Можно ли считать двп памятью?


А большее число связывающих участков означало повышенную чувствительность постсинаптической клетки к глутамату и, следовательно, большую вероятность ее возбуждения. Между тем известны многообразные внутриклеточные эффекты кальция, поэтому возможны и другие пути его воздействия на синаптическую мембрану. К наиболее важным молекулярным компонентам мембраны относятся различные белки, способные обратимо присоединять фосфатные группы. При связывании фосфата (этот процесс называется фосфори-лированием) форма белка изменяется, что может приводить к закрытию или открытию каналов, пронизывающих всю толщу мембраны от ее наружной поверхности до внутренней.

Эти каналы обусловливают проницаемость мембраны для ионов или молекул, которые могут проникать в клетку и действовать как сигналы для инициации биохимических каскадов, что в конечном итоге приводит к синтезу новых компонентов синаптической мембраны и тем самым к перестройке синапса. В следующей главе я расскажу, как это происходит. Фосфори-лированию подвержены многие мембранные белки, постсинап-
1 Двое Линчей, Марина и Гэри, насколько им самим известно, не родственники; помимо разной национальности (она ирландка, а он из Калифорнии), их разделяют и убеждения: первая "пресинаптистка", а второй "постсинаптист".
тические и пресинаптические, а ферменты, катализирующие этот процесс, носят общее название протеинкиназ. Одна из них специфически активируется кальцием (и потому ее также сокращенно обозначают Са-ПК). В конце восьмидесятых годов благодаря работам нескольких лабораторий стало ясно, что вещества, подавляющие активность этого фермента, блокируют и ДВП. В связи с этим пришлось пересмотреть модели механизмов ДВП и включить в них эффект, опосредуемый через фосфорилирование специфических пре- и постсинапти-ческих мембранных белков [25]. Хотя еще в полном разгаре споры о том, что важнее пре- или постсинаптические изменения, не исключено (как это нередко, хотя и не всегда, бывает в науке), что в чем-то правы оба лагеря.

Механизмы памяти скорее всего связаны с изменениями по обе стороны синапса.
Можно ли считать ДВП памятью?
Долговременная потенциация в гиппокампе, несомненно, представляет собой необычайно перспективную модельную систему, которая уже позволила получить много данных о том, как можно связать нейрофизиологические изменения с биохимическими и структурными механизмами. Однако я не убежден, что уже поставлены наиболее важные биохимические вопросы, отчасти потому, что слишком много внимания уделялось интимным синаптическим процессам, связанным с инициацией ДВП, и на удивление мало самой долговременное™ этого феномена, которая кажется мне наиболее интересной его стороной. Изменения в притоке ионов кальция, в фосфорилировании мембранных белков или в активации NMDA-рецепторов все это возможные механизмы кратковременного изменения электрических свойств клетки, но если мы хотим, чтобы ДВП действительно служила моделью долговременной памяти, важно знать, что сообщает этому изменению устойчивость, что привносит букву Д в аббревиатуру ДВП.
Особая ценность ДВП как модели, помимо возможности еще более свободно, чем в случае с аплизией, переходить с одного уровня анализа на другой (от интактного организма к срезу), определяется геометрическим фактором. Клеточные и биохимические изменения, которые нужно связать с поведенческими реакциями, так же как образование следов памяти,
должны быть точно локализованы во времени и пространстве, в соответствии с критериями, сформулированными в начале этой главы. Гиппокамп это одна из областей мозга млекопитающих, строение, связи и геометрия которой хорошо известны, что делает в принципе осуществимым такое картирование. Шоэтому при разработке моделей памяти гиппокамп открывает большие возможности для проверки хеббовских закономерностей обучения на нейронах, связи которых действительно известны, а не остаются предметом догадок [26].
Возвращаясь к вопросу, с которого я начал обсуждение феномена долговременной потенциации, попробуем решить, действительно ли она может служить моделью длительных изменений в нервной системе или, более того, это и есть сам механизм памяти? В пользу того, что ДВП это механизм, обеспечивающий хранение в мозгу следов памяти, говорит (как я уже отмечал) шдежде всего хорошо известная роль гиппокампа в различных формах памяти, так же как и факт существования ассоциативных форм ДВП. Но дальнейшие аргументы носят уже гипотетический характер. Так, например, ДВП усиливается у крыс, обученных находить корм в оперантных задачах, тогда как блокирующие ДВП вещества препятствуют также обучению в условиях водного лабиринта. С возрастом крысы утрачивают способность обучаться новым навыкам, и в то же время у них не наблюдается потенциация.



