Цивилизация
Улучшить внимание, память, концентрацию и прочие когнитивные способности можно практически в любом возрасте за счет систематических упражнений, взвешенного рациона и периодического массажа области шеи. Самый же простой и эффективный способ, правда не всегда самый безопасный, — это допинг: препараты, улучшающие кровоснабжение мозга или способствующие должной настройке нейронов.
Карл Дейссерот из Стэнфордского университета и его коллеги пошли дальше:
гениальность у подопечных мышей они вызывали, засвечивая отдельные клетки коры головного мозга.
В основе их эксперимента лежит продемонстрированный в прошлом году феномен «оптической активации нейронов». Смысл достаточно прост: в геном клетки встраивают участок ДНК, кодирующий светочувствительный ионный канал, наподобие тех, которые есть в наших колбочках и палочках. Однако из-за большей «простоты» в подобных экспериментах используют опсины водорослей и бактерий, которые при засвечивании начинают пропускать ионы через мембрану, меняя тем самым ее потенциал. В результате обычный нейрон превращается в фоторецепторную клетку, но при этом сохраняет и все свои предыдущие функции, будь то возбуждение мышц или передача импульса другим нервным клеткам.
Эти вставочные нейроны и стали объектом для исследования Дейссерота, результаты которого опубликованы в Nature. В отличие от моторных, управляющих работой мышц, вставочные нейроны очень многообразны как по функции, так и по строению.
Особенно в коре больших полушарий: добрый десяток разных типов нейронов здесь упакован в шесть слоев.
Именно такая организация позволяет формировать сложные нейронные сети, не просто передающие, но и обрабатывающие информацию. И управляющую роль в этих сетях зачастую играют не активирующие нейроны, а тормозные, которые замедляют передачу импульсов и тем самым «концентрируют» сигнал.
В коре больших полушарий роль возбуждающихся элементов выполняют пирамидальные клетки, а роль ингибирующих — клетки-канделябры, богатые белком парвальбумином. Дейссероту и его коллегам впервые удалось избирательно активировать «канделябры» светом за счет вышеописанного феномена «оптического возбуждения». Результат проявился моментально: усилились гамма-волны (30–80 Гц) на электроэнцефалограмме, которые и считаются проявлением мозговой активности.
Ингибирование же клеток-канделябров эту самую гамма-активность резко снижало, приводя к появлению характерного шума, вызванного чрезмерным и нерегулируемым возбуждением пирамидальных и прочих клеток.
Этот шум замедляет проведение информации от органов чувств и другие мыслительные процессы, и наоборот — в его отсутствии внимание и когнитивные функции существенно возрастают.
Кристофер Мур из Массачусетского технологического института не без помощи Дейссерота смог продемонстрировать еще несколько интересных фактов. Авторам второй публикации в том же выпуске Nature удалось доказать положительный эффект оптически раздраженных «канделябров» на проведение электрических импульсов от рецепторов в основании мышиных усов. Кроме того, Мур, поочередно возбуждая несколько типов клеток, подтвердил, что ключевую роль играют именно эти парвальбумин-содержащие нейроны.
Обе исследовательские группы рассчитывают на скорое практическое применение общего открытия. Вскрывать череп друг другу и доводить собственный мозг до абсолютного совершенства ученые не собираются, а вот помочь шизофреникам, у которых страдают именно клетки-канделябры, — вполне. Ведь «активация канделябром» повышает производительность всей коры, а не только региона, отвечающего за распознавание игральных карт.