04.12.2009

 Обучение способствует росту нервных клеток


Нейробиологам удалось пронаблюдать за изменениями нервных клеток во время обучения животных.

Знание особенностей этого процесса может существенно помочь в понимании природы памяти, а следовательно, и в поиске методов лечения различных ее нарушений.

Ученые из Лангонского медицинского центра при Нью-Йоркском университете проследили за изменениями в нервных клетках с помощью нового метода, который еще меньше десяти лет назад казался если не фантастикой, то чем-то за гранью возможного: исследователи наблюдали отдельные клетки прямо сквозь череп. Этот метод позволяет разглядывать детали в тысячные доли миллиметра.

Очевидное - невероятное

Как проследить за изменениями в мозге животного? Эта проблема является источником головной боли для нейробиологов во всем мире - ведь даже у круглого червя C.elegans, снискавшего репутацию одного из наиболее примитивных животных, можно насчитать свыше 300 нервных клеток, при этом интересующие ученых изменения могут происходить в любой из них и затрагивать отросток длиной в сотые доли миллиметра. И это прозрачный червячок, которого в буквальном смысле слова можно просветить насквозь, просто положив на источник света.

А если речь идет о мыши, то перед биологами предстает мозг уже с десятками миллионов нервных клеток, причем непрозрачный и находящийся внутри черепа. Представьте, что вам надо, глядя на город из иллюминатора самолета, выяснить, к примеру, часы работы банковского отделения или устройство коробки передач автомобиля - перед учеными стоит в общем-то похожая по сложности задача.

Чтобы ее решить, биологов необходимо извлечь мозг, заморозить его, а потом послойно изучить под микроскопом. Если сравнивать мозг животных до и после обучения, то в процессе исследования можно узнать много интересного. Здесь, правда, придется смириться с мыслью о неизбежной гибели животного, которое до этого несколько недель обучали ориентироваться в лабиринте и которое, возможно, стоит несколько сотен евро. Жалко, безусловно, - но до недавних пор альтернатив методу не было.

Существенного прогресса в такого рода исследованиях удалось добиться с помощью... микроскопа, который заглядывает в мозг сквозь череп и не повреждает его, а дает картинку с изображением клеток коры головного мозга без вреда здоровью животного.

Мутанты и лазеры

Уникальная установка, просвечивающая лазером череп и позволяющая наблюдать нервные клетки, - это только одна из новых технологий, которые были применены учеными для исследования памяти. Сам по себе микроскоп в лучшем случае позволил бы увидеть сложнейшую сеть нейронов, погруженных в глиальную ткань: вопреки распространенному заблуждению мозг состоит далеко не только (и даже не столько, если считать по количеству) нервных клеток. Нейроны окружены множеством клеток, предоставляющих им питательные вещества и даже наматывающих на нервы слои изоляции. Через все это проходят кровеносные сосуды, и искать в этом переплетении что-то новое для науки, даже имея серию снимков, крайне затруднительно.

Потому в исследовании участвовали не обычные лабораторные мыши, а генно-модифицированные. В мозгу этих грызунов некоторые нейроны синтезировали желтый флуоресцентный белок, и потому нервные клетки в буквальном смысле слова при просвечивании коры лазерным лучом светились на фоне всех остальных клеток.

Ученым удалось добиться того, что флуоресцентная метка синтезировалась не всеми нейронами подряд, а только нейронами из пятого слоя коры. За счет этого биологи увидели даже не всю кору, а лишь определенный ее слой, который был намечен заранее. И после того, как мутантные мыши были получены из питомника, а микроскоп отлажен - начался собственно эксперимент.

Эксперименты

В первом исследовании мышей учили бегать по вращающемуся цилиндру. Эта несложная задача тем не менее привела к тому, что у грызунов на поверхности нейронов в моторной, отвечающей за движения коре начали формироваться дополнительные отростки, так называемые дендритные шипики. Исследователи убедились в том, что у сидящих в клетках и не выпущенных во вращающийся цилиндр мышей такого не наблюдается, и продолжили наблюдения.

Когда мыши освоили бег по уходящему из-под их лап валику, процесс появления новых дендритных шипиков у них прекратился. Ученые сделали вывод о том, что именно шипики обеспечивают формирование новых контактов с другими нервными клетками, и запустили тех же мышей бегать на цилиндре дальше. Только на этот раз задом наперед.

Науке неизвестна реакция грызунов на такой поворот событий, зато вызванные этим процессом изменения в мозге животного ученым удалось описать подробно: нейроны моторной коры снова начали давать новые шипики. То есть гипотеза о том, что изменение задачи запустит процесс обучения заново, а нервным клеткам придется перестраиваться, получила подтверждение.

