Илл. 23. Колесо, установленное в британском парке, показало: мышам нравится бегать в нем даже на лоне природы. Люди тоже порой предпочитают беговую дорожку в фитнес-центре пробежке по лесу. По-видимому, мышь и в этом похожа на человека. Иллюстрация из статьи Джоанны Мейджер и Юри Робберса «Бег в колесе на природе» (Johanna H. Meijer, Yuri Robbers. Wheel running in the wild. doi: 10.1098/rspb.2014.0210)
Несмотря на это, порой возникают упреки в искусственности таких экспериментов. Якобы дикая мышь не стала бы бегать в колесе, если бы у нее был выбор. В связи с этим был поставлен восхитительный опыт, который послужил прекрасным примером науки творческой, науки с удовольствием, на какую способны только британские ученые: колесо для диких мышей поставили на природе. И смотрите-ка: хотя в их распоряжении был весь мир, дикие мыши, можно сказать, тоже отправились в фитнес-центр. Исследователи установили, что колесо для бега и в этих условиях активно использовалось
. Для нас это означало, что наша модель еще ближе к реальности, чем мы думали.
Мы также должны были проследить за тем, чтобы обучающий стимул воздействовал на меченные БДУ клетки именно в тот момент, когда они к такому стимулу наиболее восприимчивы. Обучение должно было защитить их от гибели. Пометив клетки и считая, что чем больше, тем лучше (что вообще-то далеко не всегда верно), мы обучали мышей в водном лабиринте почти три недели и надеялись, что таким образом точно захватим решающий момент.
Теперь понятно, что это было ошибкой. Сначала, когда мы обрабатывали данные эксперимента, все выглядело очень многообещающе. Опыт оказал такое большое воздействие, что оно было заметно даже просто при взгляде в микроскоп. Не нужно было сложных вычислений, чтобы увидеть его (конечно, вычисления мы тоже провели, потому что ученые любят все выражать в числах и сравнивать их между собой). Пока что выглядело, как будто мы воспроизвели результаты опыта с обогащенной средой.
Но, естественно, анализ мы проводили слепым методом. Это значит, что каждой пробе был присвоен кодовый номер, ключ к которому был неизвестен тому, кто анализировал данные. Так можно исключить бессознательное воздействие на результат с целью отклонить его в ту или иную сторону. Эти усилия оказались излишними ввиду сильного эффекта: животных было легко идентифицировать. Теоретически могло быть так, что они случайным образом распределены между всеми группами и просто представляют статистическое отклонение в своей группе. Но в подобном опыте это маловероятно. В этом случае скорее нужно ожидать разрозненных чисел, бессистемно разбросанных по всему спектру возможных значений. Само собой, мы предполагали, что выделилась группа обучавшихся животных. Каково же было наше удивление, когда мы расшифровали коды и обнаружили, что больше новых нейронов оказалось у бегунов
. В обучавшейся группе не произошло никаких изменений. Это было действительно совершенно неожиданно. Почему бег в колесе должен оказывать на нейроны действие, которое совершенно однозначно связано с обучением, а не с бегом? И почему обучение не имело никакого эффекта?
Одновременно с нами та же самая идея пришла в голову Элизабет Гульд из Принстона. Но она в своем опыте (на крысах) составила значительно более короткую и интенсивную учебную программу. Сложность водного лабиринта можно менять множеством способов: например, предлагать разные ориентиры в пространстве, изменять время, которое дается животным на решение задачи, или количество повторений.
Оказалось, что у Лиз Гульд чутье в этом деле лучше. На крысах она обнаружила, что обучение отчетливо влияет на выживание вновь образованных нейронов – точно то же самое мы ранее описывали для обогащенной среды
. Мы в своем эксперименте этого не увидели. Вероятно, мы слишком облегчили мышам задачу. Ситуация, в которую мы их поместили, не сопровождалась повышенной потребностью в новых нервных клетках. Это прекрасно показывает, насколько результат научного опыта зависит от предположений, которые заложены в эксперимент, причем часто неумышленно!
Однако в итоге мы неожиданно получили положительный результат в одной из контрольных групп. Мыши, бегавшие в колесе, показали повышенный уровень нейрогенеза взрослых! И более того, по сравнению с экспериментами с обогащенной средой (которые мы здесь повторили в качестве дополнительного контроля), стволовые клетки у них делились намного более активно. Эффект, который мы наблюдали в обогащенной среде, был обусловлен почти исключительно тем, что новые клетки лучше выживают, здесь мы не увидели роста активности деления. Это означало, что физическая активность, как и обогащенная среда, стимулирует нейрогенез взрослых в гиппокампе, но иным способом.
Через много лет мы выяснили, что воздействие обоих факторов суммируется. То есть, когда мыши сначала бегали в колесе, а затем были выпущены в обогащенную среду, эффект был больше, чем в случае каждого воздействия отдельно. Иными словами, физическая активность, по-видимому, повышала потенциал нейрогенеза взрослых. А у стимула (скорее когнитивного), который давала обогащенная среда, в результате был больший выбор легковозбудимых новых нейронов, чтобы привлечь их к делу, если позволите такую интерпретацию. Мы не знаем, действительно ли здесь имеет место какой-то выбор, или все это происходит случайно. Но в итоге получался прирост.
Этот результат вполне правдоподобен, но все равно удивителен. Обычно не все новые нейроны сохраняются надолго: у мышей это от 10 до 25 %. Таким образом, образуется достаточный запас, чтобы в случае необходимости привлечь больше клеток. Зачем нужно еще увеличивать этот излишек (учитывая, что большинство клеток все равно погибнет), неясно. Разве что незрелые клетки, возникающие в результате физической активности, со своей стороны оказывают положительный эффект, который каким-то образом способствует использованию обогащенной среды.
Как ни удивительно, по-видимому, так оно и есть. Сегодня мы предполагаем, что новые нейроны сильно влияют на деятельность сети сразу, как только становятся доступными их контакты, и несмотря на то, что их связи выглядят еще совершенно неспециализированными и незрелыми.
Нейробиолог из Аргентины Алехандро Шиндер – эксперт по этим ранним функциям нейрона. В последние годы он со своими коллегами несколько раз сумел доказать, что незрелые нервные клетки улучшают действие сети, поскольку они легко возбуждаются. В первый момент кажется, что это противоречит здравому смыслу. Мы автоматически предполагаем, что нейрон, чтобы полноценно функционировать, должен быть полностью готов. Однако, по-видимому, это не всегда верно. Вот еще один пример того, что мозг – это не компьютер, а нейроны – не микросхемы. Незрелый компьютер не работает. А вот положительное воздействие новых нервных клеток на деятельность мозга, по-видимому, в большой степени связано с тем, что они все еще проявляют все признаки незрелости.
Конечно, здесь можно спросить, что вообще должны означать слова «зрелость» и «незрелость», если «незрелость», очевидно, вызывает «зрелые» последствия. Это вопрос почти философский. Нам также еще неизвестна глубинная взаимосвязь этих двух функций – той, что возникает сразу (незрелая), и в долгосрочной перспективе (зрелая).
