Новое междисциплинарное исследование под управлением профессора Томаса Райана из Дублинского университета показывает, что мозг формирует воспоминания о перенесённом холоде и использует их для контроля над нашим обменом веществ. Это новое исследование впервые демонстрирует, что в мозге формируются воспоминания о холоде, и описывает, как они в последующем управляют терморегуляцией.
Это открытие может иметь важное значение для применения в лекарствах, разрабатываемых для лечения ряда расстройств, от ожирения до рака, где важную роль играют терморегуляция и метаболизм (или недостаток контроля в этой области). Также оно открывает дверь для более фундаментальных исследований, что может помочь нам лучше понять, как воспоминания влияют на наше поведение и эмоции.
В 1897 году физиолог Иван Павлов впервые описал классическую схему рефлексов, в которой животные и люди формируют связи между различными аспектами среды. Он показал, что собак можно заставить выделять слюну в надежде на получение пищи, когда прозвучит ассоциирующийся с этим звонок. Классическая павловская система рефлексов с тех пор стала основой неврологии и психологии.
Долгосрочные воспоминания хранятся в мозге в качестве множеств взаимосвязанных клеток, именуемых энграммами. Современная неврология всё чаще идентифицирует энграммы, кодирующие физиологические репрезентации организма, такие как опыт инфицирования, воспаления, употребления пищи и боли.
Исследователи, участвовавшие в этой работе, выдвинули гипотезу, что мозг может формировать энграммы температурных репрезентаций, и что они помогают организму выживать при изменении температур. Но, чтобы идентифицировать эти энграммы, сначала им нужно было проверить, образуются ли вообще воспоминания о холоде.
Хотя воспоминания обычно измеряются как изменения в поведении животных, лаборатория Райана сотрудничала с профессором Лидией Линч (работавшей тогда в Дублинском университете). Они сконцентрировались на метаболизме как первичном показателе перенесённого холода, поскольку известно, что млекопитающие ускоряют метаболизм, чтобы согреться, когда они находятся в холодной среде, благодаря процессу под названием адаптивный термогенез.
Ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Nature, д-р Андреа Муньос Замора, успешно обучила мышей ассоциировать перенесённый холод в 4°С с новыми визуальными подсказками, которые присутствовали только в определённых холодных контекстах. Спустя несколько дней мышам показывали визуальные подсказки в том же контексте, но при комнатной температуре. Главное, учёные обнаружили, что у животных ускорялся метаболизм, индуцируя прогностический термогенез, когда они «ожидали», что среда станет холодной.
Установив, что мыши могут формировать воспоминания перенесённого холода, учёные занялись тем, каким образом это происходит в мозге. Используя привязанную к активности маркировку генов, учёные смогли генетическим автостопом добраться до клеток-энграмм, кодирующих воспоминание о холоде в области мозга, именуемой гиппокампом. Примечательно, что, когда эти клетки-энграммы холода стимулировались искусственным образом (используя метод оптогенетики), у мышей повышался метаболизм, чтобы повысить количество вырабатываемого тепла. А в обратном эксперименте, чтобы убедиться в основном открытии, когда клетки-энграммы холода ингибировались, мыши были не в состоянии получать воспоминания о холоде в ответ на полученные визуальные подсказки.
Д-р Муньос Замора говорит: «Мы обнаружили, что, когда мыши переносили холодную температуру, у них формировались воспоминания, позволяющие им повышать метаболизм при ожидающемся наступлении холода в будущем».
Профессор Линч добавляет: «В значительной мере этот запоминаемый контроль температуры тела обязан активности бурой жировой ткани, которая контролируется иннервациями, берущими начало в мозге. Наш мозг должен запоминать переносимый организмом холод, но затем за счёт обратной связи контролирует то, как наши жировые клетки реагируют на холод».
Д-р Аарон Дуглас, ведущий соавтор исследования, говорит: «Различные клинические расстройства, от ожирения до некоторых видов рака, можно лечить, манипулируя терморегуляцией посредством бурой жировой ткани. В будущем будет важно проверить, может ли манипуляция воспоминаниями о холоде у человека обеспечить новые способы изменения метаболизма в терапевтических целях».
Это исследование открывает множество новых дверей для будущих исследований, а также для разработки препаратов. Понимание того, как репрезентации перенесённого холода влияют на более широкие функции мозга, такие как эмоции, принятие решений и социальное поведение, даст знания о, например, воплощённой в теле природе сознания.
«Тонкие аспекты нашего сознания развились из базовых, примитивных, плотских репрезентаций, — говорит проф. Райан. — Понимание того, как эти компоненты нашего мозга влияют на поведение в целом, критически важно для понимания наших эмоций и использования нами памяти».
«Эта интеграционная работа представляет собой хрестоматийный пример междисциплинарной науки. Неврологии требуется сотрудничество, и именно взаимодействие с профессором Линч позволило получить необычайную комбинацию работы по памяти энграмм с исследованиями по метаболизму».
Перевод — Андрей Прокипчук,«XX2 век». Источник.
Материалы предоставлены Дублинским университетом (Trinity College Dublin).
Вам также может быть интересно: