Автор: Судаков К. В., Анохин К. В.
Академик РАМН К. В. СУДАКОВ, директор Научно- исследовательского института нормальной физиологии им. П. К. Анохина РАМН,
заведующий кафедрой нормальной физиологии Московской медицинской академии им. И. М. Сеченова, доктор медицинских наук К. В. АНОХИН, руководитель отдела того же института
Одним из самых поразительных фактов, обнаруженных учеными в последнее время, оказалось то, что минимум каждый второй ген человека связан с обеспечением тех или иных функций мозга. В 2000 г. было объявлено о расшифровке генома, и на повестку дня встал вопрос о выяснении того, как с помощью многих тысяч генов складываются сложнейшие механизмы поведения и психической деятельности индивидуума.
стр. 53
Начало изучению проблемы формирования системы механизмов поведения положил ученик выдающегося русского физиолога, нобелевского лауреата И.П. Павлова академик П.К. Анохин (1898-1974). Он предложил теорию функциональных систем - динамически саморегулирующихся объединений разных органов и тканей, все элементы которых взаимодействуют и взаимосодействуют достижению полезных для организма результатов. Одни системы саморегуляторной деятельностью определяют устойчивость различных показателей внутренней среды - гомеостазис, другие - поведение и адаптацию живого существа к тем или иным условиям. Целостный организм, таким образом, представляет собой совокупность множества функциональных систем метаболического, гомеостатического, поведенческого, группового и психического уровней.
В рамках этой теории П.К. Анохин разработал стройную модель внутренней операциональной архитектоники поведенческих и психических актов. Согласно ей, каждый из них начинается со стадии синтеза возбуждений в центральной нервной системе, проходящего в структурах мозга на основе внутренних потребностей, влияния окружающей среды и механизмов памяти. Затем последовательно развертываются стадия принятия решения, фаза формирования предвидения необходимого результата и его достижения. Параметры всего цикла постоянно оцениваются с помощью обратного возбуждения от рецепторов и органов чувств.
Динамика подобной деятельности, как показали дальнейшие исследования сотрудников нашего института, строится "системоквантами" - от потребности к ее удовлетворению. Когда требуемый результат достигнут, поведенческий акт завершается, сопровождаясь положительной эмоцией.
Этого краткого описания теории функциональных систем достаточно, чтобы сформулировать вопрос о том, какое место занимает работа различных генов в формировании архитектоники поведенческих и психических актов? Особый интерес в данном отношении представляют те гены, чья активность может быстро изменяться в клетках мозга. Они были названы "генами раннего реагирования", или "ранними генами". Наиболее изучен среди них ген c-fos. Он индуцируется в клетках организма в ответ на различные внешние воздействия. Кстати, известно: многие из подобных ранних генов кодируют транскрипционные факторы - белки, влияющие на работу других генов. Их функцией является координированная регуляция процессов клеточного деления, роста и дифференцировки тканей в процессе развития.
Вместе с тем исследования, проведенные в нашем институте, показали, что активность интересующих нас регуляторных "ранних генов" наблюдается и в мозгу взрослых особей. Особенно в новой обстановке, когда, например, животные затрудняются получить необходимый им результат. Но стоит им неоднократно удовлетворить свою потребность и достигнуть желаемого, как эта активность затухает. Однако если ранее выработанные навыки становятся неэффективными, не происходят привычные события или появляются неожиданные воздействия внешней среды (особенно вызывающие состояние эмоционального стресса), в мозгу животных вновь дают о себе знать "ранние гены". Словом, именно они составляют критическое звено молекулярных процессов инициирования образования нового опыта.
Прямым подтверждением роли этого звена в формировании долговременной памяти стали эксперименты, проведенные нами с избирательной блокадой экспрессии "раннего гена" c- fos в мозгу Они показали: такое подавление синтеза его белка нарушает долговременную память у животных. Сходные данные были получены и для других членов семейства "ранних генов". Кстати,
Универсальная схема функциональной системы по П.К. Анохину, описывающая организацию поведенческих актов:
AC - афферентный синтез,
ПА - пусковая афферентация.
стр. 54
стр. 55
общее число кандидатов на их роль, по некоторым оценкам, составляет около тысячи.
Активация "ранних генов" в новой обстановке и при обучении охватывает обширные участки мозга. Для анализа закономерностей этих процессов в нашем институте создана специальная установка, позволяющая изучать активность "ранних генов" в объеме всего мозга животных. Исследования показали: эти гены активируются в случаях рассогласования обстановочных, пусковых или мотивационных возбуждений с моделями ожидаемых результатов (акцепторами результатов действий) во врожденных или приобретенных функциональных системах организма. Данное заключение означает: активность "ранних генов" в мозгу определяется процессами субъективной, психической оценки организмом окружающей среды и результатов собственного поведения. Ведущая роль при этом принадлежит ключевым механизмам "системоквантов" поведения - исходной мотивации и получению полезного приспособительного результата.
И действительно, если животные неоднократно удовлетворяют свои биологические потребности, то у них меняются реакции генома клеток мозга. Так, когда животным с выраженной пищевой потребностью дают корм, ранее неэффективные блокаторы синтеза белка - циклогексемид, пуромицин и др. - на определенный срок полностью подавляют у них пищедобывательное поведение. Аналогичная картина наблюдается и у животных, которым вслед за электрическим раздражением "центра страха" в головном мозгу предоставлялась возможность избежать опасности. И в этом случае вещества, подавляющие синтез белка в мозгу, также блокируют оборонительное поведение. Значит, под влиянием опыта удовлетворения потребностей геном мозга начинает экспрессировать некие новые белковые молекулы, участвующие в организации определенных форм поведения животных.
Какова же природа вышеупомянутых молекулярных факторов? Оказалось, что если животным на фоне блокады циклогексемидом в боковые желудочки мозга ввести молекулы короткого физиологически активного вещества - пептида пентагастрина, то у них восстанавливается заблокированная пищевая реакция. А олигопептид брадикинина снимал заблокированные циклогексемидом оборонительные реакции.
Итак, геномный ответ нервных клеток на обучение подобен реакциям других клеток на факторы роста - он состоит из двух фаз: вначале активируются "ранние гены", а затем наступает экспрессия регулируемых ими генов-мишеней. Среди последних лучше всего исследованы гены молекул клеточной адгезии (прилипания), в частности N-CAM и Ng-CAM, отвечающие за взаимодействие клеток в процессах развития. Введение в мозг антител к молекулам клеточной адгезии способно нарушать у животных память. Подобный эффект наблюдается только при введении этих антител в течение строго фиксированного критического периода - через 4-8 ч после обучения, что совпадает со временем, когда после данного обучения должны активироваться "поздние гены" (гены-мишени для продуктов "ранних генов"). Это дает основания полагать: гены молекул клеточной адгезии включаются при обучении в каскад молекулярных событий, индуцируемых "ранними генами".
New publications: |
Popular with readers: |
News from other countries: |
Editorial Contacts | |
About · News · For Advertisers |
Digital Library of Ukraine ® All rights reserved.
2009-2024, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map) Keeping the heritage of Ukraine |