Второй опыт был сложнее. Животных посадили в нестандартно устроенную клетку, в которой вместо поддона с опилками на дне, кормушки и поилки висели гирлянды из шариков. Животным надо было научиться находить питье и корм.

Поскольку мыши ориентируются прежде всего за счет обоняния (в данном случае малополезного) и осязания, а зрение у них слабое, то и новые отростки на нейронах обнаружились в сенсорной коре, причем в области, связанной с вибриссами - усами животного. У тех мышей, вибриссы которым укоротили перед опытом, новых дендритных шипиков сформировалось значительно меньше.

Итоги

О том, что именно дендритные шипики связаны с формированием памяти, ученые догадывались и раньше. Но одно дело - сопоставление снимков, полученных уже после смерти животного, а совсем другое - возможность наблюдать за процессом вживую, не нарушая работы мозга. Новые технологии позволят нейробиологам как проверить ряд уже существующих гипотез, так и найти методы лечения различных заболеваний.

Ведь методами генной инженерии можно получить и мышь, в мозгу которой будут светиться характерные для болезни Альцгеймера белковые бляшки. Наблюдая под микроскопом за развитием заболевания, ученые смогут воочию наблюдать за действием лекарств, степенью поражения нервных клеток и восстановлением их под действием эффективных лекарств. Регенерация после инсультов, применение для терапии стволовых клеток, влияние препаратов, призванных улучшать память,

- все это можно будет проследить в динамике, что позволит ускорить не только фундаментальные, но и прикладные медицинские исследования.

Источник: Обучение способствует росту нервных клеток




Другие новости:
  • Естественные роды мобилизуют мозгЕстественные роды мобилизуют мозг20.09.2008
    Медики из Йельского Университета\Yale School of Medicine вынесли вердикт, что женщины, которые произвели ребенка на свет естественным путем, лучше понимают своих новорожденных младенцев, чем мамы, которые перенесли кесарево сечение.
  • В Красноярске эпидемия менингитаВ Красноярске эпидемия менингита20.09.2008
    В одном из детских садов Красноярска обнаружен вирус менингита. На сегодняшний день уже госпитализировано трое ребятишек, у двух из них подтвердился диагноз заболевания страшной инфекцией.
  • 8 способов не заболеть без прививок и лекарств8 способов не заболеть без прививок и лекарств20.09.2008
    Осень - сезон простуд и обострения всех хронических болячек. Лечиться все, конечно же, будут лекарствами. Но, как отмечает "АиФ", есть простые средства, применение которых может значительно ускорить выздоровление
  • Николай Караченцов вернется на сценуНиколай Караченцов вернется на сцену20.09.2008
    После страшной аварии, произошедшей три с половиной года назад, у Николая Караченцова практически не было шансов вернуться к прежней жизни: полученные травмы оказались слишком серьезными.
  • Телепередачи Телепередачи "Здоровье" ухудшают самочувствие21.09.2008
    Психологи обнаружили, что просмотр медицинских телепередач часто пробуждает в людях страх перед болезнями, пишет The British Psychology Society.
  • Опрос: Половина россиян к врачам не ходитОпрос: Половина россиян к врачам не ходит21.09.2008
    В пятницу Фонд "Общественное мнение" обнародовал результаты сентябрьского опроса россиян по доступности медицинской помощи. Оказалось, что самолечение является достаточно распространенной практикой в современном российском обществе.
  • Гонконг отказался от сухого молока NestleГонконг отказался от сухого молока Nestle21.09.2008
    Руководство крупнейших сетей супермаркетов в Гонконге PARKnSHOP и Wellcome приняло решение убрать с прилавков порошковое молоко швейцарского гиганта Nestle.
  • Бабушка отметила 100-летний юбилей 170000-й сигаретойБабушка отметила 100-летний юбилей 170000-й сигаретой21.09.2008
    Пенсионерка со "стальными" лёгкими отпраздновала столетний юбилей, подкурив от праздничной свечки в юбилейном торте свою 170.000-ную сигарету.
  • В Афганистане отравились 300 полицейскихВ Афганистане отравились 300 полицейских21.09.2008
    Около 300 полицейских и чиновников отравились в афганском регионе Нуристан. Об этом сообщает информационное агентство PAN.
  • В продуктах Nestle меламина нетВ продуктах Nestle меламина нет22.09.2008
    Крупнейшая швейцарская пищевая компания Nestle опровергла появившуюся в гонконгских СМИ информацию о том, что в ее молочных продуктах, произведенных на территории Китая, может содержаться меламин.
 
  Copyright © RIN 2001-. *  Обратная связь