Эксперименты с мозгом крысы

9 экспериментов над крысами, которые помогли понять много нового про людей

Крысы наряду со свиньями, обезьянами и политиками физиологически и интеллектуально близки к человеку. Поэтому для ученых одно удовольствие над ними издеваться. Грызуны к этому привыкли и зачастую превращают научные эксперименты в веселый крысиный балаган.

Эксперимент №1

Галеты и эполеты

Французский исследователь Дидье Дезор из Университета Нанси опубликовал в 1994 году любопытную работу под названием «Исследование социальной иерархии крыс в опытах с погружением в воду».

Изначально в опыте участвовало шесть классических белых лабораторных крыс. Когда приходило время кормежки, их помещали в стеклянный ящик с единственным выходом наверху. Этот выход представлял собой тоннель-лестницу, спускавшуюся на дно соседнего стеклянного резервуара, наполовину наполненного водой. На стене резервуара с водой размещалась кормушка, к которой крыса, вынырнув из тоннеля на дне, могла подплыть и выхватить оттуда галету. Однако, чтобы съесть ее, животному необходимо было вернуться обратно на твердую поверхность лестницы.

Очень быстро среди шести участников этого эксперимента сформировалась четкая иерархия. Две крысы стали «эксплуататорами»: сами они не плавали, а отнимали еду у трех эксплуатируемых пловцов.

Если же группу увеличивали, результат получался еще более впечатляющий. Доктор Дезор посадил в испытательную клетку двести крыс. Они дрались всю ночь. Утром там лежали три бездыханные жертвы социального катаклизма, а в крысином сообществе сформировалась сложная система подчинения.

«Генералам» еду приносили «лейтенанты», которые отбирали ее у рабочих пловцов. При этом кроме «автономных», образовался еще и класс «попрошаек»: они не плавали и не дрались, а питались крошками с пола. Конечно, доктор Дезор не был бы настоящим ученым, если бы (используем эвфемизм, принятый в научной среде) не пожертвовал своих подопытных науке. После препарирования выяснилось, что все крысы в процессе эксперимента испытывали повышенный уровень стресса. Однако больше всех страдали вовсе не угнетенные пловцы, а эксплуататоры!

В свое время эта работа произвела много шуму, ученые-бихевиористы делали самые мрачные выводы о судьбе общества, бесполезности революций и генетически заложенном в нас инстинкте социальной несправедливости. Взгляд, конечно, мелкобуржуазный, но, думается, что-то в этом есть.

Эксперимент №2

Клубника и алкоголь

Впрочем, крысиная жизнь не всегда ужасна. Возьмем, к примеру, недавний эксперимент в Политехническом университете провинции Марке, Италия, в ходе которого ни одно животное не пострадало. Скорее наоборот.

В процессе опытов крысы на протяжении десяти дней вместе с основной пищей употребляли клубничное пюре из расчета 40 мг на кило веса. После этого им давали алкоголь. Контрольная группа в этот момент употребляла спирт без всяких клубничных церемоний.

Правда, в конце всех счастливых участников эксперимента ждало похмелье, усугубленное изучением состояния слизистой их желудков, которое затеяли исследователи.

Оказалось, что у крыс, употреблявших ягоды, снизилась вероятность возникновения язвы. «Позитивный эффект клубники заключается не только в содержащихся в ней антиоксидантах, — уверяет доктор Сара Тьюлпани, — но и в том, что она стимулирует выработку естественных ферментов в организме». Кто бы спорил! Мы тоже считаем, что в ходе экспериментов с алкоголем многие вещи кажутся очень позитивными. И клубника, безусловно, одна из них.

Эксперимент №3

Вселенная-25

Однажды доктор Джон Б. Калхун решил создать мышиный рай. Взял бак два на два метра, установил в нем перекрытия, проложил систему тоннелей с индивидуальными отсеками и поилками и в начале 1972 года запустил в этот рай четыре пары здоровых, генетически безупречных мышей. В баке всегда было +20 оС, каждый месяц его чистили и набивали кормом и материалом для гнезд.

Во «Вселенной-25», как Калхун назвал бак, царил золотой век. Через сто дней, осознав свое счастье, грызуны начали бешено размножаться. Население удваивалось каждые 55 дней, и никакого изгнания за грехопадение не предвиделось.

