Мир дикой природы на wwlife.ru
Вы находитесь здесь:Новости>>Новости Нейробиологии


Новости Нейробиологии (45)

Функция клеток микроглии в мозге хорошо известна: это подразделение иммунной системы, уничтожающее патогены и больные клетки. Но это во взрослом мозге. Между тем микроглиальные клетки есть и у эмбрионов, и долгое время никто не понимал, что они там делают. Их часто находили рядом со стволовыми клетками, которые дают начало нейронам, причём клетки микроглии буквально липли в большом количестве к стволовым.

Клетки микроглии в мозге мыши (фото mluon753).Клетки микроглии в мозге мыши (фото mluon753).Как оказалось, микроглия попросту съедает лишние стволовые клетки, которые могут создать в мозгу опасный излишек нейронов.

Стивен Ноктор из Калифорнийского университета в Дэвисе (США) и его коллеги метили разными флюоресцентными красителями клетки микроглии и нервные стволовые клетки в мозгу эмбриона мыши. Затем брали образцы ткани, помещали её в инкубатор и через некоторое время наблюдали за происходящим. Происходило вот что: микроглиальные клетки подходили к скоплению стволовых клеток, выделяли среди них какую-нибудь одну и съедали её. Весь процесс нападения и поглощения занимал около двух часов. Тот же результат был и в случае, когда вместо эмбриона мыши использовался эмбрион обезьяны.

Когда исследователи пытались подействовать на аппетит микроглиальных клеток, то это немедленно сказывалось на итоговом количестве нейронов: их становилось либо больше, либо меньше, в зависимости от того, подавляли активность микроглии или стимулировали. Если микроглию вообще удаляли из развивающегося мозга, образование нейронов становилось неконтролируемым. А избыток нервных клеток, как известно, может очень плохо сказаться на архитектуре мозга, и получается, что микроглия следит за правильным его, мозга, развитием.

Избыток нейронов часто отмечается при таких психоневрологических болезнях, как аутизм и шизофрения, и это, возможно, связано как раз с тем, что во время эмбрионального развития служебные микроглиальные клетки по какой-то причине плохо выполняли свою работу.

Результаты исследования будут опубликованы в издании Journal of Neuroscience.


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Исследователям из Университета Уэйна (США) удалось увидеть формирование мозга у плода во время внутриутробного развития. Для этого с помощью фМРТ они сканировали мозг у 25 зародышей в промежутке между 24-й и 38-й неделями развития. Каждый сеанс длился 10 минут, и время для этого выбиралось так, чтобы плод был относительно спокоен.

Ультразвуковой портрет плода на первом триместре внутриутробного развития (фото Kittroid).Ультразвуковой портрет плода на первом триместре внутриутробного развития (фото Kittroid).Исследователей интересовали в первую очередь две вещи — место и время появления межнейронных связей. В статье, опубликованной в Science Translational Medicine, авторы пишут, что формирование соединений начиналось с середины мозга, то есть с регионов, расположенных ближе всего к границе полушарий, и затем распространялось по всему мозгу. Плотность и количество связей увеличивались примерно в половине из сорока двух исследованных зон, но в течение всего эксперимента в мозгах развивающихся плодов сохранялся градиент между серединой и краями. То есть интенсивность образования связей по мере отдаления от границы полушарий постепенно затухала.

Значение подобного рода исследований понятна: если мы будем знать, как развивается мозг зародыша, то поймём происхождение психоневрологических патологий, таких как аутизм и шизофрения. Возникает вопрос, почему это не изучали до сих пор. Но сканирование чувствительно к движениям, а заставить плод лежать спокойно нет никакой возможности. И на этот раз исследователи, похоже, нашли способ обойти эту проблему: они создали алгоритм, который позволяет устранить помехи, вызванные движением, и уменьшить число снимков, требуемых для воссоздания достоверной картины.

Сейчас авторы работы приступили к похожему, но более масштабному проекту. Они задались целью проанализировать развитие мозга у ста человеческих эмбрионов, находящихся на разных стадиях развития. Причём в планах учёных проследить судьбу мозга вплоть до рождения и далее, до зрелого возраста, ведь только так удастся точно понять, какие особенности в развитии приводят к формированию здорового мозга, а какие — к появлению патологий.


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


О прионах принято говорить как о безусловном зле: эти белки, склонные принимать альтернативные пространственные формы, вызывают тяжелейшие и неизлечимые неврологические заболевания, которые неизбежно ведут к смерти. Хотя классические прионные болезни среди людей не так уж распространены, у человека есть нейродегенеративные заболевания вроде синдрома Альцгеймера, которые развиваются схожим образом.

Нейроны гиппокампа мыши (фото UoB University Graduate School).Нейроны гиппокампа мыши (фото UoB University Graduate School).Однако мало кто задумывался о том, зачем вообще нужны прионы. Ведь гены этих белков есть в здоровых клетках, и выполняют они, наверное, какие-то полезные функции. Нормальная, непатогенная версия прионного белка есть во всех клетках; известно, например, что в нервной системе здоровый прионный белок помогает поддерживать миелиновую оболочку на нейронах. Но сильнее всего исследователей заинтересовало то, что один из прионов, белок PrP, особенно обильно присутствует в самих нейронах, причём в то время, когда мозг ещё развивается. Нормальный PrP обычно прикреплён к клеточной мембране, и можно было бы предположить, что он как-то влияет на общение нейрона с другими клетками.

Оказалось, что прионный белок принимает самое непосредственное участие в управлении синаптической пластичностью, то есть в укреплении и в ослаблении синапсов между нейронами.

Исследователи из Политехнического университета Марке (Италия) сравнили, как реагируют нейроны гиппокампа мышей на раздражение, если ген приона работает нормально или же выключен. Эксперименты показали, что если нейрон активен вместе с остальными, то у него укрепляется связь с другими клетками, то есть нейронная цепь становится в целом прочнее. В этом нет ничего удивительного: опыты ставили на молодых животных, у которых нервные цепи, особенно в центре памяти (гиппокампе), находятся ещё в процессе становления. Любопытно было другое: такое укрепление синапсов имело место только при работающем гене приона. Без прионного белка связи между нейронами слабели.

Дальнейшие опыты показали, что PrP связан с протеинкиназой А: этот фермент принимает непосредственное участие в укреплении синапсов. Если же PrP отсутствовал, в дело вступал другой фермент, протеинлипаза С, который ослаблял контакты между нейронами. Таким образом, выяснилось, что прион необходим для процессов обучения и запоминания: без него просто не сформируются нейронные цепи для хранения информации. Полностью результаты экспериментов описаны в Journal of Neuroscience.

Исследователи полагают, что прион нужен не только в гиппокампе, но и в других отделах мозга, где он также помогает устанавливать новые синапсы, и что он может заниматься этим не только у молодых животных, но и взрослых. Скорее всего, наличие или отсутствие этого белка может сильно сказываться на поведении, но чтобы установить это доподлинно, понадобятся новые эксперименты.


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Пятница, 08 Февраль 2013 13:41

Сон по щелчку выключателя

Автор

Дедлайн, маленький ребёнок, ночь в клубе — бывают причины, по которым люди не высыпаются. И небольшая группа исследователей решила найти способ выжать максимум из небольшого количества сна, но с помощью новейших технологий, а не медикаментов. 

Фазы сна (здесь и ниже инфографика NewScientist.)Фазы сна (здесь и ниже инфографика NewScientist.)Если у них получится, они подарят человечеству альтернативный маршрут к источнику вечной юности. 

отя науке пока не удалось прийти к единому мнению о том, почему мы спим, сложилось довольно чёткое представление, как мы это делаем. Во время сна в мозге происходят сложные изменения. Некоторые из них можно наблюдать с помощью электроэнцефалографа и размещённых на черепе электродов, которые отслеживают электрическую активность мозга. Ваша ночь разбита на несколько циклов, состоящих из четырёх этапов. Для здорового сна 90-минутный цикл следует повторить пять или шесть раз. Лишь 5% людей могут позволить себе четырёхчасовой сон. 

Некоторые из этапов особенно сильно связаны с конкретными функциями. Первый считается границей между сном и бодрствованием. Его продолжительность в среднем от 5 до 15 минут, а назначение — подготовить организм к следующему этапу. «Своего рода въезд на главную дорогу», — поясняет невролог Крис Берка из фирмы Advanced Brain Monitoring. 

Переход ко второй стадии иногда нарушается так называемым гипнагогическим подёргиванием, когда мышцы расслабляются неправильно и внезапно возникает чувство падения. Но оставим это в стороне. Если вы решили немного вздремнуть, то просыпайтесь после второй фазы, которая занимает около двадцати минут. Мышцы отдохнули, внимание восстановилось, вы чувствуете себя обновлённым. 

