--

Заглянуть клещу в мозг

Почему сексуальных женщин кусают чаще

Этим летом больше 350 тысяч человек обратились к медикам после укусов клещей. Почти тысяче из них был поставлен диагноз «клещевой энцефалит». Эти цифры выглядят устрашающими. Мы боимся клеща, ненавидим его. Но, чтобы победить врага, его нужно понять. Корреспондент «РР» побывал в новосибирской лаборатории, где изучают мозг и поведение клещей.

Алексей Торгашев
×
Если вам понравится этот текст, то вы сможете поблагодарить автора нажав на эту кнопку.

29 августа 2013, №34 (312)
размер текста: aaa

Трепанация панциря

— Сначала клеща нужно закрепить, — говорит Татьяна Запара, глядя в микроскоп-бинокуляр на животное размером миллиметра два. Закрепляет его она скобочкой на чашке Петри. Потом берет в руки скальпель и вскрывает клещу панцирь. Потом поднимает на щепочку передние лапки — именно лапками клещ нюхает, а эксперимент будет с запахами.

— Вы не смотрите, что он сейчас не шевелит лапками, — предупреждает Татьяна. — У него болевой шок. Скоро пройдет.

— Хорошо, что они боль не так, как мы, воспринимают, — говорю. — А то жалко было бы.

— Ну, это как сказать… — вступает в разговор Александр Ратушняк. — Сложный вопрос — как они боль воспринимают.

— Александр Савельевич исповедует ту идею, что единицей мышления и обучения является один нейрон, — добавляет Саша.

— Это что — значит, и один нейрон боль чувствует? — спрашиваю я.

Вопрос повисает в воздухе лаборатории биомедицинской информатики Конструкторско-технологического института вычислительной техники Сибирского отделения РАН.


Дунуть на лапу

Я приехал в новосибирский Академгородок, потому что прочел автореферат довольно необычной диссертации — о том, какой запах больше привлекает клещей: мужской или женский. Стало интересно. Автором диссертации оказался исследователь Александр Ромащенко, которого остальные сотрудники ввиду его молодости зовут Сашей.

Другие действующие лица: Александр Ратушняк, заведующий лабораторией, и Татьяна Запара, ведущий научный сотрудник. Ну и клещи, разумеется. Одного из них Татьяна как раз препарирует, а еще десятка полтора ползают в пробирках у лабораторного стола.

— Как они по-домашнему у вас расположились, — говорю я.

— Так я о них по-домашнему и забочусь, — отвечает она. — Пересаживаю, смотрю, чтобы не пересыхали. Я их неделю так держу. Переворачиваю пробирку время от времени, смотрю, как они двигаются. Те, которые неделю переживут, идут в эксперимент.

Основной же запас клещей хранится в холодильнике: мокрый бинт, на каждом витке которого уложена пара-тройка меленьких животных. Все самки.

Вскрытый клещ расположен «мордой» в лабораторию, под микроскопом видно, что в середине тела находится маленький шарик — это мозг клеща, синганглий. К нему подводят электрод. Причем не просто к мозгу, а к конкретному месту, которое отвечает за запахи. Запахи дозированно подают через трубочку, подведенную к чашке Петри. Называется это у ученых «дунуть».

— Они не реагируют только на запахи, не реагируют только на поток воздуха. А на поток с запахом реагируют, — объясняют они. Через электрод всплеск активности мозга в ответ на каждое дуновение зафиксирует осциллограф.

На столе стоит цифровой прибор, но Татьяна в поисках сигнала от клеща пользуется аналоговым осциллографом советского производства с верньерами, знакомыми нам по фильмам 60-х годов про ученых. Она ставит его на пол вертикально:

— Удобнее так, рядышком.


Человек — это вообще побочный продукт. Какой человек не заметит клеща, который надулся и там блямба на три сантиметра? Это не мыться, что ли? Так что человек — невинная жертва, напитаться он на нас не может.


