И вы можете увидеть, сколько нейронов активируется в этих двух областях, когда животное учится нажимать на педаль. Видите, в цингулярной коре - это целых 34 процента, а в моторной коре таких нейронов почти нет, всего лишь три процента.
Получается, что в тех областях мозга, где мы находим много поведенчески специализированных нейронов, при обучении включаются гены, запускающие запоминание. Таким образом, мы провели как бы мостик между одним и тем же феноменом на нейрофизиологическом и молекулярном уровне. И теперь, цепляясь за эти известные гены, мы можем изучать вопрос - что именно запускает этот процесс в геноме. И задавать вопрос - почему эта, а не другая клетка, включила эти гены в момент обучения.
Кроме того, мы теперь можем увидеть то, что нельзя было изучать, регистрируя только одну или несколько клеток. Мы можем увидеть картину обучения во всем мозге. Делая трехмерную реконструкцию активации генов в мозге при обучении, мы можем видеть, как работают целые системы специализирующихся нейронов. То есть, это исследовательский путь от генов к специализации нейронов при обучении, а от специализации отдельных нейронов к законам объединения их в системы, к системогенезу.
Ю.А. Но вот еще, что мы должны обязательно сказать. Ведь в названии у нас не только «эгоизм», но и «альтруизм». Что это за альтруизм у нейрона и откуда он берется.
Следующая иллюстрация, пожалуйста. На этой схеме изображен нейрон, «принимающий решение» жить или умереть. Когда происходит рассогласование между потребностями этого нейрона и состоянием его микросреды, то нейрон активируется вместе с другими клетками - организм совершает поведенческий акт, а нейрон получает необходимые метаболиты. Но когда в опыте индивида нет такого способа согласования активности клеток в системе, который мог бы устранить подобное рассогласование, и, следовательно, в памяти нет соответствующего поведенческого акта, то активируются ранние гены, потом активируются поздние гены, клетка модифицируется, и происходит то, что называется системогенезом. Образуется новая система - новый способ согласования клеток, новый поведенческий акт. Однако бывает и другой вариант развития событий. Когда активация ранних генов затягивается. Когда не удается решить проблему. Довольно часто это бывает в патологии, например при нарушении целостности ткани. Но, вероятно, может быть и в норме, в ситуации, когда индивид долго не может найти выход из положения, достичь результат поведения. Итак, в случае возникновения стойкого рассогласования между «потребностями» нейрона и его микросредой и при невозможности устранить рассогласование в рамках имеющегося опыта, как в норме, так и в патологии у клетки имеется следующая альтернатива: измениться, вовлекаясь в формирование новой системы, или умереть.
К.А. Нервная система ищет решение, генерирует все новые пробы.
Ю.А. И прерванные стрелочки показывают, что это длительная активация ранних генов. Если не удается найти решение, то активируются гены смерти. Активируются гены смерти, и запускается так называемый процесс программирования клеточной гибели. Надо подчеркнуть, что альтернатива, о которой идет речь - не «системогенез или смерть», а два пути обеспечения системогенеза: модификация нейрона или его гибель. Блокирование любого из них нарушает системогенетические процессы. Таким образом, здесь подчеркивается именно позитивный, в общеорганизменном плане, аспект гибели нейронов. Фатальный для отдельных клеток исход - гибель - можно представить себе в качестве неизбежной платы за возможность осуществления успешного системогенеза на протяжении всего индивидуального развития. Предполагается, что элиминация нейронов вносит вклад в процесс формирования новых систем при научении - в системогенез.
А.Г. Самоубийство, по сути.
Ю.А. Да, совершенно верно. Это и называется клеточный суицид в литературе. Но, собственно, что я хочу сказать и думаю, что это важно, - это не просто суицид, а он альтруистичный суицид. То есть, клетка принимает решение о том, чтобы убить себя, и можно предполагать, что самоубийство - один из способов участия этой клетки в системогенезе. Это устранение своих потребностей из, если хотите, общего «рынка потребностей», упрощение ситуации, когда клетки пытаются организоваться, а потребности нашей альтруистичной клетки не вписываются во вновь создаваемую интеграцию и не могут быть изменены так, чтобы вписывание стало возможным.
