Человек 2.0. Перезагрузка. Реальные истории о невероятных возможностях науки и человеческого организма - [117]

«Кратковременное воспоминание — что-то вроде мимолетной интрижки: его скрепляют быстро проходящие, но мощные всплески уровня химических веществ, соединяющих части клетки вместе, — писал Лангрет об открытии Кандела. — Этот эффект затухает через несколько часов или даже всего через несколько минут. Долговременные воспоминания подобны браку. Появляющиеся в мозгу белки, которые укрепляют синапсы, соединяющие клетки, выстраивают эти воспоминания на долгие годы».

Чтобы организовать и охарактеризовать эти партнерские взаимоотношения, легкомысленные и мимолетные или крепкие и долгие, Кандел разработал весьма действенный экспериментальный подход. Он создавал несложные цепочки нейронов аплизии в чашках Петри и изучал, как в этих [двухнейронных] цепочках формируются простые воспоминания. Для этого он измерял параметры одного из основных рефлексов моллюска — втягивание жабры в тот момент, когда животное чувствует угрозу. Одним из нейронов, входивших в цепочку, был сенсорный (он получал удар током), другим — моторный (он необходим для того, чтобы отдергивать жабру). Канделу хотелось узнать, какие именно молекулярные изменения происходят всякий раз, когда он подвергает электрическому разряду сенсорный нейрон, и почему эти изменения повышают вероятность реагирования моторного нейрона на такое воздействие.

Для того чтобы это выяснить, Кандел и его команда методично подвергали воздействию электрических разрядов свои ансамбли нейронов, записывали, как изменяются с каждым разрядом электрические потенциалы нейронов, и выстраивали карту изменений клеточной архитектуры того синапса, который, по-видимому, делал возможным повышение электрического потенциала. Кандел подробнее описывает свои находки в книге «В поисках памяти?». Его группа продемонстрировала: воздействие единичного разряда на сенсорный нейрон, являющийся частью нейронного ансамбля, увеличивает содержание в синапсе двух особых химических веществ — циклического аденозинмонофосфата (АМФ) и протеинкиназы А. Это, в свою очередь, временно повышает чувствительность соседней нервной клетки к сигналам ее соседки. Собственно это и есть «мимолетная интрижка», о которой писал Лангрет.

А вот долговременные воспоминания, эти нейронные браки, как выяснилось, требуют реальной физической перестройки синапса, что навсегда [или, по крайней мере, очень надолго] увеличивает количество нейротрансмиттеров, выделяемых в пространство между этими двумя клетками всякий раз, когда сенсорный нейрон дает импульс. Эти изменения «структурны» по своей природе: чтобы синапс мог справляться с усилившимся сигналом, требуется добавить какой-то компонент постоянной инфраструктуры — в виде новых белков.

Канделовскому нейронному ансамблю требовалось целых пять внешних электрических разрядов, чтобы мог возникнуть подобного рода священный союз. Ученый показал: после пяти разрядов одно из двух веществ, выделяемых в районе синапса, направляется в клеточный «центр управления», т. е. в ядро одного из нейронов. Там само присутствие этого вещества оказывает словно бы некое магическое действие — «включает» некий ключевой ген, что приводит к целому каскаду химических реакций. Это как звук гудка, означающий, что обеденный перерыв на стройплощадке закончился: активация данного гена заставляет целую армию клеточных строителей и инженеров убрать свои коробки с едой, отправиться к синапсу и заняться созданием новых связей между двумя нейронами. На это требуется время.

Возможно (позже предположил Кандел в своей книге), электросудорожная терапия или сильный удар по голове нарушает консолидацию долговременной памяти из-за того, что подобное воздействие каким-то образом изгоняет с синаптической стройки всех этих клеточных мастеров еще до того, как они сумеют завершить свою работу.

Именно важнейшее открытие, сделанное Канделом в 1990 г., привело к старту гонки, целью которой было создание «лекарства для памяти». В ходе своих исследований Кандел заподозрил, что «включением» нужных генов, а стало быть, и этого «гудка», означающего конец обеденного перерыва, занимается, в частности, белок под названием CREB (cyclic АМР response element-binding protein, связывающий белок отклика на циклический АМФ). Когда в 1990 г. группа Кандела поняла, как блокировать CREB аплизии, она без особого удивления обнаружила, что при таком блокировании моллюск, судя по всему, утрачивает способность формировать новые долговременные воспоминания после того, как подвергнется пяти разрядам.

Было очевидно, что это открытие напрямую связано с возможностями создания «таблетки памяти». Нельзя ли искусственным путем помочь белку CREB выполнять свою работу? Позже Кандел предположил, что есть две разновидности молекул, особенно значимых для действия CREB: одно вещество «включает» ген, отвечающий за создание долговременной связи, или повышает его активность (это так называемый СRЕВ-активатор), а другое уменьшает активность этого гена или вообще «отключает» его (это так называемый СRЕВ-репрессор). Кандел заключил: возможно, соотношение между содержанием активатора и репрессора в ядре нервной клетки как раз и определяет силу долговременной памяти.