Пол Слесинджер (Paul A.
Slesinger) из Школы медицины Икан на горе Синай и Дэвид Кляйнфельд (David Kleinfeld) из Калифорнийского университета в Сан Диего (США) смогли визуализировать процесс выделения трансмиттеров в головном мозге во время формирования условного рефлекса. Это исследование может привести к более глубокому пониманию того, как мы учимся, работаем, приобретаем вредные привычки и избавляемся от них. Результаты работы представлены на 252-м собрании Американского химического общества (ACS), а их краткое изложение сообщается в официальном пресс-релизе.
Более ста лет тому назад российский физиолог Иван Павлов провел свой знаменитый эксперимент с собакой и колокольчиком — одно из наиболее известных и влиятельных исследований по психологии. И вот сегодня ученые, используя передовые биотехнологии, могут «заглянуть» в мозг и понять, что конкретно в нем происходит во время закрепления условного рефлекса.
Слесинджер и Кляйнфельд использовали детекторы на основе особых клеток CNiFER, которые способны реагировать на выделение нейромедиаторов — веществ, переносящих сигналы между нервными клетками. Эти живые детекторы излучают свет, который может считываться с двухфотонного микроскопа, и способны различать практически идентичные нейромедиаторы дофамин и норэпинефрин, связанные, соответственно, с удовольствием и чувством настороженности.
В ходе эксперимента ученые угощали лабораторных мышей кусочками сахара после проигрывания звука определенного тона. Спустя несколько дней после характерного аудиосигнала мыши уже начинали облизываться в ожидании сладкого, то есть у них появился условный рефлекс.
«Нам удалось измерить эпизоды экспрессии дофамина в процессе дрессировки. Если поначалу мы могли видеть сигнал непосредственно после награды, то после нескольких дней тренировок, мы начали выявлять дофамин после звукового сигнала, но еще до того, как была представлена награда», — рассказывает доктор Слесинджер.
Он и его исследовательская группа хотят поделиться с коллегам результатами использования первых биосенсоров, которые могут обнаруживать присутствуе в крови подмножества нейротрансмиттеров, называемых нейропептидами. В конечном итоге они хотели бы использовать эту технику для изучения нейромодуляторов, которые влияют на скорость сообщения нейронов в режиме реального времени.
Исследование проводилось в рамках масштабного проекта «Симпозиум Кавли по химии нейротрансмиссии: чем мы думаем?», проводимого с 2013 года