Подобный альтруистичный суицид клеток в нервной системе был показан, например, при изучении влияния на нейроны вирусов, которые поражают нервную систему. Когда вирус попадает в нервную клетку, то в ней, в этой нервной клетке, включается аппарат самоубийства. Потому что если клетка успевает себя убить, то вирус в ней не может размножиться. И интересно, что вирусы в ответ на это «придумали» способ предотвращения нейронного суицида: некоторые вирусы научились блокировать аппарат клеточного самоубийства.
И я должен сказать, что для альтруизма клеток многоклеточного организма имеются эволюционные предпосылки. Описана альтруистическая гибель у одноклеточных (амебы Dictyostelium discoideum), которые приносят себя в жертву другим клеткам своего клона, обеспечивая за счет формирования нежизнеспособного стержня, существование временно формирующегося многоклеточного образования. Остальные (около 80%) клеток превращаются в жизнеспособные споры, составляющие это образование. Клетки нашего организма тоже принадлежат к одному клону. И они также приносят себя в жертву, проявляя в определенном смысле альтруизм для выхода из ситуации, как в норме при научении, так и в патологии, в которой, как и в норме, имеет место системогенез, формирование новых способов выживания.
А.Г. Все. Время закончилось. Только последний вопрос. Ведь нейроны гибнут. И бывает, что эта смерть не естественная. Скажем, повреждение мозга, черепно-мозговая травма.
Ю.А. Это другая вещь. Это не суицид.
А.Г. Я понимаю, но просто, в таком случае, те нейроны, которые уцелели и у которых другая специализация, могут взять на себя функцию тех нейронов, которые погибли?
Ю.А. В первую очередь, для этой роли, может быть, подходят вновь появляющиеся нейроны. Сейчас стало известно, что нейроны не только гибнут, но и вновь появляются в мозге у взрослого организма. Показано, что при локальных повреждениях мозга эти вновь появившиеся нейроны мигрируют к очагу повреждения. А вот какие именно клетки они «замещают» - это вопрос. То ли они составляют резерв для последующего системогенеза, для отбора новых клеток при научении. То ли они замещают погибшие. Например, предположим, что была система, к которой принадлежало определенное число клеток.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69
Получается, что в тех областях мозга, где мы находим много поведенчески специализированных нейронов, при обучении включаются гены, запускающие запоминание. Таким образом, мы провели как бы мостик между одним и тем же феноменом на нейрофизиологическом и молекулярном уровне. И теперь, цепляясь за эти известные гены, мы можем изучать вопрос - что именно запускает этот процесс в геноме. И задавать вопрос - почему эта, а не другая клетка, включила эти гены в момент обучения.
Кроме того, мы теперь можем увидеть то, что нельзя было изучать, регистрируя только одну или несколько клеток. Мы можем увидеть картину обучения во всем мозге. Делая трехмерную реконструкцию активации генов в мозге при обучении, мы можем видеть, как работают целые системы специализирующихся нейронов. То есть, это исследовательский путь от генов к специализации нейронов при обучении, а от специализации отдельных нейронов к законам объединения их в системы, к системогенезу.
Ю.А. Но вот еще, что мы должны обязательно сказать. Ведь в названии у нас не только «эгоизм», но и «альтруизм». Что это за альтруизм у нейрона и откуда он берется.
Следующая иллюстрация, пожалуйста. На этой схеме изображен нейрон, «принимающий решение» жить или умереть. Когда происходит рассогласование между потребностями этого нейрона и состоянием его микросреды, то нейрон активируется вместе с другими клетками - организм совершает поведенческий акт, а нейрон получает необходимые метаболиты. Но когда в опыте индивида нет такого способа согласования активности клеток в системе, который мог бы устранить подобное рассогласование, и, следовательно, в памяти нет соответствующего поведенческого акта, то активируются ранние гены, потом активируются поздние гены, клетка модифицируется, и происходит то, что называется системогенезом. Образуется новая система - новый способ согласования клеток, новый поведенческий акт. Однако бывает и другой вариант развития событий. Когда активация ранних генов затягивается. Когда не удается решить проблему. Довольно часто это бывает в патологии, например при нарушении целостности ткани. Но, вероятно, может быть и в норме, в ситуации, когда индивид долго не может найти выход из положения, достичь результат поведения. Итак, в случае возникновения стойкого рассогласования между «потребностями» нейрона и его микросредой и при невозможности устранить рассогласование в рамках имеющегося опыта, как в норме, так и в патологии у клетки имеется следующая альтернатива: измениться, вовлекаясь в формирование новой системы, или умереть.
