22. Молекулярные основы быстрых биологических ответов.

23. Молекулярные основы медленных биологических ответов.

24. Вторичные мессенджеры. Их роль в биологических ответах.

Молекулярное отступление №2.

Схема №1 в Мо№2 – схема быстрых биологических ответов – реализуется за микросекунды. Схема №2 реализуется за минуты, часы, дни, иногда – недели – медленные биологические ответы. Медленные биологические ответы характерны для бактерий, растений, грибов. Их принципиально объединяет то, что все эти живые существа обладают мощными клеточными стенками, которые хорошо защищают от внешних повреждающих условий. Главная реакция такого организма на плохие времена – ждать, когда они пройдут сами. Стратегия приспособления пассивная.

Животные не имеют клеточных стенок, плохо защищены от воздействий внешней среды.

Система, позволяющая быстро организовывать биологические ответы – нервная система. Примеры медленных ответов: гормональная система, загар. В современной науке считается не очень хорошим тоном отдельно говорить о нервной и гуморальной системах. Сейчас принято говорить о единой нейро-эндокринной системе. Обе схемы имеют прямое отношение к работе нервной системы.

Во многих экспериментах показано, что различные стрессовые воздействия приводят к разрушению кратковременной памяти. При этом сформировавшаяся долговременная память остаётся нетронутой. Одним из таких воздействий является анестезия. Одним из видов анестезии является охлаждение. После этого остаётся только четвёртый вид памяти: память, независимая от анестезии, она не зависит от цикла, показанного на схеме №3 в МО№2.

Если в течение нескольких минут после обучения подвергнуть дрозофилу холодовому шоку, она забудет всё чему её учили. Если через сутки – эффекта не будет, т.к. память перейдёт в долговременную.

Это значит, что мы совсем не знаем как строится память в организме. Но мы точно знаем, что в этом процессе каким-то образом один вариант переходит в другой, т.е. происходит консолидация памяти (переход в стабильное состояние).

Консолидирование происходит неизвестным образом. Продукт гена CREB2 запускает процессы приводящие к новообразованию и росту существующих нейронных отростков – дендритов. Это хорошо соотносится с представлениями о том, что долговременная память обусловлена стабильными контактами между нейронами, которых раньше не было.

Оказалось, что если дрозофил учить по стандартной схеме 10 циклов обучения, но не делать между циклами перерывов хотя бы на 15 минут, а окончив один цикл сразу начинать другой, память у дрозофил возникает, но не долговременная, а память, устойчивая к анестезии, которая угасает гораздо быстрее долговременной.

Всего к настоящему времени у дрозофилы известно около 30 генов, контролирующих память.

26. Генетический контроль пластичности мышления у человека.

Генетический контроль пластичности мышления

Одним из важных аспектов, является пластичность мышления. Близнецовый анализ – не меньше 50% роль генотипа. У мышей одним из 25. Результаты генетического анализа дислексии.

1 – Дислексия – нар чтения.

2 – Дисграфия – нар письма.

3 –Дисколькулия – нар счета.

Дисграфия – как правило замена одних букв на другие, пропуски, разрывы слов, соединение нескольких слов, перестановка отдельных букв и слогов и т.д. До сих пор по этой теме нет ни одного близнецового исследования. Дисграфию можно смягчить при помощи специалистов, но до конца ее убрать невозможно.

Дисколькулия – близнецовые исследования показывают, что роль генотипа 30-40%.

Дислексия – многочисленные близнецовые исследования показывают, что роль генотипа –60-70%. Роль генотипа очень велика. Дислексия – системные проблемы чтения в слух. Очень широко используется метод генетического картирования – он позволяет выявить участки хромосом, в которых находятся гены, контролирующие данную характеристику. Выяснилось, что есть 7 участков, которые имеют к этому отношения – т.е. есть как минимум 7 генов связанных с дислексией.

ROBO1 – этот ген кодирует белок, который является рецептором на нейронах, который ответственен за взаимное узнавание нейронов. У тяжелых дислексиков наблюдается яркое недоразвитие белого вещ головного мозга в затылочно-височных областях коры больших полушарий (зрение и чтение). Но это не единственный ген.

В генетическом анализе одно из важнейших условий – максимальная строгость выявления признака.

