Мутации обучения и памяти у дрозофилы
Мутации обучения и памяти у дрозофилы.
Для массового тестирования поведения мух широко используется метод "обратного потока". Несложное техническое устройство, которое позволяет "фракционировать" мух с разной выраженностью соответствующего признака, используется практически во всех исследованиях, связанных с обучением дрозофилы (рис. 4).
Рис. 4. Выработка реакции избегания у дрозофилы.
а — обучение: мухи, помещенные в пробирку, двигаются в направлении источника света и подвергаются действию удара тока в присутствии одного (О) или другого (М) пахучего вещества. Через некоторое время (б) мух тестируют (в): оценивают их реакцию избегания (по подавлению фототаксиса) на вещества О и М в отсутствие удара тока
Группу из 30—50 мух помещают в специальную трубку, внутри которой они могут перемещаться в направлении, например, источника света. В тестовую трубку подают пары вещества, обладающего сильным, но индифферентным для них запахом. Продувание паров пахучего вещества сопровождается подачей электрического тока на специальные металлические пластины-электроды, протянутые вдоль всей трубки. Включение тока вызывает у мух оборонительные реакции. По прошествии определенного интервала времени их можно тестировать повторно, предлагая на этот раз только запах, но не включая электрический ток. При этом регистрируют число мух, которые все-таки переместились в направлении света при предъявлении условного (запахового) сигнала, несмотря на то что ранее она сопровождалась неприятным стимулом. Это число мух сопоставляется с данными по той же группе насекомых, когда они просто перемещались в градиенте нового для них, но также нейтрального запаха.
"7 Эгоизм" - тут тоже много полезного для Вас.
Достоверность различий в реакциях на запах с "наказанием" и на истинно нейтральный запах (получавшие удар тока мухи двигались к свету медленнее) свидетельствовала об имевшем место научении насекомых.
При описании эффектов наиболее известных мутаций, вызывающих аномалии обучения и памяти, таких как dunce (dnc), turnip (tur), cabbage (cab), rutabaga (rut), zuccini (zuc), локализованных в Х-хромосоме, было продемонстрировано, что процесс восприятия запаха у таких мух не изменен, т.е. сенсорная функция не нарушена, следовательно, дефект связан с нарушением других функций ЦНС.
При мутации dnc резко сокращается время существования следа краткосрочной памяти. Через 10-15 секунд после сочетания стимулов эти мухи уже "не помнят", что получили наказание. У мутантов rut изменена не только краткосрочная память, но страдает и сам процесс обучения. Мутации tur и amnesiac (amn) также характеризуются сильно нарушенной памятью, хотя и в меньшей степени, чем dnc.
Полученные в экспериментах мутации, влияющие на процесс обучения реакции избегания удара тока и на хранение следов памяти, были в дальнейшем проанализированы с точки зрения изменений естественного поведения мух. Напомним, что в нормальных условиях самец дрозофилы делает попытку ухаживать за любыми самками, в том числе и за невосприимчивыми к ухаживаниям после оплодотворения. Последние на попытку ухаживания отвечают, как уже отмечалось, специфической реакцией выделения антиафродитного феромона, что вызывает у самца длительное (1—2 ч) подавление готовности к спариванию даже с рецептивными самками. Оказалось, что самцы с мутацией dnc готовы ухаживать за любыми самками (и даже за самцами) сразу же после контакта с оплодотворенной самкой. Мухи с мутацией amn, при которой дефект памяти незначителен, "помнят" об опыте отрицательного взаимодействия несколько дольше. Мутация amn нарушает также готовность самок к спариванию.
Исследование нейрохимических коррелятов обучения и памяти у дрозофилы послужило мощным толчком к большой серии работ, посвященных роли генетического аппарата клетки в формировании следа памяти. На первых этапах такого исследования было выявлено, что данная группа мутационных изменений поведения характеризуется нарушениями в работе системы вторичных посредников, а именно в ферментной системе синтеза и деградации циклического аденозинмонофосфата, а также ферментных систем, связанных с последующим фосфорилированием белков.
Участие системы вторичных посредников в формировании следа памяти обнаружено у дрозофилы и млекопитающих (у мышей). Общая схема влияния системы вторичных посредников на формирование памяти достаточно сложна, но очень упрощенно ее можно представить следующим образом. Внутриклеточный уровень цАМФ формируется вследствие активации аденилатциклазы под действием нейромедиатора. Циклический монофосфат, связываясь с протеинкиназой А, вызывает высвобождение каталитических субъединиц этого фермента, которые уже в ядре фосфорилируют так называемый белок CREB (cAMF response element binding protein) в положении Ser-133. CREB относится к категории регуляторных белков — транскрипционных факторов. В свою очередь он активирует ряд генов. Система активации CREB является звеном в цепи событий, участвующих в сохранении следа памяти в долговременной памяти дрозофилы и мыши.