Однако еще в момент своего создания «вселенная» была обречена. Ведь номер 25 выбрали неслучайно. Это был уже 25-й эксперимент на крысах и мышах, и каждый раз рай превращался в ад. Мышам, к 315-му дню размножившимся до 600 особей, уже категорически не хватало пространства.

Общество начало стремительно разрушаться. Сформировались любопытные классы: «нонконформисты», которые сгрудились в центре и регулярно нападали на владельцев гнезд, «прекрасные» — самцы, которые не интересовались размножением и ухаживали исключительно за собой, и, наконец, «средний класс», который пытался любой ценой сохранить привычный уклад. В баке процветало насилие, свальный грех и даже каннибализм.

В конце концов 90% самок репродуктивного возраста покинули популяцию и поселились в изолированных гнездах в верхней части бака. На 560-й день со «Вселенной-25» фактически было покончено. Популяция достигла пика в 2200 особей, рождаемость упала, редкие беременности кончались убийством детенышей. Возросшая смертность не спасла рай: последние восемь мышей умерли одна за другой, так и не вернувшись к привычным ролям и не пытаясь завести детенышей!

В своей работе «Плотность популяции и социальные патологии» Калхун вместе со «Вселенной-25» похоронил и все человечество: «Еще до того, как нам перестанет хватать ресурсов, люди задохнутся в своих городах!» Хотелось бы сказать: не дождется! Но…

Эксперимент №4

Вечный оргазм

Возможно, ты слышал про классический эксперимент 50-х годов, в ходе которого психологи Олдс и Миллер нечаянно обнаружили в мозге у крыс зону «чистого счастья». Не будем преувеличивать благие намерения ученых: изначально они планировали доставить крысам боль.

Однако, расположив электроды почти в самом центре мозга, ученые неожиданно обнаружили, что крыса снова и снова нажимает на рычаг, замыкающий электрическую цепь. Дальнейшие эксперименты показали, что некоторые особи готовы нажимать на рычаг практически беспрерывно, по 2000 раз в час, забыв про сон и еду.

Ни половозрелые самки, ни физическая боль не могли остановить самца на пути к заветной «кнопке удовольствия». Лимбические зоны головного мозга, которые стимулировали у крыс в ходе этого эксперимента, сформировались на самой заре эволюции. Они есть у всех млекопитающих, включая человека, — правда, до сих пор не очень понятно, за что они отвечают.

Так вот, недавно были обнародованы записи других ученых, которые не совсем легально проводили похожие опыты на пациентах психиатрических лечебниц. Суть «чистого счастья» оказалась на редкость проста: люди описывали это ощущение как… восхитительный оргазм.

Эксперимент №5

Супермышь

В 2007 году Ричард Хэнсон и Парвин Хакими из Университета Кейс Вестерн Резерв в Огайо модифицировали мышиный геном и вывели около 500 супермышей, которые были в несколько раз более выносливы, чем их сородичи.

Мышиные супергерои не только могли бежать без отдыха в течение шести часов, в то время как обычная мышь выдыхается после получаса, но и жили дольше, сохраняя репродуктивные способности до самой старости, а также потребляли на 60% больше корма, чем контрольная группа, при этом оставаясь более стройными и спортивными.

Замечательный эксперимент не только доказал, что посредством модификации всего одного гена можно существенно ускорить метаболизм живого существа, но и то, что людям в ближайшее время ничего такого не светит. Специальная комиссия сочла, что даже думать об этом неэтично. Так что даже не думай!

Эксперимент №6

Морфий и развлечения

В конце 1970-х годов канадский исследователь Брюс К. Александер пришел к выводу, что крысам не хватает развлечений (вообще-то создается ощущение, что к такому выводу пришли все ученые из нашей подборки и крысы тут совершенно ни при чем). Доктор Александер не был слишком оригинальным: он решил исследовать формирование наркотической зависимости.

Канадский ученый вызвался доказать, что устойчивое привыкание крыс к наркотикам, которое доказывают многочисленные опыты, вызвано тем, что подопытные животные были заперты в тесных клетках и им не оставалось ничего другого, кроме как развлекать себя инъекциями.

Для подтверждения своей теории доктор Александер построил своеобразный крысиный парк развлечений — просторное жилище, в котором были тоннели, беличьи колеса, мячи для игры, уютные гнезда и обилие пищи. Туда заселили 20 разнополых крыс.

Контрольная же группа теснилась в классических клетках. И тем и другим были поставлены две поилки, в одной из которых была обычная вода, а в другой — подслащенный раствор морфия (крысы — сластены и поначалу отказываются пить наркотический раствор из-за его горечи).

