Способность предугадывать опасность, будь то землетрясение, наводнение или просто вышедший на охоту хищник, присуща всем без исключения представителям животного мира, хотя и в разной степени. Хотя человечеству пока неизвестно, по каким именно признакам многие звери и птицы предчувствуют землетрясение, нет сомнений в том, что, раз появившись, это и подобные умения быстро распространились среди всех представителей вида.
С другой стороны, чувство опасности и страха – это всего лишь чувство. Одного сигнала, например, силуэта хищника или дрожания земли, мало для реакции, необходимо еще и соответствующим образом этот сигнал интерпретировать.
Ключевое связующее звено здесь – ген статмин, продукты экспрессии которого непосредственно участвуют в работе мозга.
или миндалина (Corpus amygdaloideum) - область мозга, по одной копии которого расположены внутри каждой височной доли (Lobus temporalis) мозга. Миндалина играет ключевую роль в формировании эмоций, является частью лимбической системы. У людей и у других животных эта подкорковая мозговая структура участвует в формировании как отрицательных, так и положительных эмоций. Размер миндалины положительно коррелирует с агрессивным поведением.
Глеб Шумяцкий и его коллеги из Университета Рутгерса обнаружили связь этого гена с поведением еще два года назад, но детально исследовать его роль им удалось только сейчас. Объект для исследований был выбран неслучайно: белок статмин, являющийся продуктом одноимённого гена, в высокой концентрации встречается в ядрах миндалевидного тела, а именно этот участок мозга у человека и животных отвечает за социальное взаимодействие и другие виды поведения.
Нокаутные мыши и Нобелевская премия
Метод нокаута генов позволяет получать линии нокаутных мышей (knock-out mice, knockout mice) — мутантных мышей, у которых выключены определенные гены. Этот метод позволяет исследовать роль каждого конкретного гена в развитии организма и в его нормальной и патологической работе и изучать различные человеческие болезни, используя мышей в качестве модельных объектов. Выключенный ген приводит к тем или иным нарушениям. Характер этих нарушений позволяет судить о функциях данного гена. С тех пор как эта методика была разработана, ее применение позволило создать тысячи различных линий нокаутных мышей, из которых несколько сотен служат модельными объектами для изучения человеческих болезней, в частности заболеваний сердечно-сосудистой и нервной систем и злокачественных опухолей.
Выяснить точную роль этого гена помогла «нобелевская» работа Марио Капекки – ученые из Джерси вывели линию мышей, «нокаутных» по гену stathmin, то есть не производящих соответствующих белков. Поскольку развитие происходило в лабораторных вольерах, начисто лишенных опасных объектов, то подопечным удалось даже дожить до детородного возраста.
А потом началось самое интересное: обычные мамы на фоне «дефектных» выглядели настоящими наседками.
Как только ученые растаскивали детенышей из гнезда, обычные мамы сразу же отправлялись на поиски и немедленно возвращали своих чад домой. «Нокаутных» по гену статмина родительниц судьба отпрысков мало интересовала. Какой-то заботы удалось добиться, только «напомнив мамам об их долге»: ученые на несколько минут возвращали детей в дом и потом снова «прятали».
Предвосхищая логичные вопросы о том, что это обусловлено именно родительской заботой, а не потерей обоняния или памяти, Шумяцкий провел еще несколько экспериментов. «Дефектные» мыши не хуже обычных находили спрятанные объекты по запаху, так же, как и распознавали и запоминали неизвестные силуэты и формы.
Зато они оказались куда более открытыми и беззаботными.
Грызуны без статмина пытались знакомиться со всеми помещенными в их клетку собратьями безо всякого стеснения или опаски. Но этот феномен отсутствия «гена страха» был продемонстрирован и в предыдущих работах Шумяцкого.
Запахи, реакция на которые является врожднной, воспринимаются рецепторами, расположенными на задней стороне носовой полости. А выучить в течение жизни, какой запах является хорошим, а какой – плохим, можно с помощью рецепторов передней е части.
Вы не задумывались, почему мы одни запахи с самого детства считаем неприятными, а другие – наоборот, даже если источник этих запахов никогда нам не встречался? Тот же самый врожденный механизм отвечает за запахи «страха и опасности», побуждающие мышей бежать и прятаться при одном только появлении молекул мочи снежного барса.
Хотя механизм до недавнего времени оставался не ясен, эволюционное происхождение подобной системы врожденной защиты понятно, ведь такие безусловные рефлексы существенно повышают шансы маленьких грызунов на выживание в мире с огромным числом хищников.
Обонятельная система всех млекопитающих, хотя и различается по чувствительности, вс-таки имеет схожее строение. Сверхвосприимчивые обонятельные нейроны, способные реагировать даже на отдельные молекулы веществ, располагаются в обонятельном эпителии носовой полости. Причем гистологи уже давно выделили два основных типа обонятельных нейронов: дорсальные нейроны, располагающиеся на спинной стороне полости, и вентральные, расположенные на грудной стороне, отличаются по строению. Однако разницы в выполняемых ими функциях до сегодняшнего дня выявлено не было.
Нервные проводящие пути обонятельных нейронов заканчиваются в обонятельных луковицах головного мозга – образованиях, давших в свое время начало высокоразвитому мозгу первых наземных позвоночных. При этом расположение получающих и обрабатывающих информацию в мозге нейронов соответствует схеме расположения чувствительных нейронов в носовой полости.
Чтобы определить, какие нейроны за что отвечают, Хитоси Сакано из Университета Токио и его коллеги вывели линию мышей без обонятельных нейронов в эпителии задней (дорсальной) стороны. А затем
проанализировали их поведение на различные «хорошие» и «плохие» запахи. Обычные мыши стремились к источнику запахов орехового масла и мышиной мочи, но не переносили молекул разлагающейся пищи, секрета желез лисы и мочи ирбисов.
Новая линия мышей без дорсально расположенных нейронов практически не проявляла интереса к приятным запахам, так же как и к устрашающим
Можно было бы предположить, что молекулы этих «неприятных» запахов имеют что-то общее в строении и могут улавливаться только отсутствующими дорсальными клетками. Но ученые доказали, что мыши были способны распознавать эти запахи и даже вырабатывать условный рефлекс при встрече с лисой, приводящий к последующей негативной реакции уже без подкрепления самим источником.
Видимо, дорсальные нейроны отвечают за восприятие и передачу запахов, врожденно ассоциируемых со страхом, тогда как вентральные – за появляющиеся в течение жизни.
На новой линии мышей показано не только различия в механизмах регистрации запахов нейронами носовой полости, но и в реакции на них головного мозга. У нормальных мышей вдыхание выделяемого железами лисы триметилтиазолина приводило к образованию адренокортикотропного гормона (АКТГ) – изученного стимулятора стрессовой реакции, запускающейся в опасных для организма условиях. Тогда как у мутантных мышей выброса АКТГ в кровь показано не было.
По мнению Сакано, механизм регистрации запахов у людей принципиально схож. Но в отличие от животных, человек обладает способностью подавлять врожденные, безусловные рефлексы. Японский учный пояснил это на примере распространенной в Токио закуски – ферментированных бобов сои, обладающих крайне неприятным запахом: «Этот запах говорит, что продукт опасен, и есть его не стоит, но благодаря возможности подавлять рефлексы обучением, некоторые действительно становятся любителями этой вещи».
Нет сомнения, что подобные примеры могут привести и жители других стран.
Своим основным достижением ученые считают именно обнаруженную связь с «чувством материнской заботы и долга». Ведь если отсутствие индивидуального страха – хотя и важный фактор естественного отбора, но компенсируемый источниками пищи, недоступными трусам, то без материнского долга судьба детенышей и всего вида находится в смертельной опасности.
Шумяцкий нашел своему открытию и практическое применение. Насчет солдат «без страха и упрека» в публикации
Цивилизация