Если вы спите мало, скажите до свидания своим когнитивным способностям.Если вы спите мало, скажите до свидания своим когнитивным способностям.Третий этап — это период «медленного сна». По малопонятным ещё причинам существует устойчивая связь между этой стадией и некоторыми восстановительными механизмами. Например, именно в это время шишковидной железой вырабатываются гормон роста, стимулирующий ремонт костной и мышечной ткани, и пролактин, регулирующий иммунную систему. И в этой фазе проснуться труднее всего. Нельзя ложиться на 45 минут: вы подниметесь с отвратительным самочувствием и настроением. Продолжительность третьей фазы варьируется. В первом цикле за ночь она может продлиться около часа, а затем уменьшаться и даже заменяться четвёртой фазой — стадией быстрого движения глаз, когда к нам приходит большинство сновидений. 

Как правило, наша стратегия ночного отдыха заключается в том, чтобы завести проклятый будильник на определённое время, не обращая внимания на фазы сна. Результатом подобного небрежения, а также банального недосыпа становятся снижение внимания, тупость и прочие радости. (Ежегодно нехватка сна вызывает 100 тыс. ДТП в США. 31% американских водителей хотя бы раз засыпал за рулём.) Этот эффект мы компенсируем употреблением стимуляторов, самым популярным из которых остаётсякофеин. Это помогает, но лишь на несколько часов. Кроме того, кофеин подчиняется закону убывающей эффективности. 

В конце 1990-х появилась чудодейственная, казалось бы, замена кофеину — модафинил. Но чуда не произошло, и вскоре выяснилось, что его действие эквивалентно нескольким чашкам кофе. Хотя модафинил разлагается медленнее и поэтому его можно принимать реже, кофеин остался королём из-за цены и вкуса. К тому же модафинил отпускался только по рецептам. 

В любом случае никакие стимуляторы не способны предотвратить гораздо более тревожный эффект депривации сна. Однажды сотрудники Чикагского университета (США) не давали крысам спать. Большинство скончалось через 21 день. И в прошлом году удалось наконец-то выяснить причину такой реакции. Продержав добровольцев без сна в течение 29 часов, исследователи из Университета Суррея (Великобритания) обнаружили у них повышение уровня белых кровяных клеток, как будто эти люди были ранены. Иными словами, потеря сна отрицательно влияет на способность организма к борьбе с инфекциями. (Кстати, рекорд бодрствования составляет 11 суток.) 

Следует опасаться не только единовременного лишения сна, ибо даже умеренный дефицит, с которым в течение рабочей недели сталкивается большинство людей, накапливается. Анализ 15 исследований, которые охватили 470 тыс. человек старше 25 лет, проведённый специалистами Уорикского университета (Великобритания) показал, что спать меньше пяти часов в сутки — это прямая дорога к повышению риска сердечно-сосудистых заболевания, диабета, инсульта и даже рака. Ни один стимулятор не может заменить сон. 

Но Нэнси Уэзенстен из Военного института Уолтера Рида (США) и её коллеги полагают, что от шестичасового сна можно добиться того же эффекта, что и от восьмичасового, средствами современных технологий.

Учёные уже не первый год размышляют над идеей сжатия сна за счёт извлечения наименее важных его стадий. В 2008 году появились намёки на то, что это фазы самого глубокого сна. Например, препараты, улучшающие этап медленного сна, значительно сокращали у добровольцев усталость и другие побочные эффекты, даже если они спали всего пять часов. К сожалению, испытания пришлось прекратить, когда выяснилось, что препарат вызывал нежелательные психиатрические последствия. 

Г-жа Уэзенстен предлагает вместо этого обратиться к физиотерапевтической стимуляции мозга. Она посвятила жизнь солдатам, от которых порою требуется принять решение за доли секунды. И никому нет дела до того, сколько спал служивый. Поэтому участники боевых действий привыкают отключаться на один–два часа всякий раз, когда выпадает такая возможность. Так вот, как говорит г-жа Уэзенстен, вторую стадию можно сжать всего до трёх минут и проснуться свежим, даже если спал всего ничего. 

Очень часто причиной беспокойного сна становится сознание того, что спать придётся недолго. И если человек будет знать, что он выспится, несмотря ни на что, это станет большим подспорьем. 

