Один раз обжегшись, дважды остерегаешься: температурный переключатель запускает негативную память
Нейробиологи научились активировать конкретные нервные клетки, чтобы изучать связь между ощущениями и негативным опытом.
Ученые из Института нейробиологии Общества Макса Планка определили три нервные клетки, играющие ключевую роль в формировании сложной ассоциации у плодовых мушек (Drosophila melanogaster). Изменяя температуру окружающей среды, они смогли избирательно включать и выключать определенные клетки, пока насекомые свободно двигались и обучались (Current Biology, 15 июля 2010 г.).
Преимущества плодовой мушки
Исследовательская группа "Генетика поведения" под руководством Хирому Танимо изучает мозг плодовой мушки, который состоит всего из 100 000 нервных клеток. Это делает его значительно проще для анализа по сравнению с человеческим мозгом (100 млрд клеток). Кроме того, для этого организма доступен широкий спектр генетических инструментов, позволяющих с высокой точностью активировать или деактивировать определенные функции мозга.
Неинвазивное управление клетками
Ученые знали, что связь между запахом и слабым электрическим ударом формируется в грибовидном теле — структуре мозга мухи, состоящей примерно из 2000 нервных клеток, — и что нейромедиатор дофамин играет в этом ключевую роль. Однако было неясно, какие именно дофаминергические клетки ответственны за этот процесс.
Чтобы это выяснить, исследователи встроили в дофаминергические клетки, контактирующие с клетками грибовидного тела, "температурный селектор" — специальный ген. В одной группе мушек этот ген заставлял нервные клетки высвобождать дофамин при небольшом повышении комнатной температуры. В другой группе другой ген, наоборот, деактивировал эти клетки при нагревании.
Результат: три ключевые клетки
Эксперимент показал, что активность трех дофаминергических клеток необходима для ассоциации воспринятого запаха с негативным опытом. Их роль была однозначной: если эти клетки активировались температурой в момент, когда мушки ощущали запах, насекомые учились избегать этот запах — даже без сопутствующего электрического удара, который обычно составлял негативную ассоциацию.
"Теперь мы можем фактически исследовать функцию отдельных нервных клеток в активном и ведущем себя животном. Это открывает новые горизонты", — отмечает Ёсинори Асо.
Это открытие позволяет ученым шаг за шагом изучать, как переживания связываются друг с другом и как формируется изменение поведения.