Если верить Интернету, темный шоколад — один из полезнейших на планете продуктов. Он снижает кровяное давление и предотвращает атеросклероз; помогает регулировать уровень сахара в крови и укрепляет зубную эмаль; полон антиоксидантов; улучшает настроение; вострит ум и возбуждает память. Однако достоверно убедиться в пользе шоколада не так просто, как кажется. Та же память, например, — сложнейшее явление, а шоколад — многокомпонентный продукт. Хорошо бы изучить влияние каждой его составляющей, причем на какой-нибудь простой модели.
Один из удобных объектов для исследования памяти — прудовик Lymnaea stagnalis. С ним много лет работает Кен Луковяк (Ken Lukowiak), профессор Института мозга Хотчкисса Университета Калгари (Канада). Сотрудники лаборатории Луковяка обучают улиток держать закрытым дыхательное отверстие (пневмостом). Обычно прудовики дышат через кожу растворенным в воде кислородом, но легкие у них есть, и они иногда поднимаются на поверхность глотнуть воздуха через дыхательное отверстие. В экспериментах по изучению памяти прудовиков помещают в воду с низким содержанием кислорода. Естественно, они лезут по стенке аквариума на воздух, но там их поджидает профессор Луковяк с деревянной палочкой. Каждую улитку, раскрывшую пневмостом, он легонько стукает этой палочкой по краю отверстия. Сила удара отмерена так, чтобы встревоженный прудовик пневмостом захлопнул, но сам в раковину не спрятался. Переждав немного, улитка делает новую попытку вдохнуть, и опять получает палочкой. После получасовой тренировки L. stagnalis усваивают, что пневомостом лучше держать на замке, и открывают его гораздо реже. А ученым остается добавлять в воду разные вещества и наблюдать, как они влияют на улиткину память, т. е. как у нее изменяется частота открытия дыхательного отверстия и какое время она помнит выученный урок. Эта простая и понятная система позволяет количественно учесть влияние каждого фактора, кроме того, закрытие и открытие дыхательного отверстия контролирует единственный нейрон, и наблюдать за происходящими в нем изменениями удобно.
Темный шоколад славен многими составляющими; исследователи решили пока сосредоточиться на одном, флавоноиде эпикатехине, который, якобы, и от инсульта защитит, и от диабета, и даже от рака. Этот флавоноид присутствует в какао, зеленом чае и красном вине. Правда, он горчит, поэтому производители часто извлекают его из какао и шоколада, но в темном шоколаде эпикатехин присутствует. Проверить влияние этого вещества на улиткину память предложил студент Кена Луковяка Ли Фрасон (Lee Fruson). Он и подобрал подходящую концентрацию вещества, 15 мг на литр воды, которая примерно соответствует концентрации эпикатехина в организме человека, съевшего небольшую шоколадку, и при этом не влияет на поведение улиток. В обедненной кислородом воде они с одинаковой частотой открывают пневмостом и дышат воздухом равное время что в присутствии эпикатехина, что без него. На двигательную активность улиток вещество в данной концентрации тоже не влияет. Убедившись в этом, исследователи приступили к изучению влияния эпикатехина на память прудовика.
После одной получасовой тренировки в чистой воде с пониженным содержанием кислорода улитки реже открывают дыхательное отверстие, но усвоенный навык держится у них не более трех часов. Спустя сутки они уже ничего не помнят и открывают пневмостом с той же частотой, что и до обучения, примерно девять раз за полчаса. Но в воде с эпикатехином у прудовиков вырабатывается долговременная память: и через три часа, и через сутки после тренировки они пытаются вдохнуть воздух всего 5–6 раз.
Чтобы в обычных условиях выработать у L. stagnalis долговременную память, необходимы два сеанса с часовым интервалом, тогда полученный навык сохранится на сутки. После двух занятий в присутствии эпикатехина прудовики помнили всё 72 часа.
Но этим достоинства флавоноида не исчерпываются, он не только запомнить помогает, но и забыть не дает. Есть такая специальная тренировка на забывание. После того, как навык улитками усвоен и закреплен, их вновь сажают в гипоксированную воду, но по дыхательному отверстию больше не стучат. С прудовиками провели три сеанса забывания: через час после теста на долговременную память, еще через час и через 24 часа. Уже после второй тренировки улитки в обычной воде чаще открывают пневмостом, а после третьей возвращаются к исходному, доучебному уровню, 9 вдохов за полчаса. Но «шоколадные» прудовики даже после трех тренировок ничего не забыли. Они по-прежнему старались не открывать перистом. Следовательно, эпикатехин действительно способствует укреплению долговременной памяти. Тренировки на запоминание и забывание в его присутствии приводят к тому, что улитка дольше помнит и хуже забывает.
За годы исследований Кен Луковяк и его группа составили длинный перечень факторов, влияющих на память улитки: присутствие в воде разных веществ, например хлорида калия или кайромонов, выделяемых хищником, быстрое нагревание или охлаждение. Всё это действует на осфрадий, хемосенсорный орган прудовика, который реагирует на широкий спектр раздражителей. Ученые перерезали нерв, соединяющий осфрадий с центральной нервной системой, т. е. фактически его отключили. Когда улитки оправились после операции, оказалось, что долговременная память в присутствии эпикатехина вырабатывается столь же эффективно.
Исследователи предположили, что этот флавоноид взаимодействует непосредственно с нейронами, ответственными за долговременную память. Они надеются в ближайшем будущем разгадать особый механизм действия эпикатехина, тем более что на прудовиках это сделать проще, чем на любом другом объекте, поскольку нейрон, инициирующий открывание пневмостома, необходим и для формирования долговременной памяти. Исследователи полагают, что именно на него и действует эпикатехин. А вообще, канадские ученые очень собой довольны, поскольку их статья, как они утверждают, — первое сообщение о действии эпикатехина на память беспозвоночных и об особом механизме его действия. К тому же темный шоколад поднимает настроение, пусть даже и один его компонент.
Наталья Резник
Fruson L., Dalesman S. and Lukowiak K. (2012) A flavonol present in cocoa [(–)epicatechin] enhances snail memory. J. Exp. Biol. 215, 3566–3576.