Жизнь в клетках с игрушками и тоннелями надолго повысила индивидуальность мышей

Ученые из Германии выяснили, что в обогащенной среде поведение мышей становится менее похожим на поведение сородичей, причем эта индивидуальность коррелирует с образованием новых нейронов в гиппокампе и сохраняется, даже если мышей на несколько месяцев поместить в однообразную среду. Поведенческие изменения, по-видимому, связаны с эпигенетическими: у мышей, которые росли в обогащенной среде, гены нейронной пластичности иначе метилированы. Статья опубликована в журнале Science Advances.

На меняющиеся обстоятельства каждое животное реагирует по-своему, в зависимости от личного опыта — из этого и складывается индивидуальность. Известно, что поведение становится более индивидуальным, если животные растут в обогащенной среде — например, в сложно устроенной камере с большим количеством игрушек.

Помимо того, обогащенная среда делает мозг более пластичным: улучшаются когнитивные навыки, увеличивается синаптическая пластичность и нейрогенез (формирование новых нейронов). Однако неизвестно, насколько такие изменения стабильны и сохраняются ли они у взрослых животных или особей, которые провели в обогащенной среде лишь часть жизни.

Немецкие ученые по руководством Герда Кемперманна (Gerd Kempermann) из Дрезденского технического университета поместили 20 пятинедельных мышей в обогащенную среду на шесть месяцев. Для этого смонтировали семиуровневую систему из 70 соединенных между собой клеток с разнообразными тоннелями и игрушками. Еще 20 мышей содержали в обогащенной среде три месяца, а затем на три месяца помещали в обычные клетки. Контрольную группу такого же размера все шесть месяцев содержали в обычных клетках.

Вес мышей, которые жили в обогащенной среде, был ниже, чем у контрольных животных. Но после перемещения в обычные клетки мыши догнали по весу сородичей, которые росли в необогащенной среде. Кроме того, со временем мыши, которые жили в обогащенной среде, выработали постоянные маршруты перемещений, которые становились все менее похожими на пути других особей, то есть их поведение становилось все более индивидуальным .

За первые три месяца жизни в обогащенной среде в гиппокампе мышей появилось в два раза больше новых клеток, чем в мозге контрольных животных (p = 7,6 × 10^–19). Интересно, что уровень нейрогенеза коррелировал с индивидуальным поведением животных: чем больше появлялось новых клеток, тем меньше траектория животного была похожа на сородичей (p = 0,012).

У мышей, которых затем переселили в обычные клетки, в следующие три месяца скорость нейрогенеза снизилась до уровня контрольных особей. У тех же, кто продолжил жить в обогащенной среде, новых нейронов образовалось вдвое больше, чем у сородичей, которые провели эти три месяца в обычных клетках. Значит, обогащенная среда действительно усиливает нейрогенез, как на ранних сроках развития, когда он особенно активен, так и на более поздних. Однако когда животные оказываются в пустых клетках, эффект обогащенной среды перестает действовать и скорость образования новых клеток снижается.

Зато изменения в индивидуальном поведении мышей сохранились, даже когда вторую часть эксперимента они провели в обычных клетках. Такие животные активнее исследовали новые предметы, чем контрольные особи (p = 4,4 × 10^–8), и после трех месяцев жизни в обычных клетках были не менее любопытными, чем те, кто все время находился в обогащенной среде.

Наконец, ученые проверили, влияет ли обогащенная среда на метилирование ДНК и устойчивы ли такие изменения — ранее эпигенетические изменения связали с различиями в поведении особей. Действительно, у мышей, которые росли в обогащенной среде, были более метилированными участки генома, связанные с направлением роста аксонов и пластичностью нейронов. Экспрессия тех же генов была повышена по сравнению с контрольными животными.

Схожие эпигенетические изменения обнаружили и в трети генов мышей, которые вторую фазу эксперимента провели в обычных клетках. Это касалось генов, связанных с сигнальными белками эфринами, миграцией нейронов и синаптической передачей. Эфрины играют важную роль в пластичности мозга и, вероятно, именно они обеспечивают устойчивые поведенческие изменения у животных, росших в обогащенной среде. Такие изменения не обращаются вспять, даже если животные затем долго живут в однообразных условиях.

Выросшие в полной игрушек среде животные не только более любопытны и индивидуальны, но и легче осваивают сложные навыки — например, такие крысы быстрее учатся водить машинку. Кошки в сложной среде становятся менее агрессивными, а люди, которые чаще гуляют в новых местах, счастливее.

Алиса Бахарева