Життя в клітинах з іграшками і тунелями надовго підвищило індивідуальність мишей

Вчені з Німеччини з'ясували, що в збагаченому середовищі поведінка мишей стає менш схожою на поведінку сородичів, причому ця індивідуальність корелює з утворенням нових нейронів у гіпокампі і зберігається, навіть якщо мишей на кілька місяців помістити в одноманітне середовище. Поведінкові зміни, мабуть, пов'язані з епігенетичними: у мишей, які росли в збагаченому середовищі, гени нейронної пластичності інакше метильовані. Стаття опублікована в журналі.

На мінливі обставини кожна тварина реагує по-своєму, залежно від особистого досвіду - з цього і складається індивідуальність. Відомо, що поведінка стає більш індивідуальною, якщо тварини ростуть у збагаченому середовищі - наприклад, у складно влаштованій камері з великою кількістю іграшок.

Крім того, збагачене середовище робить мозок більш пластичним: поліпшуються когнітивні навички, збільшується синаптична пластичність і нейрогенез (формування нових нейронів). Однак невідомо, наскільки такі зміни стабільні і чи зберігаються вони у дорослих тварин або особин, які провели у збагаченому середовищі лише частину життя.

Німецькі вчені за керівництвом Герда Кемперманна (Gerd Kempermann) з Дрезденського технічного університету помістили 20 п'ятитижневих мишей у збагачене середовище на шість місяців. Для цього змонтували семирівневу систему з 70 з'єднаних між собою клітин з різноманітними тунелями та іграшками. Ще 20 мишей містили в збагаченому середовищі три місяці, а потім на три місяці поміщали в звичайні клітини. Контрольну групу такого ж розміру всі шість місяців містили в звичайних клітинах.

Вага мишей, які жили у збагаченому середовищі, була нижчою, ніж у контрольних тварин. Але після переміщення в звичайні клітини миші наздогнали по вазі сородичів, які росли в незбагаченому середовищі. Крім того, з часом миші, які жили в збагаченому середовищі, виробили постійні маршрути переміщень, які ставали все менш схожими на шляху інших особин, тобто їх поведінка ставала все більш індивідуальною.

За перші три місяці життя в збагаченому середовищі в гіпокампі мишей з'явилося в два рази більше нових клітин, ніж в мозку контрольних тварин (p = 7,6 10^-19). Цікаво, що рівень нейрогенезу корелював з індивідуальною поведінкою тварин: чим більше з'являлося нових клітин, тим менше траєкторія тварини була схожа на сородичів (p = 0,012).

У мишей, яких потім переселили в звичайні клітини, в наступні три місяці швидкість нейрогенезу знизилася до рівня контрольних особин. У тих же, хто продовжив жити в збагаченому середовищі, нових нейронів утворилося вдвічі більше, ніж у сородичів, які провели ці три місяці в звичайних клітинах. Значить, збагачене середовище дійсно посилює нейрогенез, як на ранніх термінах розвитку, коли він особливо активний, так і на більш пізніх. Однак коли тварини опиняються в порожніх клітинах, ефект збагаченого середовища перестає діяти і швидкість утворення нових клітин знижується.

Зате зміни в індивідуальній поведінці мишей збереглися, навіть коли другу частину експерименту вони провели в звичайних клітинах. Такі тварини активніше досліджували нові предмети, ніж контрольні особини (p = 4,4 ст.1 10^-8), і після трьох місяців життя в звичайних клітинах були не менш цікавими, ніж ті, хто весь час перебував у збагаченому середовищі.

Нарешті, вчені перевірили, чи впливає збагачене середовище на метилювання ДНК і чи стійкі такі зміни - раніше епігенетичні зміни пов'язали з відмінностями в поведінці особин. Дійсно, у мишей, які росли в збагаченому середовищі, були більш метильованими ділянки геному, пов'язані з напрямком зростання аксонів і пластичністю нейронів. Експресія тих же генів була підвищена порівняно з контрольними тваринами.

Схожі епігенетичні зміни виявили і в третині генів мишей, які другу фазу експерименту провели в звичайних клітинах. Це стосувалося генів, пов'язаних з сигнальними білками ефринами, міграцією нейронів і синаптичною передачею. Ефріни відіграють важливу роль у пластичності мозку і, ймовірно, саме вони забезпечують стійкі поведінкові зміни у тварин, що росли у збагаченому середовищі. Такі зміни не звертаються назад, навіть якщо тварини потім довго живуть в одноманітних умовах.

Тварини, які виросли в повній іграшці, не тільки більш цікаві й індивідуальні, а й легше освоюють складні навички - наприклад, такі щури швидше вчаться водити машинку. Кішки в складному середовищі стають менш агресивними, а люди, які частіше гуляють в нових місцях, щасливіші.