Рис. 10.9. Эксперимент с расспанным по полу гравием. Четыре группы птенцов (К, Л, М и Н) обучали в течение двух дней, как описано в тексте. Темные столбики — частота клевания, а светлые — активность c-jun. Хотя больше всего клюют уже обученные цыплята группы Н, активность c-jun наиболее высока в обучавшейся группе М.
Четвертый критерий: приводит ли подавление биохимических процессов к подавлению памяти?
Логика экспериментов с ингибированием самоочевидна, но на протяжении ряда лет я отказывался от их проведения, так как мне оставалось не ясно, что конкретно может дать применение ингибиторов с широким спектром действия, например ингибиторов белкового синтеза, для познания биохимических процессов, которые я пытался расшифровать. Но когда мы подошли к более детальному изучению отдельных звеньев биохимического каскада, я убедился, что использование достаточно специфических ингибиторов может пролить свет на молекулярные механизмы. Например, мы обнаружили, что если перед началом обучения вводить вещества, блокирующие долговременную потенциацию в гиппокампе и пространственное научение (ингибиторы рецепторов глутамата NMDA-типа), то у цыплят развивается амнезия. К таким же последствиям приводит инъекция в левое полушарие протеинкиназы С перед самым обучением или сразу после него [20].
Но, может быть, самым интересным с моей точки зрения оказался ингибитор, предложенный Рейнхардом Йорком, который работал вместе с Ханс-Юргеном Маттиесом в Магдебурге (тогда еще в ГДР). Группа Маттиеса, как и наша, изучала гликопротеины и продемонстрировала увеличение их синтеза при различных более традиционных формах обучения крыс. Йорк, просматривая литературу в поисках специфических ингибиторов биосинтеза гликопротеинов, натолкнулся на сахар, называемый 2-дезоксигалактозой (2-ДГал) и находящийся в таком же отношении к галактозе, как 2-дГ к глюкозе. 2-дГал очень специфическим образом подавляет синтез тех гликопротеинов, в которых связаны между собой два сахара — галактоза и фукоза; при этом блокируется включение в них фукозы. Вместе с Мапиесом Йорк установил, что введение крысам 2-дГал вызывает амнезию. Я предложил Рейнхарду провести параллельные эксперименты на цыплятах. К нашему восторгу оказалось, что введение 2-дГал перед самым обучением или в первые два часа после него подавляет включение фукозы в гликопротеины мозга; тестирование цыплят спустя сутки выявило амнезию. Таким образом, эксперименты как с электрошоком, так и с ингибиторами показали, что для образования следов памяти необходим биосинтез специфических гликопротеинов [21].
Шестой критерий[32]: биохимия коррелирует с нейрофизиологией
Занятия нейрофизиологией требуют целого ряда навыков: не только умения искусно оперировать мелких животных, но и довольно основательных познаний в электронике, что недоступно простым биохимикам вроде меня. Мои возможности в электротехнике ограничиваются тем, что я могу подсоединить провод к штепселю, но и это нам запрещается (официально) делать в лаборатории: инструкция по технике безопасности требует, чтобы столь квалифицированную работу выполнял электрик-профессионал. Для подхода к шестому критерию мне был нужен человек, владевший техникой осциллоскопии, но только в середине 80-х годов к нам поступил для подготовки диссертации на степень доктора философии толковый, хотя и несколько чудаковатый Роджер Мейсон, заядлый аквалангист.
Милтон-Кинс находится настолько далеко от моря, насколько это возможно в Англии, и я никогда не мог до конца понять, что заставило Роджера избрать именно это место (думаю, не вполне понимал это и он сам, потому что после четырех лет напряженных исследований он написал «черновик» своей диссертации на нескольких сотнях страниц — гораздо больше, чем требуется, но так и не представил ее к защите). По прибытии в лабораторию Роджер тут же исчез среди проводов и проблесковых ламп, звуковых сигналов, бесконечных рулонов регистрационных лент с десятками метров разноцветных записей. Приближаться к его рабочему месту было просто опасно, потому что приходилось прокладывать путь через свисающий откуда-то привод к аквалангу и валяющиеся на полу остатки разобранных велосипедов[33]. Но примерно после 18 месяцев технического затворничества он предстал перед нами, успешно справившись с задачей обеспечить эксперименты оборудованием.
32
Я прекрасно знаю, что за четвертым должен следовать пятый. Причина, по которой я откладываю обсуждение пятого критерия, скоро станет понятной.
33
Сочетание современной оснащенности и домашнего беспорядка весьма типично для многих лабораторий. Непосвященного это просто изумляет, и он вправе усомниться, что из всего виденного вообще может получиться что-нибудь путное. Недавно я посетил один из ведущих мировых центров позитронно-эмиссионной томографии. В этом комплексе, сооружение которого обошлось в миллионы фунтов стерлингов, ничтожные объемы воды или органического вещества помещают в центральную камеру циклотрона и бомбардируют потоками разогнанных до огромной скорости ионов, что приводит к образованию короткоживущих изотопов. Эти изотопы по защищенным свинцовым покрытием трубопроводам перекачивают в радиохимическую лабораторию, где на автоматической установке в считанные мгновения осуществляется сложный синтез высокочистых меченых соединений. Затем полученные вещества передаются в комнату, где находится больной, голова которого окружена кольцом детекторов позитронов, которые в свою очередь соединены с системой компьютерных банков данных. Прежде чем вступить в этот мир научной фантастики, приходится облачаться в лабораторный халат и надевать на обувь защитные чехлы. Но, войдя в лабораторию, натыкаешься то на оставленные в беспорядке скамьи, то на другие тривиальные следы повседневной работы и жизни: шпатели и ножницы, торчащие из пустой банки из-под меда; кофеварку, кем-то поставленную прямо у экранированного шкафа; тайком курящего техника, обслуживающего оборудование. Как уживается весь этот хаос с фантастическим миром, где все измеряется наносекундами и пикограммами?