Управление перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA) одарило г-жу Берка грантом на решение этой проблемы без лекарств. Результатом стало устройство Somneo — толстая мягкая маска, которая закрывает щёки, уши и бóльшую часть черепа. В районе глаз расположен нагревательный элемент: исследования показали, что потепление лица выступает сигналом ко сну. Тем самым первая фаза сна форсируется и занимает на две минуты меньше. «Пусть это не много, но всё же этого снижения удалось добиться без снотворного, и то хорошо», — говорит г-жа Берка. 

Электроэнцефалограф, встроенный в маску, отслеживает изменения в стадиях сна. Запрограммируйте её на 20 минут, и она начнёт отсчёт только в тот момент, когда вы уснёте. Если вы приближаетесь к третьей фазе, но ясно, что времени на эту стадию вам не хватит, срабатывает будильник. Но забудьте о кошмарном трезвоне: маска даст синий цвет, который будет постепенно светлеть, подавляя тем самым мелатонин, гормон сна. 

ЭЭГ поможет устройству убедиться в том, что вы не проснётесь в самый неподходящий момент, но, к сожалению, Somneo не умеет манипулировать мозговыми волнами, продолжая ваш сон или вводя в более глубокие фазы. Этим займётся техника транскраниальной стимуляции постоянным током, которая предполагает подведение слабого тока к дорсолатеральной префронтальной коре при выравнивании работы мозга в рамках цикла сна и бодрствования. 

Исследователи из Любекского университета (ФРГ) уже показали, что таким образом можно сдвигать фазы сна. Им удалось увеличить стадию медленного сна за счёт коротковолновой «лёгкой» фазы без побочных эффектов. В последующих тестах добровольцы даже продемонстрировали улучшение тех видов памяти, которые кодируются во время медленного сна. Больше никакой разницы с контрольной группой не замечено. 

Более того, та же техника может обратить сон вспять. В последующем исследовании та же группа учёных смогла перевести медленный сон в более лёгкую фазу, характерную для второго этапа. 

Миновать первую и вторую фазы пока не получается. Но тут поможет ещё одна техника — транскраниальная магнитная стимуляция. Она настолько сильна, что неврологам Университета штата Висконсин в Мэдисоне (США) удавалось сразу вызвать глубокий сон. Магнит индуцирует низкочастотные импульсы в соответствующей части мозга. 

Этот метод требует громоздкого оборудования, к тому же некоторые добровольцы испытывали дискомфорт от лежания внутри магнитной машины и не могли заснуть. Но главное — показана сама возможность немедленного глубокого сна, что экономит человеку по крайней мере 20 минут. Вычтем это из каждого цикла (напомним: за ночь мы переживаем их несколько), и получится, что вполне возможно спрессовать восемь часов в шесть без потери эффективности. В год жизнь человека вырастет таким образом на несколько недель. Разве это не удивительно? 

Тут, конечно, следует спросить: насколько безопасны такие технологии при постоянном использовании? И не заставят ли нас работать больше в случае широкого распространения подобных устройств? 

Наверное, пока всё-таки стоит говорить о том, что в первую очередь измученному человечеству надо помочь со здоровым сном, ведь сон, как было неоднократно показано, оказывает огромное влияние на состояние психики и на то, как мы стареем. С этой точки зрения устройства вроде Somneo — то, что доктор прописал. 

 


 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


 

Сетчатка глаза — это не просто посредник между средой и мозгом, не просто набор фоточувствительных элементов, который передаёт в аналитический центр всё, что чувствует. Сетчатка занимается ещё и отчасти «творческой работой»: она анализирует интенсивность света, его направление, определяет, где находится край картинки. Информацию об этих параметрах необходимо зашифровать, «оцифровать», перевести в нервный импульс и отправить по зрительному нерву.

Слой биполярных клеток в сетчатке (фото revoelkel)Слой биполярных клеток в сетчатке (фото revoelkel)Долгое время считалось, что такими кодирующими способностями обладает только один сорт клеток — ганглионарные клетки сетчатки. То есть только они могли сформировать сложный сигнал, перевести информацию с одного языка на другой. Остальные будто бы работали по «аналоговому механизму». Но, как показали опыты исследователей из Тюбингенского университета (Германия), в сетчатке млекопитающих свойством кодировать информацию обладают, кроме ганглионарных клеток, ещё и биполярные.

