Для начала о том, чем уникально исследование:
Ученые использовали специально изобретенный микроскоп на специальных рыбах, у которых в раннем возрасте относительно прозрачные головы (zebrafish), что позволило получать целостную картину возбуждения клеток мозга животного без ее убийства.
Вы скажете: «а причем тут рыба, у нее же другой мозг и даже нет коры».
Все верно, но это особо не имеет значения на данном этапе, потому что сейчас мы начинаем с азов, изучаем эволюцию памяти, двигаемся снизу вверх и эти азы схожи у всех животных, имеющих хоть какой-то мозг.
Запомните этих рыбок - zebrafish или данио-рерио - как муха-дрозофила для биологов из Надкласса рыбы, замечал ее в нескольких статьях
⚙️Как работали?
1. 🚩Сначала выделяли уже существующие (природные) метки нервных клеток в разных местах (синапс, например), потом уже начали редактировать ДНК тем же CRISPR, о котором мы говорили и добавили в нужные участки днк нужные метки, так что они теперь синтезируются в нужных местах и маркируют их.
2. 🔦Есть много лазеров, ими светят в головы рыб и засвечивают различные метки в клетках, отвечающие за разные функции:
⁃ используют один цвет лазера, чтобы распознать форму нейрона
⁃ другой цвет для визуализации синаптических связей между нейронами
3. 📸Фиксируется это всё высокочувствительными к свету микроскопами-камерами с высоким разрешением, в результате чего мы получаем следующую картину (фото 1) и можем делать 3д модели (фото 2).
❓Почему такого не делали раньше?
МРТ анализ не дает возможности видеть каждую клетку, а на обычных микроскопах было невозможно определить местоположение синапса в живом мозге без изменения его структуры и функции (на живую), что делало невозможным сравнение до и после формирования памяти — могли сравнивать только два разных мозга — мертвый обученный и мертвый необученный.
✅А после подготовки всего вышеперечисленного впервые смогли определить силу и расположение синаптических связей до и после обучения в мозгу живой рыбы.
❓А как учить рыбу, это же не собака
🐟А вот условным рефлексом. Да да, коры нет, а условный рефлекс есть. В процессе подготовки поста немного покопался в устройстве нервной системы рыб и оказалось, что у них рефлексы замыкаются просто на уровне ядер, без координации чего-то свыше (коркового представительства или чего-то подобного нет).
Обучение: Включали свет и одновременно начинали греть голову рыбы инфракрасным лазером, а они пытались от него уплыть.
✅Обученных рыб зажимали в устройстве и фиксировали камеру к голове. Далее включали свет и когда рыбы махали хвостом без стимуляции теплом, они показывали, что рефлекс замкнут, обучение произошло.
Через 5 часов обучения команда смогла зафиксировать значительные изменения в мозге этих рыбок.
✳️Главный вывод при анализе собранных данных:
Синапсы в одной части мозга были разрушены, а совершенно новые синапсы были созданы в другой области мозга.
В течении прошедших сорока лет научное сообщество полагало, что обучение происходит посредством изменение силы синаптических связей, а оказалось, что как раз сила синапсов меняется незначительно, а вот их количество возрастает достаточно резко.
❗️Однако стоит заметить, что в данном исследовании говорится исключительно об ассоциативной памяти и миндалевидном теле (мы тут ассоциировали раздражитель со светом, а в реальной жизни это частно различные негативные воспоминания), в то время как о гиппокампе и, как я понял, о других процессах формирования памяти, ничего не сказано.
Источник: сайт с пресс-релизом статьи