Искусственное воспоминание излечило мышей от депрессии
Группа нейрофизиологов из MIT под руководством нобелевского лауреата Сусуму Тонегава научилась посредством методов оптогенетики вызывать у мышей воспоминания, связанные с удовольствием и лечить с их помощью последствия хронического стресса и депрессию. Работа опубликована в журнале Nature.
За последние годы в ряде работ было доказано, что любые воспоминания кодируются определенным нейронным ансамблем. Совокупность нейронов, участвующих в кодировании воспоминания составляет физиологический субстрат энграммы – следа памяти. В 2012 году группа Сусуми Тонегава уже продемонстрировала, что пометив флуоресцентными белками нейроны гиппокампа (структуры мозга, ответственной за память) можно абсолютно точно определить активирующиеся в процессе обучения нейроны, а затем искусственно вызвать необходимое воспоминание с помощью импульса света, направленного по оптоволокну к конкретному ансамблю нервных клеток. В новой работе ученым удалось дифференцировать энграммы с приятными воспоминаниями и использовать их реактивацию для купирования у мышей симптомов, схожих с депрессивными.
Для этого исследователи давали самцам мышей побыть с самками, попутно выделяя паттерны нейронных ансамблей активирующихся в это время. Сексуальное поведение является традиционной формой поощрения, формирующей приятные воспоминания. После чего самцов на 10 дней помещали в специальные клетки-«тиски», ограничивающие их движение. Это приводило к хроническому стрессу и фрустрации. Уже к концу первой недели пребывания в «тисках» мыши теряли интерес к простым удовольствиям. Например, при выборе между подслащенной водой и обычной, они пили первую попавшуюся, в то время как в нормальных условиях мыши всегда предпочитают сладкую воду. Затем мыши теряли и «волю к сопротивлению» – если их поднимали за хвост, то они почти не пытались вырваться. Оба этих симптома, вызванных хроническим стрессом, также характерны и для депрессии у человека.
Однако выяснилось, что если активировать светом нейроны, хранящие приятные воспоминания о проведенном с самками времени, то можно купировать негативные симптомы в считанные минуты, хотя эффект от стимуляции при однократном воздействии будет краткосрочным и неустойчивым. Чтобы добиться долговременного и надежного «улучшения» у мышей, необходимо актуализировать хорошие воспоминания не менее двух раз в день на протяжении недели. В среднем, на шестой день можно наблюдать очевидные изменения в поведении. Вопрос о том, насколько положительный эффект устойчив в долгосрочной перспективе – еще предстоит выяснить отдельно.
Важным моментом эксперимента является тот факт, что мышам не стимулировали центры удовольствия или участки мозга, связанные с положительными эмоциями (по крайней мере, не напрямую). Активировались только нейроны, содержащие эпизодические воспоминания о пребывании с самками. Более того, в контрольном эксперименте фрустрированных мышей помещали на тот же срок (5-7 дней) в клетку к самке, и это не оказывало никакого положительного терапевтического воздействия, схожего с актуализацией воспоминаний.
В октябре прошлого года другая исследовательская группа (также посредством методов оптогенетики) показала, что ингибирование (отключение) нейронов, составляющих энграмму, блокирует процесс воспоминания. Или, иными словами, память о каких-либо событиях можно намеренно «стирать».
Оптогенетика – метод исследования мозга и нервных клеток, изобретенный в его современном виде группой под руководством стенфордского ученого Карла Дизерота в 2005 году. Метод заключается в трансформации клеток генами светочувствительных рецепторов, которые встраиваются во внешнюю мембрану нейронов. Облучение тканей светом определенной длины волны активирует рецепторы, которые пропускают в клетку ионы внешней среды и инициируют деполяризацию — срабатывание нейрона. Сам по себе каналродопсин представляет собой светочувствительный рецептор сине-зеленых водорослей, необходимый им для фототаксиса – движения к свету.