Вопрос о том, является ли образ действий и стиль поведения индивида результатом генетической обусловленности или влиянием условий окружающей среды, до настоящего времени оставался спорным. Множественные вариации объяснений этого в течение тысячелетий находили свое отражение в бесчисленных трудах философов и ученых. Тем не менее продолжающиеся исследования в сфере нейробиологии позволяют говорить о фактах, демонстрирующих обоснованную бессмысленность подобной дихотомии.
В работе, результаты которой опубликованы в издании «Nature Neuroscience» 21 января 2018 г., учеными неврологами и системными биологами Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School), США, представлено мнение, согласно которому генетические предикторы и влияние внешних средовых факторов тесно взаимодействуют в формировании поведенческих паттернов.
Командой ученых в ходе исследования более 114 тыс. отдельных клеток в зрительной коре лабораторных животных до и после воздействия света была проведена оценка влияния сенсорного опыта на экспрессию генов в нейронах. В результате авторам работы удалось наблюдать разносторонние изменения ландшафта генной экспрессии во всех типах клеток, что включало 611 различных генов, многие из которых связаны с механизмами синаптической пластичности и способностью нервных структур к восстановлению в процессах обучения и адаптации.
Один из руководителей исследовательского проекта Майкл Гринберг (Michael Greenberg), профессор нейробиологии, подчеркнул, что до настоящего времени всеобъемлющее представление о разнообразии генетических ответов во всем спектре типов кортикальных клеток и о том, как эти изменения вносят вклад в механизмы межсинаптических взаимодействий и нейрональных дисфункций, отсутствует. Полученные же результаты в некотором смысле действительно удивительны, поскольку предоставляют понимание того, что в ответ на визуальную стимуляцию практически каждая клетка зрительной коры реагирует особым образом.
При планировании дизайна предстоящей работы ученые исходили из представлений о том, что зависимые от активности реакции транскрипции являются базисом формирования кортикальных функций. В целях исследования масштабов транскрипционных изменений, происходящих в различных типах клеток зрительной коры у лабораторных животных после воздействия света, ученые применяли метод секвенирования единичных последовательностей РНК с высокой пропускной способностью. В результате учеными идентифицированы значимые и разносторонние реакции транскрипции в ответ на стимуляцию каждой из 30 типов клеток, что в итоге позволило выявить 611 чувствительных к визуальным стимулам генов. Возбудимые пирамидальные нейроны проявляли меж- и внутриламинарную гетерогенность в индукции генов, чувствительных к стимулам, при этом со стороны нейронов наблюдали четко очерченные транскрипционные ответы, опосредующие зависимые от опыта изменения в нейрососудистых взаимосвязях и процессах миелинизации. В совокупности же эти результаты, по мнению исследователей, позволяют увидеть динамический ландшафт зависимых от стимула транскрипционных изменений, происходящих в различных типах клеток зрительной коры. Кроме того, ученые предположили, что наблюдаемые изменения, вероятно, являются критическими в формировании основ кортикальной активности и могут служить потенциальными звеньями дисрегуляции в развитии нарушений функционирования коры больших полушарий мозга.
Таким образом, выводы, сделанные по результатам исследования, дают представление о том, как всплески активности нейронов, продолжающиеся в течение миллисекунд, вызывают длительные изменения в структурах центральной нервной системы и открывают новые области исследований в понимании механизмов функционирования головного мозга.
- Harvard Medical School (2018) Nature, meet nurture. ScienceDaily, Feb. 8 (https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180208120831.htm).
- Hrvatin S., Hochbaum D.R., Nagy M.A. et al. (2018) Single-cell analysis of experience-dependent transcriptomic states in the mouse visual cortex. Nat. Neurosci., 21: 120–129.
Наталья Савельева-Кулик
