Главная » Научная работа » Лаборатории кафедры » Лаборатория физиологии и генетики поведения »

История лаборатории

Лаборатория физиологии и генетики поведения была основана в 1951 году. Ее основатель – профессор Биолого-почвенного ф-та МГУ имени М.В. Ломоносова Леонид Викторович Крушинский (в дальнейшем член-корреспондент АН СССР, лауреат Ленинской премии) был выдающимся исследователем поведения животных (рис. 1).

Он был одним из первых в СССР специалистов по проблемам генетики поведения и биологии развития, автором ряда крупных исследований в области служебного собаководства, включая использование собак во время Великой Отечественной войны. Л.В. Крушинский был также специалистом в области патофизиологии ЦНС, создателем (вместе с Л.Н. Молодкиной и Д.А. Флессом) уникальной линии крыс КМ, предрасположенных аудиогенной эпилепсии. Его важнейший вклад в науку - сформулированная им концепция о биологических основах рассудочной деятельности как эволюционной предпосылки мышления человека. Все интересы и все усилия Л.В. в последние десятилетия его жизни были сосредоточены на получении экспериментальных доказательств этой концепции. Результаты этих исследований получили широкую известность и внесли важный вклад в современные представления об эволюционных предпосылках высших когнитивных функций человека.

До 1948 года Леонид Викторович работал доцентом на кафедре динамики развития организма, которой руководил академик М. М. Завадовский. После сессии ВАСХНИЛ в августе 1948 года кафедра динамики развития подверглась разгрому вместе со многими другими генетическими учреждениями, сотрудники которых активно не соглашались со взглядами Т.Д. Лысенко. Все сотрудники этой кафедры были уволены, однако Леонид Викторович сделал попытку (как оказалось успешную) спасти свою научную работу. Наряду с другими с исследованиями он еще в 1947 г., совместно с Л.Н. Молодкиной и Д.А. Флессом, приступил к выведению линии крыс (позднее названной линией Крушинского-Молодкиной, КМ), у которых развивались эпилептиформные приступы в ответ на действие сильного звука. К осени 1948 г. селекционная работа дала первые результаты, так что он смог продемонстрировать новому декану факультета – И.И. Презенту (ярому лысенковцу и агрессивному противнику классической генетики) – впечатляющую картину. Бряцание обычной связки ключей вызвало у крысы, посаженной в большую стеклянную банку, настоящий судорожный припадок. Леонид Викторович рассказал о важности и перспективности исследования этого феномена, поскольку создание лабораторной модели эпилепсии могло сыграть важную роль в поиске лекарственных средств для борьбы с этим заболеванием (проблема, остающаяся актуальной и сегодня). Эта демонстрация произвела на И.И. Презента неизгладимое впечатление, и он вновь зачислил в университет Л.В. Крушинского и Л.Н. Молодкину, но без предоставления им рабочих мест.

В те годы биологический факультет имел биологическую станцию в Останкино (примерно на месте нынешнего памятника покорителям космоса) и Леониду Викторовичу удалось получить разрешение на работу там. Вместе с ним в Останкино начала работать (в качестве лаборанта) Л.Н. Молодкина (1920-1993), которая оставалась его ближайшей сотрудницей на протяжении всей ее жизни (рис. 2). Постепенно вокруг Л.В. Крушинского сформировалась группа единомышленников - Д. А. Флесс (1920-2002), Л. П. Доброхотова (1925 -2010), Ю.И. Шар, Г. П. Парфенов (рис. 3).

В 1951 году группа получила статус лаборатории (лаборатория №8 или лаб. патофизиологии высшей нервной деятельности). Позднее коллектив продолжал расти. В него пришли А. П. Стешенко (1912-1985), Н. П. Попова (1935-1999), А. Ф. Семиохина, З. А. Зорина, Е. И. Очинская, О.П. Полежаева (1930-2012), Л. Г. Романова, И. И. Полетаева, Л. М. Кузнецова, Н. Б. Астаурова, Н. В. Попова (1945-1999), И. Б. Федотова, О. О. Якименко, Л. С. Бондарчук, Б. А. Дашевский, А. Л. Крушинский (сын Л.В., 1955-2014), а затем и другие исследователи (Н.В. Маркина, М.Н. Сотская, Е., Мычко А.В. и др., многие из которых работают в ней и сейчас (М.Г. Плескачева, П.А. Купцов, О.В. Перепелкина, А.А. Смирнова, Т.А. Обозова; рис. 4, 5).