Сигнал бежит по экрану через мерные промежутки времени. Она одним глазом посматривает на него, когда включает подачу воздуха к лапкам клеща. Клещ никак не реагирует.

— Плохой клещ. Бывает. А вроде живого выбирала… Вот эта штука называется индифферентный электрод, — показывает Татьяна. — Чтобы увеличить площадь контакта — нитка, смоченная в физрастворе. Выглядит не очень красиво, но эффективно. Сейчас модная тема в нейросайнс — интерфейс «мозг — компьютер», и главная проблема там — как совместить электрод с живой тканью. Потому что в мозге ионная проводимость, а в металлическом электроде — электронная. И они не приживаются. У нас этой проблемы нет, потому что физиологический раствор тоже передает ток ионами.

Наконец сигнал получен, лучик на экране вычерчивает загогулину. Потом ее будут обсчитывать и сравнивать с другими сигналами, извлеченными из мозга клеща другими запахами. В день вскрывают одно животное. Получают ответы на несколько раздражителей. На следующий день еще клещ. Пока не наберется серия в несколько десятков.


Жизнь на поверхности

— Жизнь на поверхности сопряжена со сбором информации, — рассказывает Александр Ромащенко. — Один из ее поставщиков — запахи. Вопрос, которым занимаюсь я, вот в чем: по какому типу идет рецепция запахов у паукообразных, к которым относятся и клещи? Какие нервные центры принимают участие, какие нейротрансмиттеры — вещества-посредники — влияют на реакцию животных?

Саша объясняет, что восприятие запаха разное у трех групп животных, независимо друг от друга вышедших на сушу сотни миллионов лет назад, — у паукообразных, насекомых и позвоночных. И, оказывается, про клещей известно на удивление мало. Почти ничего.

— Вообще клещ слеп, — говорит Саша. — Он различает «светло — темно» и больше ничего. И запах для него — первостепенная вещь. У него хемосенсоры на двух передних лапках. Он их поднимает в воздух, крутит-вертит и определяет, что с ветром приносит. Если есть стимул, то есть он чувствует пищу, он готовится прицепиться. Если у клеща рецепция идет по тому же типу, что у млекопитающих, мы это увидим. А практический интерес в том, чтобы в конце концов найти молекулярную мишень, которая прервет этот импульс. Найти репелленты или аккуратно прикончить.

Еще одна работа, которую делает Ромащенко, — изучает влияние патогенов на поведение клеща. Есть данные, что если клещ заражен боррелией, то он меньше двигается, но лучше переносит жару. Обычно клещ активен с восьми до одиннадцати утра и после пяти вечера. Возможно, что у зараженных цикл будет смещен. То есть они будут и в самое жаркое время охотиться.

Чтобы изучать клещей, их нужно для начала поймать. В основном паразит обитает возле троп животных. В ботаническом саду Академгородка, а фактически в лесу, который начинается сразу за институтом, тропинок полно, там ученый и добывает экспериментальный материал. Ловит он их «на флаг» — на палку, к которой примотана ткань, аналогичная вафельному полотенцу. Метр примерно. Он ведет ею по траве вдоль дорожки, клещи цепляются. Метров через десять собирает в мокрый бинт.

— Лучше всего ловить, когда влажно, и примерно после шести вечера, — говорит Александр. — Самый клев!

— А вы прививаетесь? — спрашиваю. Сам я привился от энцефалита, когда ехал в Новосибирск.

— Раньше прививался. Сейчас нет. Я уже кусаный-перекусанный. Дело в том, что энцефалитом у нас заражены только около четырех процентов популяции. А от боррелиоза прививки нет. Но подцепить болезнь Лайма можно только через два часа после того, как клещ начнет пить кровь. Потому что боррелия в слюнных железах практически не локализуется, она живет в желудке. Кровь человеческая должна прийти в желудок, и вместе с ней те вещества, которые помогают боррелии подняться в слюнные железы. Если вы снимете клеща раньше, вероятность заразиться практически нулевая.

— А кроме человека кого клещи едят?

