21. Гены, контролирующие обучаемость и память у дрозофилы.

Генетический контроль обучаемости и памяти у мухи дрозофилы.

Только в 70 е гг. 20 века начались первые эксперименты в этой области. До методолгической чёткости они дошли лет 15 назад.

Построение исследования:

Работают с мухами одной инбредной линии

Выстраивают экспериментальную установку. Главный элемент – стеклянная труба с металлической ёмкостью внутри. Эти стены пористые. Внутрь коробочки помещают 100 мух дрозофил одной инбредной линии.

С помощью системы насосов через трубу прогоняют воздух и в этот воздух подают пахучее вещество с которым мухи в лаборатории еще не сталкивались. Пропускают это вещество в течение 1 минуты. В течение её на стенки металлической конструкции наносят разряды тока каждые 5 секунд. Это сильно неприятные для мух разряды.

Мухи дрозофилу любят перемещаться по поверхности.

После этого через эту же трубу в течение 5 минут продувают свежий воздух. Первая цель – отдых, вторая – за 5 минут они очистят антенны от следов первого запаха.

Тех же мух подвергают продуванию воздуха в течение 1 минуты и подаётся второе пахучее вещество, с которым они никогда не сталкивались и ударов тока нет.

Пять минут обычного воздуха, т.е. отдых

Целиком цикл занимает 12 минут. После можно приступать к повторному циклу.

Если 10 кратно повторив такую процедуру, на это уйдёт всего 2 часа. Через некоторое время по окончании циклов обучения, можно начать выяснять, что мухи запомнили из эксперимента. Для этого мух переносят еще в одну трубу, но она имеет Т-образную форму. Все торцы трубы перегорожены. С помощью несложных взаимосогласованных насосов в боковые ответвления вкачивается воздух, причём с левой стороны подаётся первый запах, с правой – второй. Условно можно считать, что труба делится на две половины. Через 10 минут учитывают количество мух в обеих частях трубы. Дальше интерпретируется так: одни мухи обучились, другие – не обучились. В итоге можно рассчитать индекс обучаемости (большая лямбда).

?=n2-n1/N

N – общее количество мух

N2 – количество обучившихся мух.

Для мух, которые считаются поведенчески нормальными, в частности в плане памяти после 10 циклов лямбда равна примерно 90%. С течением времени индекс обучаемости естественно понижается, мухи будут забывать. У нормальных мух следы обучения, т.е. достоверные отличия от случайного поведения в трубе продолжат проявляться до 7 суток. Но точно такие же исследования можно проводить на других имбредных линиях и выясняется, что другие линии ведут себя не так. Некоторые линии сразу после обучения ведут себя так же как норма. У них тоже практически 90%-ая обучаемость. Они сохраняют память на какое-то время, но по окончании 1 суток эта память обрушивается до 0. Есть имбредные линии мух, у которых коэффициент обучаемости намного ниже и память угасает почти полностью в течение 30 минут.

Графики называются – динамика угасания памяти.

Результаты на разных имбредных линиях свидетельствуют о том, что у дрозофилы есть разные виды памяти. Есть серьёзные вопросы о том, как выглядят мутанты по обучаемости.

Есть серьёзная проблема: что такое память? Это способность удерживать накопленные навыки и ими пользоваться по истечении какого-то времени. Обучаемость – способность приобретать новые навыки. Обучаемость означает интенсивность входа некоей информации в её хранилище в человеке. Мы не знаем где и как записана память, т.е. обучаемость в лоб мы не можем мерять никаким способом.

С помощью хитрых рассуждений показано, что у дрозофил есть еще средневременная память. В итоге, общую схему формирования памяти у дрозофил можно представить следующим образом:

Dunce кодирует фосфодиэстераза.

Rutabaga кодирует аденилатциклазу.

Amnesiac кодирует белок-нейромедиатор

DCO кодирует протеинкиназу А.

CREB2 кодирует

C – cAMP (ЦАМФ)

R – regulated

E – element (в молекулярной биологии – конкретная нуклеотидная последовательность в промотере с которой связывается ТФ)

B – binding protein (связывающий белок, способен присоединяться)