В 1953 году лаборатория вошла в состав вновь образованной кафедры высшей нервной деятельности (ВНД). В 1968 году в связи с расширением тематики исследований лабораторию переименовали в Лабораторию физиологии и генетики поведения. В настоящее время (2016 г.) в ней работают 13 человек.

Л. В. Крушинский стоял у истоков отечественной генетики поведения, в формирование и развитие которой он внес существенный вклад. Работа Л.В. Крушинского по выведению линии «эпилептических» крыс была начата не «с чистого листа». Еще в 1940-е годы в генетических экспериментах на служебных собаках, а также при обработке материалов опытов И.П. Павлова по генетике типов ВНД собак ему удалось продемонстрировать достаточно оригинальные феномены наследования признаков поведения. Его теоретическим выводом из данной работы была гипотеза о том, что уровень общей возбудимости ЦНС животного нередко является ключевым фактором в определении пенетрантности и экспрессивности признаков поведения. Экспериментальное подтверждение этой концепции – задача будущих исследований.

Селектированная Л. В. Крушинским линия КМ помимо судорожных припадков в ответ на звуковое воздействие обнаружила также ряд других патологических признаков: каталепсию, миоклонический гиперкинез, острые нарушения мозгового кровообращения, приводящие к парезам и параличам, и даже к мозговым инсультам с летальным исходом. Это сделало линию КМ уникальной генетической моделью для изучения патологии мозга. Линия КМ была первой в мире генетической моделью аудиогенной эпилепсии у крыс. Сходные по характеристикам линии GEPR-3 и GEPR-9 появились в Аризонском университете (США) только в 1960-е годы.

К концу 1980-х годов линия КМ была переведена в инбредное состояние, ее гомозиготность была подтверждена как методом изотрансплантации кожи, так и с помощью геномной дактилоскопии. На этой генетической модели эпилепсии были выполнены и продолжают выполняться десятки исследований, в том числе и совместных со специалистами разных профилей, что может способствовать выяснению молекулярно-генетических и физиологических механизмов феномена аудиогенной эпилепсии и эпилептогенеза в целом. В настоящее время на ее основе созданы две новые сублинии с разным уровнем предрасположенности к аудиогенной эпилепсии, сравнение которых с линией КМ позволяет более детально оценивать механизмы этого феномена, а также анализировать воздействие фармакологических веществ на ЦНС. Изучение физиологического механизма и генетических основ аудиогенной эпилепсии грызунов продолжает оставаться одним из направлений работы лаборатории.

В середине 1950-х годов, параллельно с изучением аудиогенной эпилепсии, Л.В. Крушинский начал исследовать элементарную рассудочную деятельность (ЭРД) животных, которую он рассматривал как эволюционную предпосылку мышления человека. Этот новый научный подход появился в эпоху глобального господства идеи о том, что условный рефлекс – единственная форма обучения, доступная животным, и потому встретил немало возражений.

К мысли о том, что поведение животных обусловлено не только инстинктами и условными рефлексами, но включают также и элементы мышления, привели Л. В. Крушинского его многолетние наблюдения за животными в природе. Увиденные им случаи «разумного» поведения животных описаны в его книге «Записки московского биолога: загадки поведения животных» (2006). Эти наблюдения позволили Л.В. предложить принципиально новые экспериментальные подходы к изучению элементов мышления животных, которые он рассматривал как эволюционную предпосылку мышления человека.

Л.В. Крушинский определял элементарное мышление как «способность животного улавливать простейшие эмпирические законы, связывающие предметы и явления окружающей среды, и возможность оперировать этими законами при построении программ поведения в новых ситуациях» (Крушинский, 1986, С. 27). Он разработал ряд универсальных тестов для оценки ЭРД, которые можно использовать для оценки ЭРД животных разных систематических групп. Эти тесты он назвал элементарными логическими задачами, подчеркивая тем самым, что структура каждой характеризуется логической связью между составляющими ее элементами. Следовательно, такая задача могла быть решена экстренно (без обучения), за счет понимания ее логической структуры. Проведенные с использованием этих тестов сравнительные исследование способствовали выяснению вопроса о том, на каких этапах филогенеза возникли первые, наиболее простые зачатки мышления и насколько широко они представлены у современных животных.

Так, с помощью задачи на экстраполяцию направления движения стимула была получена сравнительная характеристика ЭРД представителей пяти классов позвоночных – от рыб до приматов. Было, в частности, показано, что как среди птиц, так и среди млекопитающих есть виды, четко и достоверно способные к решению этой задачи, а есть таксономические группы, которые к этому не способны.