К.А. Нервная система ищет решение, генерирует все новые пробы.
Ю.А. И прерванные стрелочки показывают, что это длительная активация ранних генов. Если не удается найти решение, то активируются гены смерти. Активируются гены смерти, и запускается так называемый процесс программирования клеточной гибели. Надо подчеркнуть, что альтернатива, о которой идет речь - не «системогенез или смерть», а два пути обеспечения системогенеза: модификация нейрона или его гибель. Блокирование любого из них нарушает системогенетические процессы. Таким образом, здесь подчеркивается именно позитивный, в общеорганизменном плане, аспект гибели нейронов. Фатальный для отдельных клеток исход - гибель - можно представить себе в качестве неизбежной платы за возможность осуществления успешного системогенеза на протяжении всего индивидуального развития. Предполагается, что элиминация нейронов вносит вклад в процесс формирования новых систем при научении - в системогенез.
А.Г. Самоубийство, по сути.
Ю.А. Да, совершенно верно. Это и называется клеточный суицид в литературе. Но, собственно, что я хочу сказать и думаю, что это важно, - это не просто суицид, а он альтруистичный суицид. То есть, клетка принимает решение о том, чтобы убить себя, и можно предполагать, что самоубийство - один из способов участия этой клетки в системогенезе. Это устранение своих потребностей из, если хотите, общего «рынка потребностей», упрощение ситуации, когда клетки пытаются организоваться, а потребности нашей альтруистичной клетки не вписываются во вновь создаваемую интеграцию и не могут быть изменены так, чтобы вписывание стало возможным.
Подобный альтруистичный суицид клеток в нервной системе был показан, например, при изучении влияния на нейроны вирусов, которые поражают нервную систему. Когда вирус попадает в нервную клетку, то в ней, в этой нервной клетке, включается аппарат самоубийства. Потому что если клетка успевает себя убить, то вирус в ней не может размножиться. И интересно, что вирусы в ответ на это «придумали» способ предотвращения нейронного суицида: некоторые вирусы научились блокировать аппарат клеточного самоубийства.
И я должен сказать, что для альтруизма клеток многоклеточного организма имеются эволюционные предпосылки. Описана альтруистическая гибель у одноклеточных (амебы Dictyostelium discoideum), которые приносят себя в жертву другим клеткам своего клона, обеспечивая за счет формирования нежизнеспособного стержня, существование временно формирующегося многоклеточного образования. Остальные (около 80%) клеток превращаются в жизнеспособные споры, составляющие это образование. Клетки нашего организма тоже принадлежат к одному клону. И они также приносят себя в жертву, проявляя в определенном смысле альтруизм для выхода из ситуации, как в норме при научении, так и в патологии, в которой, как и в норме, имеет место системогенез, формирование новых способов выживания.
А.Г. Все. Время закончилось. Только последний вопрос. Ведь нейроны гибнут. И бывает, что эта смерть не естественная. Скажем, повреждение мозга, черепно-мозговая травма.
Ю.А. Это другая вещь. Это не суицид.
А.Г. Я понимаю, но просто, в таком случае, те нейроны, которые уцелели и у которых другая специализация, могут взять на себя функцию тех нейронов, которые погибли?
Ю.А. В первую очередь, для этой роли, может быть, подходят вновь появляющиеся нейроны. Сейчас стало известно, что нейроны не только гибнут, но и вновь появляются в мозге у взрослого организма. Показано, что при локальных повреждениях мозга эти вновь появившиеся нейроны мигрируют к очагу повреждения. А вот какие именно клетки они «замещают» - это вопрос. То ли они составляют резерв для последующего системогенеза, для отбора новых клеток при научении. То ли они замещают погибшие. Например, предположим, что была система, к которой принадлежало определенное число клеток.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69