— Человек — это вообще побочный продукт. Какой человек не заметит клеща, который надулся и там блямба на три сантиметра? Это не мыться, что ли? Так что человек — невинная жертва, напитаться он на нас не может. А прокормка у него — любое теплокровное. Ежики часто. Чем хорош еж? Он достаточно крупный, чтобы прокормить на себе много клещей. Известно, что 20% прокормителей содержат 80% паразитов. Чем больше клещей на одном животном, тем меньше иммунный ответ.


Поведенческая активность

Восемь вечера, вся лаборатория в сборе. Причем назавтра на десять утра уже эксперимент назначен. Говорят, что это нормально:

— Ну а что дома делать?!

Саша показывает мне эксперименты по активности клещей.

— Вот, допустим, клещ, — начинает он, — хватает животное из пробирки пальцами и кладет его на стол. Проводит рядом рукой — клещ поворачивает. Чувствует тепло. Саша дует на него, паукообразному это не нравится, он ползет в сторону. Чувствуется, что экспериментатор может так забавляться долго, если его не прервать. Прошу, чтобы все же показал эксперимент, тогда Саша запускает клеща в установку для изучения активности.

Установка представляет собой стойку, в которой горизонтально укреплены штук пятьдесят стеклянных трубочек, закрытых с двух концов. Посередине каждой трубочки фото-элемент. Клещ ползет, пересекает середину, фотоэлемент выдает факт пересечения границы на компьютер. Потом клещ ползет обратно. И так пять суток. А ведь полвека назад такие штуки считали вручную.

— Потом сравниваем данные по зараженным и незараженным клещам. И смотрим, чем отличается циркадный ритм.

— Вы их как отличаете-то? Зараженных?

— Потом отличаем. Выделяем ДНК у каждого отдельного клеща и ищем ДНК возбудителя… Ну что, следующий тест?

Другая установка — тест на высоту подъема. Стеклянная палочка с небольшим наклоном имитирует травинку. Задача клеща — доползти до того места, где он сможет функционировать. Задача экспериментатора — определить, на какую высоту влезет животное, сколько времени там просидит.

Научно это называется «отрицательный геотаксис», а на обычном языке — клещ хочет жрать. Наш герой ползет, шевелит передними лапами, то есть принюхивается. Дополз до отметки тринадцать сантиметров и остановился. С одной стороны, здесь не так жарко — в нашем случае от лампы, а в природе от солнца. А с другой стороны, здесь можно уцепиться за какое-нибудь животное и поесть, думает клещ. Меня ведь почти убедили уже, что клещ думает.


О чем думает одинокий нейрон

Лаборатория набита старыми и новыми приборами вперемешку. Холодильник ЗИЛ и современный «Кельвинатор». Два вида осциллографов — аналоговый и цифровой. Дорогой манипулятор и скальпели, созданные из цанговых карандашей и крошечных осколков лезвий. Современные компьютеры и «Электроника-60» 1985 года выпуска, пристроенная к какому-то сверхчувствительному датчику. На столе в условном кабинете какие-то платы, рядом паяльник.

— Зачем вам паяльник? — спрашиваю.

— Ремонтировать приборы, — хором отвечают шеф и сотрудник, два Александра.

— Есть установки, которые Александр Савельевич собрал сам, — подтверждает Саша. — А в промышленном исполнении они стоят миллионы.

— У меня образование инженерное, — говорит Ратушняк. Но занимаемся мы нейронными системами. Очень давно начинали, в семидесятые точно уже занимались. Отдельные клетки, нейронные сети, то есть комплексы клеток. И вот до экспериментов, как у Саши, на живом ганглии. Мне важно понять, как нейрон работает. Мы показали, что отдельный нейрон может обучаться. То есть строить ассоциации, выживать в разных условиях, управлять разными приборами. А дальше из таких нейронов строятся сети.


Из этого не следует, что для безопасности в лесу нужно пускать вперед женщину. Наоборот, пройдет она, вся такая благоухающая, возбудит всех клещей, и они, готовые, кинутся на безвинного мужчину.