Нар чтения может также быть связана:

1 – глухота

2 – задержка развития

3 – артикуляторные нар

4 – плохое зрение

Если этих 4 факторов нет, только тогда ставиться диагноз дислексии

Критерии дислексии:

1 – проблемы с фонематической грамотностью – чел трудно вычленять слоги, гласные и согласные, звонкие и глухие и т.д.

2 – системные проблемы с быстрым перечислением объектов – тоже самое с буквами – трудно переводить зрительную инф в слова (преобразование одного вида инф в другую)

3 – плохо понимают смысл прочитанного – одно слово могут принять за другое, на что тратится много энергии

4 – проблемы с проговариванием слов

Многочисленные исследования показывают, что некоторые из перечисленных аспектов относительно независимы друг от друга. Дислексия – гетерогенная группа патологий (одинаково проявляется, но механизмы приводящие к этому разные).

С современной точки зрения, процессы связанные с чтением в слух проходят следующие этапы:

1 – восприятие зрительной инф

2 – передача воспринятой инф в затылочную область (первичную зрительную кору)

3 – обработка инф – инф передается в зоны Вернике и Брока – из частных образов образуется единое слово

4 – к возникшему образу слова подыскивается смысловой эквивалент, после чего подыскивается звуковой эквивалент

5 – инф передается в моторные отделы, а от туда на мышцы языка и т.д.

Дислексия имеет прямое отношение к распознаванию образа (главная цель робототехники – распознать образ).

генов влияющих на обучаемость и память – Hdh (Hd у человека). Ген ответственен за наличие хореи Гентинктона (Хантингтона). Белок – хантингтин.

Тройка нуклиотидов ЦАГ - формирует глутамин , у человека наличие ЦАГ варьируется от10 до115.

Образуется поли глутоминовый тракт, которые могут слепаться, если их очень много, то могут образовываться амилойды, которые могут вызвать прогрессивное отмирание нейронов.

К этой группе болезней относится болезнь Альцгеймера, б Паркинсона и т.д.

Б Хантингтона встречается редко, первые проявления наблюдаются после 40 лет. Возникают нар в ориентации в пространстве, забывчивость. Присутствуют мелкие судороги. Постепенно чел утрачивает личностные черты. В конце чел умирает. Патология развивается до 20 лет.

Причина этой патологии амилойды. Чем больше повторов в гене ЦАГ ….. тем быстрее умирает человек.

Различают 4 группы аллелей группы Hd:

1 – меньше 25 повторов ЦАГ – чел здоров

2 – от 25 до 35 – группа риска =10% больных среди них

3 – от36 до 40 – болезнь скорее всего будет, но есть и те, у кого нет

4 – более 40 – болезнь гарантированна

5 – более 60 – формирование амилойдов настолько быстро, что б начинает проявляться после 20 лет и умирает за пару лет.

При работе с историями болезней многих пациентов, выясняется, что практически у всех первые симптомы – легкая невосприимчивость к чужому мнению (консерватизм). Консервативно мыслящие люди имеют такие особенности как и у людей на ранних этапах болезни.

Метод выявления значимого параметра (тест на пластичность мышления)

Испытуемый просматривает ряд карточек с разными картинками, за правильный ответ он получает вознаграждение. Человеку надо определить правильную закономерность.

Люди страдающими хореей Хантингтона на ранних этапах болезни успешно справляются с заданием. Но если изменить значимость параметра, то больные с трудом переключаются.

У животных пластичность мышления называется когнитивная пластичность. Количественные показатели мышей в среднем соответствует трехлетнему ребенку.

У мышей есть гомолог Hdh, в этом хантенгтине тоже есть остатки глутамина, однако их повторение не велико – больших полиглутоминовых трактов не бывает – амилоиды не образуются – нет патологии (у крыс и мышей).

В эксперименте мышам ввели Hdh 150. У таких мышей наблюдаются судороги, нар памяти и нар когнитивной пластичности. Точно такие же нар встречаются у нормальных мышей, если им в головной мозг вводить спец агенты (антагонисты ГАМК-эргических рецепторов).ГАМК – медиатор, они блокируются. Нейроны отмирающие у человека при развитии хореи, находятся в полосатом теле, эти нейроны являются ГАМК-эргическими. У мышей тоже самое.

Очень важным фактором обучаемости является внимательность.