В итоге теория Александера полностью подтвердилась. Жители клеток очень быстро подсаживались на морфий, а вот счастливые обитатели парка поголовно игнорировали наркотик.

Правда, некоторые из парковых крыс пробовали воду с морфием несколько раз, словно желая удостовериться в полученном эффекте (как правило, это были самки), но ни одна из них не показала признаков регулярной зависимости.

Как и положено творцу, доктор Александер не мог отказать себе в удовольствии поиграть судьбами своих подопечных и на определенном этапе поменял местами некоторых парковых и клеточных крыс. Вполне логично, что грызуны, скоропостижно и необъяснимо оказавшиеся в стесненных жилищных условиях, немедленно пристрастились к морфию. А вот те, кто был перемещен в парк из клеток, оказались более хит­рыми. Они продолжали употреблять наркотик, только менее регулярно — ровно в той степени, чтобы сохранять эйфорию, но быть в состоянии исполнять свои основные социальные функции.

Вообще-то опыты доктора Александера кардинальным образом поколебали главенствующую в медицинских кругах теорию о химическом происхождении опиоидной зависимости, которую наркоман не в состоянии контролировать. Но научное сообщество сделало вид, будто ничего не было, эксперимент замяли. А вот мы не претендуем на научность, нам можно!

Эксперимент №7

Любовь в невесомости

Да, крысам удалось испытать то, что нам с тобой только снилось, — спаривание в невесомости! Дело, правда, оформлено второпях, так как опыт был сильно ограничен по времени: он происходил в рамках полетов специального экспериментального аппарата «Фотон».

Возить крысиные клетки на МКС, где животные могли бы спариться с чувством, толком и расстановкой, — дело слишком дорогостоящее. Система крысиного жизнеобеспечения в невесомости занимает кучу места, а это самый важный ресурс на орбитальной станции.

Можешь, кстати, гордиться: в деле спаривания крыс в невесомости мы впереди планеты всей, так как именно наши ученые проводили этот опыт на «Фотоне».

Увы, его результат вряд ли можно назвать удачным. По всем признакам, спаривание состоялось, однако беременности у самок так и не наступило. Впрочем, если отвлечься от крыс, в большинстве случаев это никак не минус, а очень даже плюс.

Эксперимент №8

Обжорство

Пожалуй, научным крысам удалось поучаствовать во всех грехах человечества (не без помощи ученых, конечно). Такой примитивный грех, как обжорство, тоже не обошли стороной. Для его полноценного воплощения братья Луис и Теодор Зукеры вывели специальных генетически модифицированных крыс, которые гордо носили имена своих создателей.

Собственно, все предназначение зукеровских крыс состояло в том, чтобы всю жизнь поглощать пищу. Они обладали повышенным чувством голода и могли весить в два раза больше своих немодифицированных предков. Крысы поплатились за свои грехи еще в этой жизни: у них был повышенный уровень холестерина в крови и целый букет болезней.

Эксперимент №9

Эксперимент над экспериментатором

Логическим завершением этой череды беспощадных экспериментов над животными, мы считаем, стал эксперимент над людьми с участием крыс, который провел психолог доктор Розенталь в Гарварде в 1963 году. Он предложил своим студентам потренировать крыс проходить лабиринт.

При этом половине студентов было сказано, что у них крысы специальной интеллектуальной породы, которая очень быстро обучается. Вторая половина студентов работала с «обычными крысами». После недельной тренировки учителя «интеллектуальных» грызунов получили ощутимо более высокие результаты, чем студенты, которые тренировали «обычных».

Как ты, вероятно, догадался, крысы были абсолютно одинаковыми. Что ж, во-первых, это доказывает, что никогда не надо верить первому встречному профессору и соглашаться на сомнительные эксперименты: не факт, что ты в итоге не окажешься их объектом. Во-вторых, верить и соглашаться — в некоторых случаях означает получать завышенный результат абсолютно на пустом месте!

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник

Органоиды мозга человека вживили в мозг живой крысы

Вопросы этики и морали не успевают за научно-техническим прогрессом — и они не должны быть сдерживающим фактором. Тем более если этика и мораль сдерживают научные исследования в важных областях, которые могут помочь разработать новые лекарства и спасти миллионы человеческих жизней. Так считают учёные, которые отказываются остановить исследования по интеграции мозга человека и крысы.

