Стресс у лабораторных животных изучают самыми разными способами. Для молодых крысят стрессовый фактор — это запах неродственного самца, поскольку в естественных условиях самец крысы поедает чужих ему детенышей. Можно также содержать животных в условиях скученности, лишать их сна. Для нейрогенеза не важно, что именно вызвало стресс, важно — повышение уровня глюкокортикоидов. В течение жизни уровень этих гормонов меняется. У молодых крыс даже при сильном стрессе уровень гормона повышается мало, тогда как у старых — наоборот, даже незначительное ухудшение условий провоцирует подъем уровня глюкокортикоидов. И нейрогенез в гиппокампе у молодых крыс идет гораздо лучше, чем у старых — вот и физиологическое обоснование юношеского бесстрашия и хорошей обучаемости.
Такая связь нейрогенеза с условиями жизни животного заставляет предположить наличие какой-то физиологической роли у вновь образующихся нейронов. В условиях лаборатории, при содержании в бедной стимулами окружающей среде, большинство вновь образовавшихся нейронов погибает. И наоборот, в дикой природе или в клетках с обогащенной внутренней средой — с игрушками, лабиринтами, не всегда доступной пищей — вновь образовавшиеся нейроны живут долго. У самок крыс на нейрогенез влияет и гормональный фон, в фазе течки (эструса) образование новых нейронов усиливается. Такая зависимость может иметь физиологический смысл — вслед за эструсом в природе наступает беременность, а затем и выкармливание потомства, которому понадобится больше пищи. Новые нейроны помогут лучше ориентироваться в пространстве, лучше соображать, а значит, лучше питаться.
Если перейти от крыс к человеку, можно вспомнить данные о большой роли гиппокампа в формировании кратковременной памяти. Гиппокамп уменьшается при синдроме Корсакова, при болезни Альцгеймера — оба эти заболевания характеризуются разрушением кратковременной памяти. Точно такой же эффект наблюдается при депрессии — у лиц, страдающих глубокой депрессией, гиппокамп уменьшен.
Естественно, возникла мысль — посмотреть, действуют ли на нейрогенез в гиппокампе препараты, применяемые для борьбы с депрессией. Оказалось, что знаменитый антидепрессант флуоксетин (его коммерческое название «прозак») увеличивает нейрогенез в гиппокампе подопытных животных. Причем такой эффект он оказывает только на гиппокамп, другая область мозга, где также происходит нейрогенез — субвентрикулярная область, на прозак не реагирует. Возникает вопрос: на какой стадии дифференцировки нейрона прозак увеличивает нейрогенез? Чего становится больше — нейральных стволовых клеток или предшественников нейронов?
Ответить на эти вопросы помогли трансгенные линии мышей. Американские ученые из лаборатории Григория Ениколопова в Колд Спринг Харбор создали несколько линий мышей, у которых молекулы, характеризующие определенные клеточные линии, были соединены с зеленым светящимся белком. У одной линии зеленым светом на срезах мозга светились покоящиеся предшественники нейронов, у другой — размножающиеся. Оказалось, что прозак действует именно на размножающихся предшественников, заставляя их поделиться большее число раз, прежде чем встать на путь превращения в нейроны. Этим и объясняется длительный промежуток времени между началом приема прозака и улучшением состояния больного — должно пройти время, достаточное для созревания нейронов.
И все-таки хотелось бы посмотреть, как действует прозак именно на человека. Мышиные методики здесь не годятся, делать трансгенных людей и вгонять в депрессию никто не разрешит. Нужно искать другой путь. На помощь пришла магнитно-резонансная томография. Она позволяет увидеть отдельные работающие нейроны и в последнее время широко применяется в исследованиях человеческого мозга и поведения. Видеть активно работающие нейроны с ее помощью можно, но магнитно-резонансная томография не дает ответа на вопрос — что это за клетки, как давно они образовались. Здесь может помочь другой способ визуализации процессов в живых тканях — протонная магнитнорезонансная спектроскопия. Она позволяет идентифицировать отдельные молекулы, характерные для разных клеток. Клетки — нейральные предшественники несут на своей поверхности особый белок нестин, служащий биомаркером стволовых клеток. В живом человеческом мозгу уровень сигнала, подаваемого на прибор мечеными клетками, низок, и стандартные методы анализа не позволяют отличить значимые величины от шума. Новый метод анализа изображений — сингулярное разложение сигнала — позволил обойти эту трудность. Оказалось, что в живом человеческом мозгу хорошо распознаются клетки, содержащие белок нестин, то есть стволовые. И расположены они именно там, где и должны быть — в зубчатой фасции гиппокампа. Мало того, точно так же, как у стареющих крыс, у людей число размножающихся нейральных предшественников уменьшается с возрастом.