Аналоговый сигнал обычной биполярной клетки (зелёный) и сигнал «оцифровывающей» биполярной клетки (красный) (рисунок Tom Baden / University of Tübingen).Аналоговый сигнал обычной биполярной клетки (зелёный) и сигнал «оцифровывающей» биполярной клетки (красный) (рисунок Tom Baden / University of Tübingen).Биполярные клетки выполняют функцию посредников: они соединяют фоторецепторы — палочки и колбочки — с ганглионарными клетками. Исследователи записывали сигналы в синапсах биполярных клеток мышей в ответ на световой стимул. Клетки распределились по восьми классам (что также подкрепляется анатомическими и физиологическими наблюдениями). Однако у одного класса клеток реакция на стимул резко отличалась от других. Эти клетки реагировали быстрее всех, их реакции были похожи одна на другую, при этом сигнал, который они посылали, формировался по принципу «всё или ничего». У остальных же биполярных клеток сигнал соответствовал уровню раздражения.

Такая реакция уже наблюдалась, однако до сих пор это считалось редчайшим исключением. На сей раз учёным удалось доказать, что это не нечто из ряда вон, а нормальный способ работы некоторых биполярных клеток. Очевидно, роль сетчатки в восприятии зрительной информации следует немного пересмотреть, поскольку она выполняет больше предварительной аналитической работы, чем считалось.

Статья с результатами исследований вышла в журнале Current Biology.


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Четверг, 20 Декабрь 2012 21:29

Как мозг видит категории

Автор

Когда мы смотрим на какой-то объект, то сразу определяем его свойства. Например, видим спортсменку — и понимаем, что перед нами «человек», «женщина» и, допустим, «наконец, просто красавица». Таких категорий может быть великое множество, а кроме того, объекты и действия могут обладать самым разным набором этих категорий. И учёные давно хотели выяснить, как мозг видит такие обобщённые свойства.

Семантическая карта головного мозга: в левом верхнем углу — часть понятий, близких или неблизких друг другу, внизу — цветовая кодировка карты, справа — развёрнутая карта с учётом цветовой кодировки. (Рисунок авторов работы.)Семантическая карта головного мозга: в левом верхнем углу — часть понятий, близких или неблизких друг другу, внизу — цветовая кодировка карты, справа — развёрнутая карта с учётом цветовой кодировки. (Рисунок авторов работы.)До сих пор считалось, что в мозгу под каждую категорию выделена своя зона, которая возбуждается всякий раз, когда человек видит нечто с этим признаком. Однако исследователи из Калифорнийского университета в Беркли (США) пришли к несколько иному выводу. Они попробовали охватить максимальное число категорий, демонстрируя участникам эксперимента двухчасовой видеоматериал и одновременно наблюдая за активностью их мозга с помощью фМРТ. В результате удалось описать около 30 тысяч участков коры мозга, отвечающих на 1 700 обобщающих признаков.

Затем учёные применили статистический анализ, чтобы понять, как эти участки работают и как соотносятся друг с другом. Оказалось, что мозг оценивает не отдельные признаки, а их соотношение, степень их близости. Это звучит довольно странно, но, например, в паре «спортсмен — человек» мозг «видит» не оба этих понятия по отдельности, а сразу оценивает степень их родства. В то же время никакого родства между «человеком» и «атмосферным феноменом» мозг не замечает. И если попытаться нарисовать мозговую семантическую карту категорий, то на ней вместо отдельных понятий окажутся нанесены отношения между этими понятиями, а активность нейронов будет соответствовать степени родства между ними.

Составленную «семантическую карту» исследователи опубликовали в журнале Neuron. Правда, следует помнить, что карта эта — трёхмерная, и для 2D-развёртки использовалась цветовая кодировка. Кроме того, оказалось, что «карта категорий» захватывает не только зрительную кору, но и другие её участки (например, двигательную кору), которые как будто за анализ зрительной информации не отвечают.

Учёные полагают, что с помощью этой карты, имея на руках данные об активности мозга, можно довольно точно предсказать, что человек видит. Правда, не ясно, отражаются ли на этой схеме индивидуальные особенности. Ведь можно легко представить, что у творческого человека рядом будут находиться такие категории, которые у остальных людей считаются абсолютно неблизкими.