Четыре года назад группа австрийских учёных опубликовала научную статью с описанием технологии выращивания крошечных человеческих мозговых органоидов («мини-мозг» человека) из стволовых клеток внутри клеток мозга крысы в пробирке. Учёные доказали, что фрагменты человеческого мозга интегрируются с носителем. В 2016 году другая группа доказала, что человеческий мозг продолжает рост в этих условиях, то есть появляются новые нейроны. Совсем недавно учёным удалось вырастить в пробирке шесть слоёв коры головного мозга человека — области, которая отвечает за мышление, речь, суждения и другие продвинутые когнитивные функции (сентябрь 2017 года).

Дело в том, что такой уникальный «мини-мозг» человека в пробирке реагирует на многие раздражители в точности так, как настоящий полноценный человеческий мозг, вплоть до реакции на психоделические препараты. Другими словами, учёные получают уникальный и универсальный материал для испытания различных препаратов, изучения развития болезней и прочих исследований, которые затруднительно проводить на живых существах. Не говоря уже об изучении развития человеческого мозга: можно детально изучить, как в нём формируются нейронные связи, как отличается развитие в начальной стадии различных областей. Это настоящий прорыв в нейробиологии и фармакологии.

Схематичное описание системы культивирования мозговых органоидов

К сожалению, с последними достижениями в этой области наука вышла в ту область, где начинаются споры об этичности подобных исследований. Разумеется, всем учёным понятно, что органоид человеческого мозга в пробирке не способен к мыслительной деятельности, но тенденция налицо — этот органоид становится всё сложнее. Многие считают, что исследования в этой области стоит приостановить, а проблему обсудить с привлечением общественности. Однако формально такие исследования пока разрешены. Например, Национальные институты здравоохранения США (NIH) объявили мораторий на финансирование исследований, которые предусматривают выращивание стволовых клеток человека в эмбрионах позвоночных животных на ранней стадии развития, но этот мораторий не распространяется на имплантирование человеческих органоидов.

Сейчас дискуссии могут разгореться с новой силой, потому что на 11 ноября 2017 года состоится ежегодное собрание Американского общества нейронаук (Society for Neuroscience). Там запланировано выступление двух научных групп, которые собираются представить новые результаты по интеграции органоидов человеческого мозга в мозг живых крыс. Впервые подобные эксперименты проводятся не в пробирке, а на реальных живых существах.

По предварительной информации, результаты экспериментов действительно поразительные. Говорят, что 2-миллиметровые органоиды выжили в мозге живых крыс в течение длительного периода времени, в одном случае — два месяца, и даже подключались к сосудистой и нервной системам крысы, передавая кровь по сосудам, получая и отправляя нервные импульсы в мозг животного! Некоторые аксоны человеческого мозга проникли в мозг крысы на глубину до 1,5 мм и соединились с мозолистым телом, которое соединяет левое и правое полушария. Когда в глаз крысе светили, человеческие нейроны реагировали на свет, что указывает на функциональную интеграцию с мозгом крысы. Это по-настоящему беспрецедентные результаты, потому что ничего подобного учёные ещё не делали.

«Здесь мы выходим на совершенно новую территорию, — говорит Кристоф Кох (Christof Koch), президент Института Аллена науки о мозге в Сиэтле. — Наука развивается так быстро, что этика не успевает за ней».

Если раньше учёные спорили, что зародыш человеческого мозга в пробирке может в перспективе осознать своё существование, то с имплантацией этого зародыша в мозг крысы этические споры выходят на новый уровень. Здесь уже идёт речь о создании настоящих химер. В биологии химерами называют организмы, состоящие из генетически разнородных клеток.

Есть мнение, что внутри живого мозга позвоночного животного (крысы) человеческие органоиды могут развиваться быстрее, чем в пробирке, так что этическую проблему с возможным возникновением сознания нужно решать как можно быстрее. Хотя сейчас никакой проблемы нет, но это не значит, что она никогда не возникнет, говорят сторонники этического подхода. Смысл в том, чтобы обсудить последствия до реального возникновения проблемы, чтобы был шанс остановить исследования на каком-то этапе.

В последних экспериментах органоиды человеческого мозга вживляли в мозг взрослых крыс, чьё развитие уже остановилось. Учёные говорят, что сложно даже представить, какого уровня интеграции можно достичь, если имплантировать органоиды в мозг зародыша крысы.

Источник