Ученым удалось узнать строение генома уже многих живых организмов и даже, в первом приближении, человека. Следующий этап, гораздо более трудный, - понять, как гены работают в каждом конкретном случае. Например, при обучении. Все животные, не говоря уже о человеке, постоянно, в течение всей жизни чему-то учатся, приобретают новые навыки, осваивают новую среду обитания, пищу и пр. И это невозможно без участия генов. Взаимосвязь генов и обучения исследуют в лаборатории системогенеза Института нормальной физиологии РАМН (руководитель лаборатории доктор медицинских наук. К.В.Анохин).

Название лаборатории отражает разделяемую учеными теорию о том, что системогенез (формирование новой функциональной системы) происходит при любом обучении. Это означает, что в процесс обучения вовлекаются новые клетки мозга - нейроны, ранее молчавшие, то есть не подававшие признаков жизни в виде электрической активности. Но по мере того, как животное осваивает новый навык, эти нейроны берут на себя определенную роль - специализируются, и по новым проторенным тропинкам в мозгу начинают циркулировать электрические импульсы. Ученые нашли и гены, которые активно работают при любом обучении, это так называемое семейство ранних генов, среди которых основным считается ген c-fos.

Чтобы подробно изучить, как соотносятся специализация нейронов и экспрессия гена c-fos при обучении, ученые из Института психологии и Института нормальной физиологии поставили следующий эксперимент. Капюшонных крыс линии Лонг-Эванс (они так называются потому, что на их белой шкурке есть черный капюшон) обучали нажимать на педаль, чтобы достать пищу из кормушки. Обучение продолжалось 13 дней и было разделено на несколько этапов, каждая крыса тренировалась по 30 минут в день. После того как на последнем этапе обучения крысы безошибочно нажимали на педаль 10 раз подряд, их на некоторое время сажали в домашние клетки, а затем усыпляли, извлекали мозг, замораживали и изготовляли серию срезов во фронтальной проекции. Для контроля брали срезы мозга крыс, которые не прошли через процедуру обучения.

Ученых интересовали две области коры мозга крыс. Они уже знали, что в одной области, так называемой цингулярной коре, много нейронов вовлекаются в новое поведение - нажатие на педаль; во второй области - антеролатеральной коре, таких нейронов на порядок меньше. Срезы мозга специальным образом окрашивали. После такой окраски можно увидеть, в каких областях мозга работает ген c-fos. На срезах контрольных, необученных крыс и в той, и в другой области мозга было очень мало клеток, в которых этот ген проявлял себя. Приблизительно столько же "c-fos-положительных" клеток ученые обнаружили в антеролатеральной коре обученных крыс. В то же время в цингулярной коре обученных крыс около трети всех нейронов продемонстрировали, что в них ген c-fos экспрессируется. Сравнив пространственное распределение этих нейронов с нейронами, которые вовлекаются в новое поведение, ученые сделали вывод, что это одни и те же клетки. Очевидно, именно экспрессия гена c-fos - первый этап, необходимый для того, чтобы молчащий нейрон специализировался и включился в новую функциональную систему при обучении.

ИнформНаука