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Мы ориентируемся в пространстве с помощью особой группы нервных клеток, называемых grid-нейронами. Это что-то вроде GPS-систем мозга: когда человек или животное движется, grid-нейроны по очереди возбуждаются, отмечая участки пространства и передавая сигнал в гиппокамп. Особенность grid-нейронов в следующем: они периодически возбуждаются, разбивая пространство на шестиугольные участки, и нейрон, попадая в вершину такого шестиугольника, реагирует импульсом.

Разномасштабные нейронные карты местности и их соотнесённость со «слоями памяти» в гиппокампе (фото авторов работы)Разномасштабные нейронные карты местности и их соотнесённость со «слоями памяти» в гиппокампе (фото авторов работы)Исследователи из Норвежского научно-технического университета обнаружили удивительную черту этих клеток. Оказывается, grid-нейроны собраны в модули, числом не менее четырёх, и каждый из модулей отвечает за один и тот же кусок пространства, но в разном масштабе. Иными словами, карта территории в мозгу складывается в виде «бутерброда» из нескольких карт, от самой общей к наиболее детальной. Если вспомнить о шестиугольной схеме возбуждения нейронов, то получится несколько сеток с гексагональными ячейками, наложенных друг на друга.

Если мы делаем, например, три шага, то нейроны более крупной сетки отреагируют на перемещение, скажем, всего два раза — в начале и в конце пути, в то время как нейроны более частой отзовутся пять, десять, пятнадцать раз. Впрочем, выдумывать цифры тут нет нужды. Оказалось, что масштабы пространственно-нейронных сеток соотносятся друг с другом по определённому математическому закону: бόльшая стека превосходит меньшую на 42% от частоты меньшей. (Эту закономерность особенно оценят поклонники бессмертного «Автостопом по галактике» Адамса, с его легендарным ответом на вопрос о «жизни, смерти и вообще».)

До сих пор такую модульную организацию нервных клеток находили только в тех отделах мозга, которые отвечают за восприятие информации от органов чувств и за моторику. То, что точно так же могут работать клетки, имеющие дело с довольно абстрактной информацией, исследователей весьма удивило. Хотя эксперименты ставились на крысах, авторы работы, опубликованной в Nature, полагают, что таким же образом картографируется пространство и у других млекопитающих, включая человека. Причём модулей может быть гораздо больше четырёх: учёные полагают, что у крыс их около десяти, только пока что не все удалось увидеть экспериментально. Особенность пространственных модулей ещё и в том, что «на глаз», с помощью микроскопа, их различить невозможно: нейроны разных карт перемешаны между собой и иногда входят в несколько разных решёток. То есть можно говорить о функциональных модулях, которые работают отчасти благодаря одним и тем же клеткам.

Исследователи полагают, что такая модульная организация может быть присуща и другим функциям мозга — к примеру, памяти. Grid-нейроны, как было сказано, посылают свои импульсы в гиппокамп, один из главных центров памяти. Можно представить, что и в гиппокампе есть похожие разномасштабные функциональные решётки нейронов, только имеющие дело не с текущим положением индивидуума в пространстве, а с его воспоминаниями.


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Специалисты из Национального центра научных исследований (Франция) утверждают, что в коме мозг человека претерпевает заметные нейрофизиологические изменения, и характер последних может многое рассказать о феномене сознания. Вообще, состояние мозга во время комы давно интригует учёных. По одним данным, это больше похоже на общий наркоз, нежели на сон. Другие опыты демонстрировали явную разницу между полностью вегетативным состоянием и состоянием минимального сознания. Но в большинстве случаев видеть чёткую разницу между мозгом в сознании и без сознания не удавалось. 

Во время комы наше сознание прячется в разобранном виде в запасных информационных «отстойниках» мозга. (Фото Beau Lark.)Во время комы наше сознание прячется в разобранном виде в запасных информационных «отстойниках» мозга. (Фото Beau Lark.)Чтобы всё-таки поймать эту разницу, исследователи провели фМРТ-сканирование мозга у семнадцати пациентов, впавших в кому после остановки сердца. Некоторые из них, чей мозг оставался без кислорода 30–40 минут, впоследствии вернулись в сознание, но больше половины умерли, не выходя из комы. Одновременно для сравнения сканировался мозг двадцати здоровых людей. В результате удалось обнаружить 417 участков мозга, активность которых менялась при погружении в кому. Среди них было 40, которые у здоровых людей работали в содружестве со множеством других зон, то есть они исполняли роль этаких информационных хабов.

