Нейрогастрономия. Почему мозг создает вкус еды и как этим управлять

Мы решили создать цифровые модели митральной и гранулярной клетки и воспроизвести с их помощью результаты моего прошлого исследования. К сожалению, компьютерное моделирование не дало нам новых сведений о том, как взаимодействуют эти виды клеток. К тому моменту у меня оставалось лишь несколько месяцев до перевода в следующую лабораторию. Мы понимали, каким образом гранулярные клетки обеспечивают ингибицию митральных, но вопрос оставался открытым – что же запускало процесс латеральной ингибиции? Чем больше мы работали над этой проблемой, тем отчетливее понимали, что возбуждение дендритов гранулярных клеток начинается в том же тонком слое, где затем наблюдается ингибиция дендритов митральных клеток. Что же могло инициировать этот процесс?

АГА! – МОМЕНТ И НОВЫЕ ОТКРОВЕНИЯ

Когда мы в очередной раз обсуждали проблему нашего исследования, нам пришла в голову одна крайне интересная мысль: а что, если возбуждение дендритов гранулярных клеток вызывается теми же дендритами митральных клеток, которые им предстоит ингибировать? Идея казалась безумной, но к тому моменту иные идеи иссякли окончательно. Из классических пособий по анатомии я знал, что подобная взаимосвязь между дендритами беспрецедентна, и мы с Рэллом прекрасно понимали, что в литературе по физиологии такое функциональное взаимодействие тоже не упоминается. В тот же день, 26 августа 1964 года, Рэлл внес нашу гипотезу в свой зеленый лабораторный журнал. Он написал, что, вероятно, между митральными и гранулярными клетками происходят «дендро-дендритные взаимодействия», которые и приводят как к аутоингибиции, так и к латеральной ингибиции митральных клеток. Мы также предположили, что механизм этого взаимодействия аналогичен латеральной ингибиции в сетчатке глаза. Мне вскоре предстояло покинуть Бетесду и продолжить свои научные изыскания в другой лаборатории, в Швеции; но сколько-то времени у нас в запасе еще оставалось.

Проверить нашу гипотезу можно было только с помощью электронного микроскопа, который позволил бы нам увидеть и доказать существование таких синаптических связей. Помог случай – в соседнем здании лабораторного комплекса НИЗ работали Том Риз и Милтон Брайтман. Я подтолкнул их к поиску синапсов между митральными и гранулярными клетками, и вскоре те были обнаружены. Когда Рэллу показали необычное размещение этих синапсов – они располагались бок о бок и имели противоположную направленность, – его постигло еще одно откровение. Он тут же сообщил Ризу и Брайтману, что именно такие синапсы и должны обеспечивать взаимодействия согласно нашей с ним гипотезе. Я считаю это прекрасным примером того, как быстро подготовленный разум ориентируется при получении неожиданных данных.

Следующее «ага!» кричал уже я, когда получил в Стокгольме письмо с новостью об их открытии. К тому моменту два других исследования уже показали наличие в обонятельной луковице некоей «нетипичной конфигурации», но без физиологического обоснования и моделирования вычислить функции этого синаптического соотношения не представлялось возможным, ведь противоположная направленность синапсов казалась абсурдной.

ПРИЗНАНИЕ НОВОГО МЕХАНИЗМА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

Пребывая в радостном возбуждении, мы вчетвером составили отчет о результатах нашего исследования и отправили его в ведущий журнал Science. Полученная нами рецензия гласила: «В публикации отказано: не представляет общенаучного интереса». Мы могли бы потребовать пересмотра решения, но это шло вразрез с тактичным характером Вила. Он просто нашел другой научный журнал, где нашу статью приняли.

За первой публикацией последовала и вторая, в которой мы подробно описали создание цифровой модели клеточного взаимодействия. Моделирование позволяло подчеркнуть фиксированную последовательность аутоингибиционных взаимодействий – они неизменно начинаются с возбуждения гранулярной клетки и заканчиваются ингибицией в результате обратной связи. В отличие от латеральной ингибиции, в которую вовлечены только синапсы гранулярно-митрального направления, а информация передается ближайшей митральной клетке, в случае аутоингибиции сопротивление отсутствует. Открытый нами тип нейронной цепи позволял осуществлять как аутоингибицию, так и латеральную ингибицию в меньших масштабах, чем в классической конфигурации. Мы также подчеркнули, что латеральная ингибиция, скорее всего, играет важную роль в создании пространственных схем в обонятельной луковице, а также способствует колебательной активности гранулярных и митральных клеточных масс. Следовательно, в основе как пространственных, так и временных аспектов обработки образов запаха лежат одни и те же механизмы.