ИСТИНА

Накапливающиеся в нейронауке данные свидетельствуют о том, что головной мозг представляет собой комплекс взаимосвязанных распределенных нейронных систем, взаимодействия внутри и между которыми составляют главную суть его функций. Для эффективной работы с подобными сложными системами необходимы специфические методические подходы, позволяющие: (1) визуализировать эти глобальные клеточные сети ex vivo и (2) изучать функциональные свойства нейронов этих когнитивных сетей in vivo, а также (3) проводить каузальный анализ этих сетей посредством избирательного управления составляющих их нейронов. В последнее время был разработан новый подход, в основе которого лежит способность немедленных ранних генов (НРГ), в т.ч., c-fos, выступать сенсором активации нейронов. Экспрессия НРГ используется в качестве триггера Cre-Lox рекомбинации, обеспечивающей внесение перманентной модификации в геном активированных клеток. Генетически «захваченная» таким образом нейронная сеть оказывается пожизненно модифицирована путем активации экспрессии репортерного (кодирующего флуоресцентный белок (ФБ) или кальциевый сенсор) или актуаторного (кодирующего оптогенетический канал (ОК)) генов. Применяемая CreER рекомбиназа активна в клетках исключительно в присутствии синтетического антагониста эстрогена – тамоксифена, таким образом, момент «генетического захвата» определяется двумя факторами: экспрессией НРГ в клетке на фоне новизны и введением тамоксифена. В первой части работы использовали мышей линии Fos-Cre-dTomato. Для этого с помощью методов двойного мечения было оценено перекрытие двух популяций клеток в мозге – активированных в ситуации первого обследования обстановки (помеченных путем Сre-рекомбинации ФБ tdTomato) и обследования уже хорошо знакомой обстановки (выявляемых по экспрессии НРГ с-fos). Было использовано две группы мышей: первая группа обследовала одну и ту же обстановку дважды, а вторая - обследовала две разные обстановки. Было показано, что одну и ту же обстановку с низким уровнем новизны в мозге кодируют в значительной степени одни и те же нейроны. При этом, разные обстановки с высоким уровнем новизны кодируются в мозге разными, практически не перекрывающимися популяциями нейронов. Во второй части работы использовали животных линии Fos-Cre-ChR2, у которых в генетически захваченной энграмме экспрессируется ОК каналородпсин-2, позволяющий специфически стимулировать активность клеток. Была проведена оптогенетическая стимуляция небольшой части изначально помеченной когнитивной группы для проверки возможности извлечения полной когнитивной группы при активации ее части. Показано, что такая стимуляция энграммы, захваченной в ситуации низкой новизны для животного, не может привести к извлечению из памяти всей изначальной энграммы целиком, активируя только небольшую ее часть. При этом, однако, стимуляция нейронов энграммы, захваченной в ситуации высокой новизны для животного, может привести к извлечению из памяти существенной части изначальной энграммы. Исследование выполнено при финансовой поддержке Некоммерческого Фонда развития науки и образования «Интеллект» и проекта МОН РФ № 075-15-2020-801.