Стивен Роуз - Устройство памяти. От молекул к сознанию

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 Илей 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. Это была выработка реакции избегания, поскольку птенец переставал делать то, что делал бы в иных условиях. Это было пассивное избегание, так как цыпленок должен был лишь воздерживаться от контакта, не предпринимая никаких активных действий, чтобы избежать неприятного ощущения.

Импринтинг был весьма впечатляющей формой научения, но, с моей точки зрения, имел тот недостаток, что для его формирования птенца приходилось часа два подвергать воздействию раздражителя (проблесков света и т. п.). В этот период запоминание происходило медленно, и связанные с ним клеточные изменения смешивались с эффектами зрительной стимуляции. Пэт, Габриел и я потратили несколько лет, пытаясь разделить эти факторы, но модель импринтинга лучше было оставить, если мы действительно хотели изучать те клеточные процессы в первые минуты после прекращения стимуляции, которые отражали разные стадии формирования памяти [27].

Этой цели отвечала выработка пассивного избегания, хотя бы потому, что она определялась в одноразовом тесте. Кроме того, она была предпочтительна и по чисто практическим соображениям. Для импринтинга и последующей оценки его эффективности нужен громоздкий и сложный аппарат, в котором одновременно можно было обучать лишь нескольких птенцов. Это не имело особого значения при физиологических или анатомических исследованиях, когда все равно приходится работать лишь с небольшим числом животных, но сильно тормозило биохимические исследования, где их требуется гораздо больше. Для опытов с пассивным избеганием нужен был лишь набор небольших (20x30 см) клеток всего на двух цыплят каждая, которые я упоминал в главе 2 (в США для этой цели используют даже коробки из-под молока объемом в кварту). А само тестирование состояло в простом повторном предъявлении цыплятам бусины в течение определенного времени, скажем десяти секунд, и регистрации их реакций.

Когда я приехал в Канберру, там уже не было Мэри Гиббс, организовавшей там работу с пассивным избеганием, — она перебралась в Ла-Троуб, городок Мельбурнского университета в нескольких сотнях километров от прежнего места работы. Ее больше всего интересовала динамика формирования памяти во времени, и для выделения отдельных фаз этого процесса (кратковременной, долговременной и промежуточной памяти) она использовала множество различных веществ, в том числе агенты, блокирующие поступление в клетки калия и других ионов, а также ингибиторы белкового синтеза. По ее наблюдениям, для каждой фазы была характерна чувствительность к веществам определенного типа. Самая ранняя фаза длилась всего несколько минут после сеанса обучения, промежуточные фазы занимали не более часа, а ингибиторы белкового синтеза не оказывали действия, если вводились больше чем через час после тренировки (рис. 10.1) [28].

Рис. 10.1. Динамика следов памяти у цыпленка. Мэри Гиббс предложила выделять в этом процессе три фазы (впоследствии она добавила четвертую, промежуточную фазу, которая здесь не показана).

Меня, однако, интересовала биохимия, а не фармакология формирования памяти. Мы договорились с Мэри, что она будет обучать цыплят в Ла-Троубе в точном соответствии с протоколом, который она сама разработала на основе метода Черкина и который мы фактически используем до сих пор, как я описывал в главе 2. После этого она должна была замораживать пробы мозга под соответствующими шифрами и пересылать их мне самолетом, так как более удобной связи с Канберрой не было. Мне же предстояло разделять мозг на те же области, которые мы привыкли грубо различать при изучении имприн-тинга, и проводить биохимические анализы. В то время я был особенно увлечен выяснением роли в формировании памяти одного из важнейших нейромедиаторов — ацетилхолина — и наладил простой и быстрый метод определения его мускариновых рецепторов, отличающихся от других типов рецепторов ацетилхолина. Я уже знал, что крыша переднего мозга кур особенно богата такими рецепторами, а мой метод позволял достаточно быстро измерять их содержание в двух сотнях проб за 12-часовой рабочий день (хотя потом, конечно, требовалось еще несколько дней для анализа результатов).

Согласно нашему плану, Мэри должна была обучать цыплят не клевать горькую бусину, смоченную метилантранилатом, и одновременно тренировать другую группу цыплят клевать бусину, смоченную водой. Последние при дальнейшем тестировании клевали сухую бусину и, таким образом, служили контролем, поскольку у них не была выработана реакция избегания. (Если вы следили за логикой изложения в предшествующих главах, вы сразу заметите, что это не лучший контроль, так как цыплята, обученные клевать бусину, смоченную водой, могли что-то знать и о других ее свойствах. Но я вернусь к этому вопросу позднее. В то время нам казалось, что будет несложно провести эксперимент, спланированный описанным образом.) Мне предстояло определять количество мускариновых рецепторов в различных отделах мозга цыплят в разные сроки после того, как они клевали бусины, смоченные метилантранилатом или водой, чтобы выявить кратковременные или длительные изменения их содержания.