Л.В. Крушинский предложил и более сложные тесты, характеризующие уровень ЭРД животных разных таксономических групп, в частности, задачу на оперирование эмпирической размерностью фигур. Оказалось, что ее способны решать не только высокоразвитые млекопитающие (приматы и дельфины), но и высшие представители класса птиц (врановые), однако с ней не справлялись хищные млекопитающие. Это сделало сравнительную характеристику уровней развития ЭРД позвоночных более дифференцированной и побудило в дальнейшем применять комплекс разноплановых тестов для оценки спектра когнитивных способностей различных таксонов.

Наряду со сравнительными исследованиями в лаборатории изучали механизмы ЭРД у животных разных видов с использованием ряда традиционных нейробиологических методов (фармакологических, морфологических и электрофизиологических). В этих работах была продемонстрирована связь уровня развития ЭРД со сложностью морфофункциональной организации мозга и сформулирована концепция ЭРД и ее механизмов (рис. 6). Эти проблемы были подробно проанализированы в основном научном труде Л.В. Крушинского «Биологические основы рассудочной деятельности. Эволюционный и физиолого-генетический аспекты поведения», который выдержал 3 издания (1977, 1986, 2009). Экспериментальные подтверждения концепции Л.В. Крушинского в настоящее время достаточно многочисленны. Изучение эволюционных предпосылок мышления, речи и сознания привлекает все большее внимание зарубежных ученых и составляет заметное направление в мировой когнитивной науке (cognitive science).

В конце 1960-х годов в лаборатории Л.В. Крушинского были начаты эксперименты, положившие начало еще одному направлению исследований лаборатории – анализу способности к экстраполяции у генетически различающихся групп животных. В качестве объектов были выбраны 2 вида животных – крысы и лисицы, у которых сравнивали поведение диких и доместицированных форм. Оказалось, что эта способность была достоверно сильнее выражена как у диких крыс, так и у диких лисиц, что является важным вкладом в изучение нейробиологических последствий процесса доместикации. В дальнейшем исследование способности к экстраполяции (и других особенностей поведения) проводились на мышах разных генотипов. Было обнаружено, что способность к экстраполяции выявляется у мышей, носителей одной из хромосомных мутаций (слияния хромосом № 8 и № 17 - т.н. робертсоновская транслокация), в отличие от большинства мышей аутбредных и инбредных линий. Параллельно с этим проводилась селекция мышей на большой и малый относительный вес мозга, а также на способность мышей к решению теста на экстраполяцию.

Развитие этих работ привело к установлению научного контакта с Институтом Анатомии Университета-Цюрих-Ирхель (Швейцария). Полученные ранее профессором Х.-П.Липпом данные о корреляции особенностей поведения мышей и крыс с размерами одного из проекционных полей в гиппокампе заставили его задуматься над вопросом – сохранится ли такая корреляция, если животные будут жить не в лабораторных клетках, а в условиях, приближенных к естественным. С этой целью ему совместно с сотрудниками нашей лаборатории и доктором биологических наук В.С. Пажетновым удалось создать небольшую лабораторию на Биостанции «Чистый Лес» (Торопецкий р-н Тверской области). Работа по оценке выживаемости мышей разных генотипов в больших вольерах, снабженных «домиками-укрытиям» и защищенных от наземных хищников, но не от хищных птиц, продолжалась в течение ряда лет и получила и международное признание. Оказалось, что условия, приближенные к естественным, предъявляют к организму (и ЦНС) животных совсем иные требования, чем жизнь в устойчивых и благополучных условиях лаборатории. Эти результаты позволили уточнить и функциональную роль ряда нейрогенов (и белков мозга) в формировании адаптивного поведения.

Проводимые в лаборатории селекционные эксперименты привели к созданию уникальной коллекции линий грызунов как нейрогенетических моделей поведения в норме и патологии, которая поддерживается в настоящее время в лаборатории (при участии гранта «Ноев ковчег»).

Таким образом, все четыре направления исследований, проводимых в лаборатории в настоящее время, исторически берут начало в идеях и представлениях Л.В. Крушинского.

Л. В. Крушинский руководил лабораторией физиологии и генетики поведения до своей кончины в 1984 г. С 1984 по 1997 гг. лабораторией руководила к.б.н., с.н.с. А. Ф. Семиохина, а с 1997 г. и по настоящее время – д.б.н., профессор З. А. Зорина.

версия для печати