Нейрон — молекулярная машина из полутора тысяч деталей. И все это работает совместно. Сейчас основная гипотеза в том, что работа мозга — передача электрических импульсов. И эффективность работы зависит от эффективности передачи импульса. Когда нейрон живет в культуре, он ищет связи с соседями, он пытается оптимизировать свою жизнь, чтобы ему было комфортно.

— Как это работает на молекулярном уровне, непонятно, — рассказывает Ратушняк. — И нет концепции, хотя каждый год выходят сотни тысяч публикаций на эту тему и тратятся миллиарды на исследования. Это одному человеку нереально освоить. А концепция может родиться только в одном мозгу ученого. Вот проблема. Но мы пытаемся собрать это все воедино, загнать в базы данных и представить графически, наглядно.

— Единицей мышления является отдельная клетка, я говорил, что Александр Савельевич придерживается этой идеи, — вступает Саша.

— Сейчас эта гипотеза находится в состоянии между «это полный бред» и «это всем известно». Мы ведь видим, что уже у простейших есть элемент когнитивности. У организмов из одной клетки. А мозг сложнее одной клетки в степени 86 миллиардов.

Оказывается, в лаборатории уже научили отдельные нейроны облучаться. Сначала раздражали током в определенном порядке, а затем оказывалось, что нейроны этот порядок могут поддерживать и без внешнего раздражителя.

Ратушняк говорит про нейроны примерно так, как Татьяна Запара о клещах: «он делает так», «я думал, что он будет замедлять импульс, а он совсем наоборот сделал»… Да и Саша про своих клещей тоже: то мерзавцами назовет, то поиграет на столе.

— А как вы сюда попали со своими членистоногими? — спрашиваю.

— Саша с нами работает с детства. Он к нам пришел еще школьником, — говорит Ратушняк.

— У меня была идея про пауков, — подключается Саша. — Я участвовал в школьной конференции по биологии. Некоторые пауки плетут общие сети, а некоторые друг друга жрут. Ну, я решил посмотреть, как это они так. Сравнил несколько видов в разных условиях. Увидел, что те, которые живут в антропогенных условиях, как-то, падлы, научаются это понимать и совместно жить. И потом я заметил, что они еще по паутине умеют чувствовать, чья она — самца или самки: подойдет, потрогает лапкой и поймет. Тогда я посмотрел под микроскопом, что у них там на лапках, ну вот и завертелось. Клещи же паукообразные, у них обонятельные органы тоже на лапках. А теперь я такой «наркоман». Мне нравится решать задачи. Даже не очень приоритет волнует, хотя это правильно — быть первым. Но не главный стимул. Перед тобой лежит сто цифр, коррелирующих между собой, а ты находишь общую причину. Я вот смотрю на тех, кто сейчас в науку приходит, и редко вижу такое желание. Я поступал в 2003-м и не хотел ничего другого, только биологию. Хотя я видел, как живут ученые, никаких иллюзий не было.


Половые феромоны, или Пропускать ли женщину вперед

Результаты у Ромащенко, надо сказать, все же передовые.

— Идея родилась у моего второго руководителя, — говорит Александр. — Он работал с японцами, которые ставили эксперименты по влиянию феромонов на старение. В течение длительного времени человек постоянно обонял феромоны противоположного пола — я не помню точно, кажется, мешочек с запахом вешали ему на шею, — и у него замеряли физиологические параметры. Они действительно улучшались. А у меня был проект — реакция клеща на запаховые стимулы. Существует народное поверье, что есть люди, которых кусают чаще, а есть — которых реже. Но вопрос не был изучен даже на уровне, чей запах клещу привлекательнее — мужчины или женщины. Мужской феромон — производное адростенола, женский — смесь жирных кислот, полученных из вагинальных смывов самок приматов.

Эксперименты ставили двух типов: на поведение и на нервный сигнал.

