. С помощью лазера они не только консолидировали память у мышей, но и ослабляли ее, создавая положительную и отрицательную энграммы. Эти результаты доложены в журнале Neuron.

Вполне возможно, что в скором времени память начнут измерять в «мнемозинах». Измеряют же характеристика тока в амперах, вольтах и омах.