В исследовательском институте Скриппса в Юпитере, штат Флорида, ученые бьются над разгадкой тайны формирования памяти. При этом подопытными животными являются не обезьяны, собаки или крысы, у которых, как известно, есть память, а обычные плодовые мушки. Руководитель отдела неврологии в Институте Скриппса Рон Дэвис объясняет, почему мозг плодовой мушки идеален для изучения работы человеческого мозга.
«Он очень простой – мозг плодовой мушки состоит из примерно 100 тысяч нейронов, – говорит Дэвис. – Мозг человека включает около 100 миллиардов взаимосвязанных нейронов, и это огромная сеть. У нас буквально не хватит мозгов, чтобы работать с человеческим мозгом».
Ученые могут извлечь мозг мушки и поместить его – живой! – под микроскоп. Они могут изолировать нейроны с разными функциями и наблюдать, как они возбуждаются или посылают сигналы другим нейронам при наличии стимула. В одной из серий лабораторных тестов мушек учили запоминать запах, ассоциируемый с электрическим разрядом.
«Эти плексигласовые пробирки покрыты проводящей электричество медной сеточкой, – поясняет Дэвис. – Мы помещаем в них мушек, потом наполняем их запахом. После запаха А идет электрический разряд, небольшой удар током. Потом пробирку наполняют свежим воздухом для очистки и наполняют другим запахом – запахом Б, после которого не следует удара током. Так происходит обучение, которое, как мы надеемся, приведет к формированию ассоциаций. Насекомые начинают понимать, что один запах – плохой, потому что в присутствии этого запаха происходит наказание, а второй запах – безопасен».
Потом плодовых мушек тестируют, насколько хорошо они все запомнили. Дэвис говорит, что около 90 процентов насекомых избегают удара током. Тех, кто этого не делают, изолируют для изучения их генов.
По сути, плодовые мушки имеют те же самые гены, что и мы – только меньшее количество. Дэвис считает это корреляцию обнадеживающей.
«Если мы обнаружим ген в мушках, который отвечает за процесс формирования памяти, – говорит он, – то последовательность этого гена обычно сохраняется и у других животных. Мы можем использовать этот ген, чтобы обнаружить аналогичный ген у мышей или людей, потому что сходство в их строении очень высокое. Основания аминокислот, из которых состоит ген, очень похожи. Поэтому с высокой долей вероятности мы можем обнаружить у людей большинство генов плодовых мушек. Так что, хотите верьте, хотите нет, но мы очень похожи на плодовых мушек».
У плодовых мушек очень короткий жизненный цикл по сравнению с другими лабораторными животными, такими как мыши или крысы. Каждые две недели они спариваются и дают потомство, поэтому за год можно изучить много поколений мушек, что позволяет довольно быстро проводить генетические исследования. И поскольку мушки очень малы, можно очень просто и недорого хранить их сотнями тысяч в пластиковых сосудах. Дэвис показывает маленькую комнату в институте, заполненную бутылочками с плодовыми мушками, которые все используются в исследованиях, чтобы найти ответ на вопрос, как формируется память, и где хранятся воспоминания.
«Подавляющее большинство неврологических заболеваний – болезнь Альцгеймера, Паркинсона и других, а также психиатрических заболеваний – шизофрении, биполярного расстройства, синдрома дефицита внимания и гиперактивности – связаны с нарушениями способности к обучению, – говорит Дэвис. – Формирование памяти, по-видимому, лежит в основе большинства неврологических и психиатрических заболеваний».
Дэвис и его коллеги надеются, что их работа приведет к созданию лекарства, которое поможет мозгу в борьбе с болезнями, связанными со способностью к обучению и работой памяти. Он считает, что фундаментальные знания о том, как происходит обучение, являются ключом к лечению и исцелению от этих болезней.