Но если сопоставить эти доводы с критериями, сформулированными в начале главы, они уже не будут выглядеть столь убедительными.
Имеются два рода наблюдений, которые, мне кажется, ставят под "сомнение правомерность прямых параллелей между ДВП и памятью. Во-первых, появляется все больше данных, что подобные ДВП явления не ограничены гиппокампом при известных обстоятельствах они проявляются во многих других областях мозга, в том числе (и особенно) в его коре, как показали Линн Байндмен в Лондоне и Алексей Воронин в Москве [27]. Это ставит под сомнение доводы в пользу связи между ДВП и процессами памяти в гиппокампе.

В одном из своих изящных исследований Кэрол Варне, чьи ранние работы были посвящены выявлению корреляций между старением, научением и ДВП, содержала крыс в информационно-обогащенной среде, как это было в экспериментах Розенцвейга, Беннёта и Даймонда (). Она нашла, что чем дольше
крысы оставались в такой среде, тем слабее у них в последующем индуцировалась ДВП в гиппокампе [28].
Моя собственная интерпретация этого наблюдения (не обязательно совпадающая с интерпретацией автора) подсказывает мысль, что ДВП могла быть не чем иным, как простым артефактом, возможным только тогда, когда животные выросли в сильно обедненных условиях лаборатории. Может быть, способность их к формированию когнитивных карт в гиппокампе в таких условиях просто не находила себе применения, и поэтому их мозг жадно реагировал на новую информацию при нейрофизиологической стимуляции входных нервных путей. В более нормальных, естественных условиях, где такая стимуляция и ее последствия были бы повседневными событиями, ДВП, возможно, вообще бы отсутствовала. Таким образом, ДВП может быть артефактом, следствием обедненных условий содержания лабораторных животных.

Это сам по себе интересный феномен, но еще более аномальный, чем позволяло предполагать осторожное предупреждение Блисса и Лёмо в 1973 году. Прежде чем дальше теоретизировать по поводу такого предположения, его нужно проверить, чтобы установить, можно ли вызвать ДВП у животных, выросших в естественных, не столь однообразных условиях дикой природы.

Наконец-то. Шесть глав на отступления, и я снова могу вернуться к цыплятам. Прошу извинить меня это было долгое путешествие, но я не сумел найти путь короче. Еще несколько абзацев, и мы у цели.

1977-й год был первым за всю мою жизнь, когда я был свободен от лекций, и я провел пару месяцев в Австралийском национальном университете в Канберре. Я выбрал Канберру, потому что там работала с курами большая группа исследователей и в их числе один из моих бывших учеников. К тому времени я несколько разочаровался в изучении импринтинга, которое в моей лаборатории уже несколько лет было привычной рутиной, и мне хотелось поискать иную форму научения у цыплят.

Группа в Канберре начала изучать действие различных препаратов на образование следов памяти у кур с помощью нового метода, модифицировав тест, предложенный старейшим нейробиологом из Лос-Анджелеса Артом Черкином.
Данное им описание разработки этого метода в середине шестидесятых годов очень характерно для Черкина. Он пишет, как, наблюдая за молодыми курами, заметил, что они обследовали окружающий мир, склевывая крошки и другие мелкие предметы, включая даже собственные экскременты, но быстро научались отличать съедобное от несъедобного. "Черт бы меня побрал, продолжает он, если мне приходило в голову, что мою систему будут называть дерьмовыми экспериментами Черкина". Итак, Черкин вместе с Илен Ли-Тенг натолкнулся на мысль предлагать цыплятам клевать маленькие разноцветные бусины. Если бусина имела горький вкус, так как исследователи смочили ее спиртом, хинином или едким метилантранилатом, цыплята, однажды клюнув ее, выражали отвращение, энергично тряся головой и вытирая клюв о пол клетки, а когда через несколько секунд или суток им снова предлагали сухую бусину такого же цвета, они всякий раз пятились назад и отказывались



клевать. Такова была в своей основе модель разового обучения пассивному избеганию, которой я заинтересовался.
Обучение было разовым, так как цыпленку достаточно было клюнуть бусину однажды, чтобы извлечь урок.



Содержание раздела