Но эти же участки, как пишут исследователи в журнале PNAS, у больных комой молчали, и вместо них начинали работать другие, периферические зоны, которые в обычном состоянии не отличаются большой активностью. Максимальные изменения касались предклинья, которое, как считается, играет важную роль в работе сознания, памяти и т. п. Иными словами, состояние комы сопровождается изменением информационных потоков мозга. Старые информационные диспетчерские перестают работать (очевидно, из-за недостатка кислорода), и импульсам приходится искать новые маршруты.

С одной стороны, есть большое искушение сказать, что наконец-то найдены центры сознания. Мол, если их активировать, то сознание вернётся и человек выйдет из комы. С другой — остаётся загадкой, что происходит в случае самопроизвольного выхода из комы. Конечно, можно предположить, что информационные потоки как-то возвращаются на привычные маршруты, но что их к этому подталкивает? Наконец, исследователи рассматривали только частный случай комы, когда она происходит от продолжительного кислородного голодания мозга. Чтобы описанные в статье зоны мозга действительно стали «центрами сознания», следует удостовериться, что во всех случаях комы изменения в активности касаются одних и те же участков мозга. 


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Нейрон не представляет собой ничего особенного, если он не соединён с другим нейроном через особое межклеточное соединение — синапс. Образование синапсов зависит от множества генов, которые включаются в ответ на определённый раздражитель — к примеру, звуковой или зрительный. То есть, грубо говоря, когда нейрон возбуждается, когда ему нужно передать какую-то информацию по определённому адресу, тогда активируются некие гены и строят синаптический контакт.

Межнейронный синапс; видны пузырьки с нейромедиатором в передающем нейроне. (Фото Dennis Kunkel Microscopy.)Межнейронный синапс; видны пузырьки с нейромедиатором в передающем нейроне. (Фото Dennis Kunkel Microscopy.)Лаборатория профессора Антона Максимова из Института Скриппса (США) давно занимается изучением регуляции таких синаптических генов. Исследователям удалось найти ряд транскрипционных факторов , которые управляют синтезом РНК в зависимости от синаптических потребностей нейронов. Многие из них начинают работу ещё до рождения и отвечают за формирование нейронных цепей в растущем мозгу. Однако некоторые гены молчат до тех пор, пока индивидуум не родится на свет и не получит первую порцию сенсорных раздражителей.

Как именно происходит такое послеродовое пробуждение генов, учёные долгое время не знали. Однако некоторое время назад им пришло в голову заняться белком HDAC4, относящимся к семейству гистоновых деацетилаз класса IIа. Эти белки участвуют в эпигенетической регуляции активности генов, регулируя плотность упаковки ДНК через модификации гистонов . Известно также, что эти ферменты способны переходить в ядро из цитоплазмы и обратно. Исследователи решили посмотреть, как эти белки будут вести себя в нейронах.

Оказалось, что HDAC4 напрямую участвует в регуляции появления синапсов: в ответ на возбуждение нервной клетки белок покидал ДНК и переходил в цитоплазму, что сопровождалось активацией синаптических генов. Свои догадки исследователи подтвердили, получив мышей, у которых HDAC4 был мутирован и не мог покидать ядро. (В статье, опубликованной в Cell , авторы сообщают, что просто «вырубить» этот ген они не могли: HDAC4 необходим, чтобы тормозить апоптоз в нейронах, и без него среди нервных клеток начинается эпидемия самоубийств.) С таким белком у мышей не образовывались синапсы, что отражалось на работе мозга и поведении: животные хуже обучались и плохо помнили выученное. Как замечают учёные, их выводы подтверждаются данными о том, что некоторые формы умственной отсталости у человека как раз сопровождаются мутациями в HDAC4.

Обобщая, можно сказать, что удалось найти эпигенетический переключатель, который отвечает за формирование синапсов в ответ на информационные потребности нейрона. Потенциально этот белок может оказаться в центре внимания врачей как инструмент в лечении самых разных умственных расстройств.

 


 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


 

Как мозг следит за временем? Долго считалось, что для этого есть специальная структура (на эту роль предлагали базальные ганглии или мозжечок), по которой весь остальной мозг «подводит часы». Однако эксперименты нейрофизиологов из Университета Миннесоты (США) показали, что чувство времени в мозгу децентрализовано и что в разных временных процессах, очевидно, задействованы разные нейронные цепи.

