Диалоги (октябрь 2003 г.)

Таким образом, исследования гиппокампа важны для понимания механизмов обучения и памяти. Если вы приглядитесь к рисунку, то можно увидеть нейроны. Они сгруппированы в слои. Эти клетки мозга связаны друг с другом и посредством этих связей получают и передают информацию. На втором изображении тоже можно обнаружить несколько нейронов. Итак, мы можем работать с живыми клетками в изолированном участке мозга.

Здесь вы видите нейрон при большем увеличении. Если изменять фокус, то можно получить представление о трехмерной структуре клетки и увидеть ее отростки. Покажите, пожалуйста, анимацию.

Теперь перед вами схематическое изображение, которое дает представление о сложности взаимодействия между нейронами. В реальных нейрональных сетях таких клеток тысячи и миллионы. Естественно, у экспериментатора, вооруженного современным микроскопом, возникает желание исследовать активность не целого мозга или его структуры, как в энцефалографии, а одного нейрона: посмотреть, как одна клетка живет, что с ней происходит. Сейчас перед вами нейрон, к которому подходит стеклянный микроэлектрод, заполненный раствором, позволяющим передавать электрический ток. В этой конфигурации мы можем записывать электрическую активность одной-единственной клетки. Вот еще одно такое изображение.

А.Г. Размер нейрона какой в данном случае?

А.С. Сома данных нейронов – порядка 20-30 микрометров. Вообще размеры различаются у разных видов. Это морская свинка. Если мы посмотрим у крысы, нейроны будут мельче. У обезьяны или человека будут выглядеть совершенно по-другому. Тем не менее, данные, которые мы получаем на животных, могут быть в некоторой степени приложимы и к человеку. Несмотря на качественное различие в работе мозга человека, мы изучаем базовые механизмы для человека и животных. В чем качественное отличие мозга человека и в чем секрет сознания, говорить еще рано. В данном случае, необходимо двигаться от простого к сложному.

А.Г. То есть вы исследуете механизмы, которые в принципе должны быть одинаковыми у человека и у морской свинки.

А.С. Совершенно верно, в большинстве случаев это именно так, хотя, разумеется, бывают отличия. Тем не менее, эти знания позволяют разрабатывать новые лекарства и размышлять о механизмах работы человеческого мозга. До определенного, конечно, предела.

Теперь перед вами находится схема реального научного эксперимента. На переднем плане вы видите схематическое изображение среза гиппокампа. На нем также указаны позиции электродов – стимулирующего и регистрирующих. Чтобы отвести электрический сигнал от нейронов, необходимо возбудить нервную ткань с помощью электрической стимуляции. Далее, необходимо выбрать тип клеток, в данном случае, это либо пирамидная клетка, либо интернейрон, и регистрировать в них синаптические токи. Синаптические токи показаны на данном рисунке справа. По изменениям в синаптической активности мы можем оценить, что происходит в нейрональной сети, тестировать лекарства, и судить о механизмах действия этих лекарств.

Прежде чем перейти к дальнейшим рассуждениям, давайте посмотрим на общую схему нейрона. По своей сути, нейрон – это такая же клетка, как и все остальные клетки в нашем организме. Однако нейрон специализирован для того, чтобы получать и передавать электрический сигнал. Он состоит из трех основных отделов или компартментов. Все клетки имеют одну сому (тело), но могут различаться по числу и морфологии дендритов и аксонов в зависимости от типа нейрона. В соме нейрона находится ядро и протекают основные метаболические процессы, связанные с поддержанием жизнедеятельности клетки. На соме и на дендритах располагаются окончания других нейронов. Эти окончания образуют синапсы, которые могут быть как возбуждающими (увеличивающими вероятность генерации разряда нейрона), так и тормозными (снижающими вероятность). Обратите внимание на анимацию: синим цветом показаны сигналы, приходящие в нейрон. При достижении определенного порога, возбуждающие синаптические токи приводят к генерации собственного электрического «потенциала действия», распространяющегося по аксону. В аксоне потенциал действия достигает синаптических терминалей, через которые данный нейрон связан с соседними. Так от нейрона к нейрону сигнал передается в нейрональной сети.

Изображения, которые вы сейчас видели, получены с помощью светового микроскопа. Эта техника позволяет работать с живой тканью, но мы не можем видеть детально дендриты и аксон нейронов без специальных методов окраски, которые применяются, как правило, в фиксированной ткани. Любопытно, что большинство клеток мозга были описаны более ста лет назад в работах Рамона-и-Кахаля.