Взгляд на мир глазами котов и мышей

Биологи, и нейробиологи в том числе, долгие десятилетия в качестве подопытных животных работали с кошками. Затем «мода» поменялась – лабораторные виварии захватили крысы и мыши. Однако, как выясняется, переход с кошек на мышей оказался не вполне равноценным, хотя грызуны дешевле и живут меньше.

На кошках путем перерезания (экстирпации) нейронных путей, соединяющих различные отделы мозга, была выяснена роль мозжечка как управляющего нашими движениями и осанкой. На них же было сделано удивительное открытие: в сетчатке глаза отдельные клетки четко реагируют на вертикальные и горизонтальные объекты, но не возбуждаются на линии под другими углами. Так была выяснена функционально-мозаичная структура сетчатки, а затем выявлены перемежающиеся колонки клеток первичной зрительной коры (V1 – Visual 1). Она образована нейронами, получающими сигналы от сетчатки глаз. В то же время именно на мышах опробуются разные подходы к клеточным терапиям генетических заболеваний сетчатки и создаваемых искусственных – электронных – «протезов» сетчаток.

Сетчатка (ретина) глаза, самая доступная часть нейронной системы, считается и самой изученной. Впрочем, и в «ретинологии» постоянно делаются важные, а то и уникальные открытия.

Так, известно, что генерация зрительного импульса начинается с «падения» фотона на молекулу белка опсина, который в случае палочки называется родопсином (от rod – палочка, которая отличается по цветовосприятию от cone – колбочки). Молекулы родопсина локализованы на многочисленных горизонтальных мембранах, под которыми располагаются питающие нейроны энергией митохондрии, а под ними – ядро клетки. Соединяют изменения в родопсине с телом светочувствительной клетки многочисленные ферменты и белковые рецепторы. Таким образом генерируется импульс, передаваемый клеткам других слоев сетчатки.

Работа глаз может нарушаться в силу разных причин, например после употребления алкоголя. Он вмешивается в работу моторных нейронов, управляющих сокращением глазодвигательных мышц, в результате чего может начаться двоение в глазах. В 2014 году Университетом в Беркли (США) была выдвинута идея, получившая название «гипотеза пьяной обезьяны». Согласно ей, даже американские обезьяны, предки которых около 80 млн лет назад вследствие дрейфа материков отделились от африканских собратьев, активно и охотно употребляют в пищу перебродившие плоды, накапливающие определенный процент алкоголя. Так что склонность человека к употреблению алкоголя была давно заложена в нашем геноме.

Помогают мозгу и микрофлора кишечника, посылающая свои сенсорные сигналы «наверх». Об этом исследовании пишет журнал Science. Сотрудники парижского Института Пастера и Университета Пари-Ситэ открыли в оболочках нейронов мозга особый молекулярный сенсор – Nod (Nucleotide Oligomerization Domain – протеин с участком доменом олигомеризации нуклеотидов). Nod действует через свой белковый рецептор и тем самым связывает воедино кишечно-мозговую функциональную ось. Так происходит регулировка аппетита и… температуры тела. Возможно, что именно Nod отвечает за чувство приятного тепла, ощущаемого после употребления алкоголя.

Но ощущения, связанные с алкоголем, вполне физиологичны, чего нельзя сказать о галлюцинациях, возникающих при психических отклонениях. Недаром само слово «галлюцинация» переводится как «бродить», «отвлекаться». Отклонения в поведении могут возникать и под действием различных средств, принимаемых для «расширения» сознания. Подобного рода «лекарства» могут взаимодействовать друг с другом. И это следует учитывать при купировании, например, расстройства, связанного с посттравматическим стрессом (PTSD).

Сотрудники Орегонского университета здоровья и науки в Портленде (США) сравнили 135 лекарств 22 классов психоактивных средств, считающихся стабилизаторами настроения: адренергические и антипсихотические, а также анксиолитики для снижения уровня тревожности и антидепрессанты. Действие последних основано на блокировании обратного всасывания серотонина («гормон хорошего настроения»). К сожалению, лекарства действуют не на всех, и, по мнению исследователей, хорошими «предикторами» успеха лечения является социоэкономический статус человека. Можно добавить, что все эти средства в той или иной степени используются и в нейробиологии.

В Институте науки и технологии южнокорейского г. Тэжон провели сравнение ретино-кортикальной организации зрительной коры мозга у кошек и мышей. Об этих экспериментах пишет журнал Cell Reports. У малых хищников подтвердилось наличие вышеупомянутых колонок. В то время как у мышей распределение зрительных нейронов представляет картину, образно названную «соль и перец» (salt-and-pepper). Это особенно ярко видно на представленных авторами картах распределения нервных клеток в коре кошек и мышей. Корейцы подчеркивают, что столь разительное отличие представляло загадку для ученых, пытавшихся разрешить фундаментальные вопросы, касающиеся происхождения функциональной архитектуры зрительной коры.

Авторы статьи сделали свои выводы об организации зрительной коры на основе сравнения представителей восьми видов млекопитающих. Это дало возможность с высокой долей надежности предсказывать ее характер. Предсказание делается на основе учета изменчивости физических параметров внутриутробного развития.