Для каждой самостоятельной задачи в нашем мозгу создаются отдельные нейронные часы, которые и следят за ритмом и ходом времени. (Фото ERproductions / Corbis.)Для каждой самостоятельной задачи в нашем мозгу создаются отдельные нейронные часы, которые и следят за ритмом и ходом времени. (Фото ERproductions / Corbis.)В ходе эксперимента исследователи тренировали макак-резусов раз в секунду переводить глаза с одной точки на экране монитора на другую. Никаких временных датчиков у обезьян не было, они могли полагаться только на своё чувство времени. Спустя три месяца макаки научились чётко выдерживать временной интервал, который колебался между 1,003 и 0,973 с.

После этого исследователи попробовали отследить активность сотни нейронов, лежащих в латеральной теменной коре, где находится центр управления движениями глаз. Как учёные пишут в веб-издании PLoS ONE, им удалось зафиксировать затухание активности нейронов в промежутке между движениями глаз. Причём скорость этого затухания соответствовала временному интервалу между движениями: если затухание длилось слишком долго, то обезьяна ждала дольше секунды; если активность нейронов спадала слишком быстро, обезьяна начинала торопиться.

Авторы делают вывод, что в данном случае чувство времени зашифровывается в нейронах, непосредственно отвечающих за слежение. Если учесть, что мы существуем сразу во многих временных шкалах, что мы одновременно выполняем несколько разнородных действий, у каждого из которых свой временной ритм, то можно предположить, что таких нервных цепей, которые следят «за часами», в нашем мозгу довольно много. Такое распределение «временных» обязанностей кажется более эффективным, чем сосредоточение всего времени в одной-единственной структуре. 

Однако остаётся загадкой, как всё-таки в этих нервных цепях создаётся нужный временной ритм, как нейроны понимают, в каком ритме им следует возбуждаться и успокаиваться? В ближайшем будущем исследователи собираются это выяснить, а заодно узнать, как на этот процесс влияют внешние факторы вроде стресса, который, как известно, сильнейшим образом сказывается на нашем ощущении времени.

 


 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


 

Случайные статьи

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Предыдущая Следующая

Для неандертальцев, вероятно, было характерно патрилокальное поселение

25-12-2010 Просмотров:7979 Новости Антропологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Для неандертальцев, вероятно, было характерно патрилокальное поселение

Учёные из Испании и Дании обнаружили свидетельства того, что для неандертальцев была характерна патрилокальность — норма поселения, при которой молодые живут рядом с отцом «мужа». Работа в пещере Sidrón (фото Carles...

Иммунные клетки помогли эволюции человека

11-02-2013 Просмотров:8277 Новости Генетики Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Иммунные клетки помогли эволюции человека

Сотни тысяч лет назад некие генетические адаптации позволили людям выйти из Африки и расселиться по всей земле. Исследователи из Кембриджа (Великобритания) полагают, что и у современных людей можно обнаружить следы...

К 2099 году от арктической тундры почти ничего не останется

19-03-2011 Просмотров:7818 Новости Экологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

К 2099 году от арктической тундры почти ничего не останется

Представьте себе: бесконечная тундра Аляски, Канады, Скандинавии, Восточной Европы и Северной Азии уступает место широколиственным лесам, а ледники Гренландии — тундре. Тундра (фото Julian Calverley / Corbis). А теперь представьте на...

Новые виды жуков открыли новые виды растений

19-01-2011 Просмотров:8652 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Новые виды жуков открыли новые виды растений

Изучив два новых вида жуков с острова Новая Каледония, ученые сделали еще одно открытие — в их пищеварительном тракте они нашли новые виды растений. Два новых вида жуков (Arsipoda geographica и...

Первые результаты миссии «Розетты»

19-11-2014 Просмотров:4614 Новости Астрономии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Первые результаты миссии «Розетты»

На конференции в городе Тусон (штат Аризона, США) члены команды Европейского космического агентства (ЕКА), ответственной за проект исследования кометы Чурюмова-Герасименко, рассказали о некоторых первых полученных данных. Эти данные пока не...

top-iconВверх

© 2009-2018 Мир дикой природы на wwlife.ru. При использование материала, рабочая ссылка на него обязательна.