В поведенческих тестах выяснилось, что клещ с удовольствием ползет к женскому запаху и не любит мужской. Это был неожиданный результат, потому что по статистике паразиты кусают мужчин чаще. Видимо, причина в том, что мужчины просто чаще ходят в лес.

А объяснить результат эксперимента не так трудно: в вагинальных смывах содержится изовалериановая кислота, которая является атрактантом — это один из запахов шерсти животных.

— Из этого не следует, что для безопасности в лесу нужно пускать вперед женщину. Наоборот, пройдет она, вся такая благоухающая, возбудит всех клещей, и они, готовые, кинутся на безвинного мужчину, — серьезно сообщает Саша.

Но самые интересные результаты как раз и были получены в сложных экспериментах по регистрации нервной активности. Оказалось, что система реакции на запах у сибирского клеща отличается от таковой у некоторых насекомых. Хотя набор клеток и нейротрансмиттеров у них примерно одинаковый. И это уже важный результат для теории эволюции: получается, что из одних и тех же элементов природа может собрать разные системы в зависимости от задачи.

— А вы это все публикуете? — спрашиваю.

— Ох! — говорят оба Александра.

— У нас читателей больше, чем писателей, — говорит Ратушняк.

— Это моя головная боль, — кивает головой Саша. — Я все время их заставляю публиковаться. Причем в западных журналах. Потому что про наши вообще забыть нужно. Очень часто бывает, что я знаю о какой-то группе, работающей круто, но посмотришь на список их публикаций — плакать хочется. И про них никто ничего не знает, кроме меня и еще двух-трех человек, которые скачали их диссертацию из интернета за 500 рублей.

Потом наедине Саша мне скажет:

— Ну вот, в приличном журнале у нас вышла статья в прошлом году, так это мне пришлось та-а-ак их пихать! Вот то, про что рассказывал Александр Савельевич, — эксперименты на отдельных нейронах — этого ведь никто не делал тогда, работы-то отличные. Да и сейчас всего-то нужно на современной аппаратуре переделать — и можно публиковать.


Чувство собственного я

— В какой момент появляется чувство собственного я, если один нейрон уже мыслит? — возвращаюсь я к началу разговора.

— Когда нейроны, объединенные в сеть, начинают строить модель самого себя, — чеканно отвечает Ратушняк. — Думаю, у попугая уже есть сознание. Отличие человека от всех прочих в том, что он создал себе знаковую систему и развил ее до того состояния, когда он может организовать внешнюю память.

«То есть клещ все-таки мыслит, — подумал я. — А мы его то режем скальпелем, то по стеклянной трубке гоняем. Хорошо хоть дустом больше не травим».


См. также:

Блогеры в клещах. В России начался клещевой сезон

Разговоры с муравьями и людьми. Животные бывают гениальными. Но только человек может это доказать

Фантазаклы на берегах Мамберамо. Что российские биологи делают в дебрях Новой Гвинеи

×
Понравилась публикация? Вы можете поблагодарить автора.

Авторизуйтесь для оставления комментариев


OpedID
Авторизация РР
E-mail
Пароль
помнить меня
напомнить пароль
Если нет — зарегистрируйтесь
Мы считаем, что общение реальных людей эффективней и интересней мнения анонимных пользователей. Поэтому оставлять комментарии к статьям могут посетители, представившиеся нам и нашим читателям.


Зарегистрироваться
Никус Владимус 31 августа 2013
" Сейчас основная гипотеза в том, что работа мозга — передача электрических импульсов. "

Передача электрических импульсов мозгом - не гипотеза, а давно и прочно установленный факт. Учите матчасть.
Новости, тренды








все репортажи
reporter@expert.ru, (495) 609-66-74

© 2006—2013 «Русский Репортёр»

Дизайн: Игорь Зеленов (ZOLOTOgroup), Надежда Кузина, Михаил Селезнёв

Программирование: Алексей Горбачев ("Эксперт РА"), верстка: Алла Парфирьева

Пользовательское соглашение