Устройство памяти. От молекул к сознанию - [109]

Рис. 10.8. Память и включение фукозы. Высота каждого столбика соответствует количеству включившейся фукозы. Светлые столбики показывают включение у цыплят, клевавших бусину, смоченную водой, а темные — бусину с метилантранилатом. Буквы под каждым столбиком соответствуют обозначению групп в тексте. I — цыплята, не подвергавшиеся шоку, с ожидавшимся повышением включения фукозы после клевания бусины с метилантранилатом; II — цыплята, подвергавшиеся шоку сразу после обучения (включение не повышено); III — цыплята, подвергавшиеся шоку позднее (включение повышено после клевания бусины с метал антран ил атом). Обратите внимание на отсутствие достоверного различия между всеми группами цыплят, клевавших бусину, смоченную водой. Это говорит о том, что сам по себе шок не влиял на включение фукозы.

Повышенное включение фукозы наблюдали только в тех группах, где цыплята помнили предшествующий опыт. У обученных, но забывших об этом цыплят такое повышение отсутствовало. Кроме того, оказалось, что само по себе электрическое воздействие не влияло на этот биохимический показатель, как было видно при сравнении подвергавшихся и не подвергавшихся ему цыплят, клевавших безвкусную бусину. Я был так доволен возможностью иметь столь простой и точный контроль, что использовал его и при изучении некоторых других ключевых стадий каскада; я обнаружил, например, что увеличение числа шипиков на дендритах происходит только у помнящих, но отсутствует у непомнящих цыплят [18].

У меня еще оставались сомнения, но не потому, что я ставил под вопрос разумную логику этого эксперимента, а потому, что было бы лучше провести опыт так, чтобы избежать воздействия на цыплят даже слабым током. Что я имею в виду, говоря о «лучшем» варианте? Эксперименты с использованием электрошока логичны и изящны, но такое воздействие на цыплят неприятно с эстетической (моральной? — я не уверен) точки зрения, каким бы слабым ни было вызываемое им ощущение. Поэтому пару лет назад мы с Костей Анохиным разработали иную процедуру, избавляющую цыплят от малейших неприятных воздействий, даже от клевания горькой бусины. Цыплят помещают на поверхность, усыпанную смесью гранулированного корма с гравием примерно тех же размеров и цвета. Сначала цыплята без разбора клюют и корм, и гравий, но через несколько минут замечают разницу и начинают выбирать кормовые гранулы, избегая гравия (особенно если его частицы приклеены к полу!). Мы разделяли цыплят на две группы и растягивали опыт на два дня. План эксперимента показан на рис. 10.9. Группа К в оба дня служила «спокойным контролем». В первый день цыплят групп Л и М помещали на пол с гравием, но без корма. Цыплят группы Н испытывали в таком же числе сеансов, что и две предыдущие группы, но при наличии корма, так что они учились отличать корм от гравия. На второй день опыт с группами Л и Н повторяли, а цыплятам группы М впервые предлагали и гравий, и корм. Таким образом, на второй день эксперимента только цыплята группы М обучались в первый раз, тогда как в группе Н они повторяли такие же, но усвоенные ранние действии. Во второй день мы сразу по окончании опыта оценивали у цыплят активность одного из «ранних» генов — гена c-jun. У цыплят обеих «деятельных» групп, М и Н, активность этого гена усиливалась по сравнению со «спокойным контролем» (К), но у обучавшихся птенцов (группа М) это усиление было намного более выраженным, чем у цыплят, просто воспроизводивших поведение, усвоенное ранее (группа Н), хотя последние с большей жадностью поедали корм [19].

Рис. 10.9. Эксперимент с расспанным по полу гравием. Четыре группы птенцов (К, Л, М и Н) обучали в течение двух дней, как описано в тексте. Темные столбики — частота клевания, а светлые — активность c-jun. Хотя больше всего клюют уже обученные цыплята группы Н, активность c-jun наиболее высока в обучавшейся группе М.

Четвертый критерий: приводит ли подавление биохимических процессов к подавлению памяти?

Логика экспериментов с ингибированием самоочевидна, но на протяжении ряда лет я отказывался от их проведения, так как мне оставалось не ясно, что конкретно может дать применение ингибиторов с широким спектром действия, например ингибиторов белкового синтеза, для познания биохимических процессов, которые я пытался расшифровать. Но когда мы подошли к более детальному изучению отдельных звеньев биохимического каскада, я убедился, что использование достаточно специфических ингибиторов может пролить свет на молекулярные механизмы. Например, мы обнаружили, что если перед началом обучения вводить вещества, блокирующие долговременную потенциацию в гиппокампе и пространственное научение (ингибиторы рецепторов глутамата NMDA-типа), то у цыплят развивается амнезия. К таким же последствиям приводит инъекция в левое полушарие протеинкиназы С перед самым обучением или сразу после него [20].

Но, может быть, самым интересным с моей точки зрения оказался ингибитор, предложенный Рейнхардом Йорком, который работал вместе с Ханс-Юргеном Маттиесом в Магдебурге (тогда еще в ГДР). Группа Маттиеса, как и наша, изучала гликопротеины и продемонстрировала увеличение их синтеза при различных более традиционных формах обучения крыс. Йорк, просматривая литературу в поисках специфических ингибиторов биосинтеза гликопротеинов, натолкнулся на сахар, называемый 2-дезоксигалактозой (2-ДГал) и находящийся в таком же отношении к галактозе, как 2-дГ к глюкозе. 2-дГал очень специфическим образом подавляет синтез тех гликопротеинов, в которых связаны между собой два сахара — галактоза и фукоза; при этом блокируется включение в них фукозы. Вместе с Мапиесом Йорк установил, что введение крысам 2-дГал вызывает амнезию. Я предложил Рейнхарду провести параллельные эксперименты на цыплятах. К нашему восторгу оказалось, что введение 2-дГал перед самым обучением или в первые два часа после него подавляет включение фукозы в гликопротеины мозга; тестирование цыплят спустя сутки выявило амнезию. Таким образом, эксперименты как с электрошоком, так и с ингибиторами показали, что для образования следов памяти необходим биосинтез специфических гликопротеинов [21].