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


Новости Нейробиологии (45)

Учёные проанализировали молекулярно-генетические отличия мозга человека от мозга обезьян.

Хотя у шимпанзе мозг в два раза меньше, чем у человека, учёные полагают, что главные отличия нашего мозга от обезьяньего — качественные, а не количественные (фото Bettmann / Corbis)Хотя у шимпанзе мозг в два раза меньше, чем у человека, учёные полагают, что главные отличия нашего мозга от обезьяньего — качественные, а не количественные (фото Bettmann / Corbis)Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) сумели подтвердить гипотезу о том, что развитие мозга приматов не столько увеличивало его, сколько усложняло его архитектуру. Учёные использовали образцы, взятые у человека, шимпанзе и макаки-резус из трёх зон: лобных долей, гиппокампа и полосатого тела. (В будущем авторы работы собираются повторить исследования с другими участками мозга.) Сравнивали, однако, не саму нервную ткань, а активность генов, которую оценивали по спектру мРНК.

Как пишут исследователи в статье, опубликованной в журнале Neuron , наибольшие различия были найдены в лобных долях, наименьшие — в древнем полосатом теле. У человека, по сравнению с обезьянами, во много раз усложнилась схема генетической активности в нейронах лобных долей. И в первую очередь это касается генов, отвечающих за синаптическую пластичность , которая лежит в основе обучаемости и вообще высших когнитивных функций.

Особенное внимание исследователей привлёк ген CLOCK, который считается главным регулятором циркадного ритма, а нарушения в его работе сопутствуют психоневрологическим болезням вроде биполярного расстройства . По-видимому, у CLOCK есть дополнительные функции, не связанные с суточным ритмом, — учёные полагают, что CLOCK организует работу разных генетических комплексов, в том числе тех, что обеспечивают наше отличие от остальных приматов.

Также по сравнению с обезьянами у человека более тесно взаимодействуют гены, управляемые FOXP1 и FOXP2. Об этой паре обычно вспоминают, когда речь заходит о способности говорить и понимать чужую речь.

Гены, отвечающие за размер мозга, в поле зрения исследователей не попали. То есть эволюционный скачок от обезьяны к человеку произошёл, очевидно, за счёт усложнения молекулярных взаимодействий между генами, с помощью изменений в активности генов-операторов, которые этими взаимодействиями управляют. А уж молекулярно-генетические изменения повлекли за собой перестройки в архитектуре.

Но совсем сбрасывать со счетов изменения в объёме мозга нельзя: всё-таки у шимпанзе он в два раза меньше, чем у человека. Но при этом учёные делают вывод, что главные отличия человеческого мозга от обезьяньего относятся всё же к характеристикам качественным, а не количественным.


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


 

Исследователи выяснили, что нейроны головного мозга взаимодействуют между собой легче и надёжнее, если они входят в группы по 40–50 клеток.

Нейронная сеть (фото Eran Lahav) Нейронная сеть (фото Eran Lahav)Среди исследователей головного мозга бытует мнение, что он похож на пластилин: мол, он такой же мягкий и пластичный и так же легко принимает любую форму, а его нейроны свободны соединяются с чем угодно и как угодно. А вот Генри Маркрем из Швейцарского федерального института в Лозанне предлагает другое сравнение: мозг — это конструктор «Лего». Вы можете «конструировать» что угодно, но только из элементарных нейронных комплексов-«кирпичиков».

Г-н Маркрем и его команда разработали метод одновременного «прослушивания» электрической активности сразу нескольких отдельных нейронов в мозгу с использованием сверхтонких игл. На двухнедельных крысах было поставлено свыше 200 экспериментов, и в каждом случае авторы записывали «переговоры» внутри группы из 12 нейронов. Для этого они возбуждали импульсом извне один нейрон и следили за откликами его соседей, чтобы построить карту соединений между клетками.

Если бы мозг был похож на «пластилин», то каждый нейрон имел бы равные шансы на установление связи с любым другим нейроном. Но это не так. Оказалось, что для двух нейронов вероятность передать сигнал друг другу (а также прочность установившегося «медиамоста») прямо пропорциональна числу их общих соседей. Учёные смоделировали на компьютере систему из 2 000 нейронов и воспроизвели на ней свой эксперимент на крысах. Результаты получились те же.

Согласно сформулированному «правилу соседей», удалось определить функциональную группу нейронов в 40–50 клеток. Эти 40–50 нейронов и образуют элементарный мозговой «Лего-кирпич».

Отчёт об исследовании опубликован в журнале PNAS.

«Характер взаимодействия этих элементарных структур между собой индивидуален, поэтому люди воспринимают одни и те же вещи, но запоминают по-разному», — поясняет Генри Маркрем. По словам учёного, комбинация таких структур может представлять собой тот нервный «носитель», на который в течение всей жизни записывается информация. 


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Нейроны не могут самостоятельно оформить текущие переживания в долгую память. На помощь им приходят астроциты, которые снабжают нейроны дополнительным источником энергии.

Нейроны головного мозгаНейроны головного мозгаНейрофизиологи прояснили важный этап формирования в мозге долговременной памяти. Оказывается, чтобы информация о событии перешла из кратковременного отпечатка в длительное хранилище, нейронам необходим лактат – соль молочной кислоты. А получают его нейроны из соседних глиальных клеток, которые за свою звездообразную форму получили название астроцитов. Долгое время считали, что их единственная роль состоит в поддержании формы мозговой ткани, создании окружающей среды для нейронов. Потом узнали, что они играют важную роль в метаболизме нервных клеток. А в последнее время стало понятно, что астроциты участвуют в информационных процессах мозга.

Доказательство на крысах

Кристина Альберини (Cristina Alberini) и ее коллеги из медицинского факультета (Mount Sinai School of Medicine) Нью-Йорского университета показали на крысах роль лактата в памяти. Лабораторных грызунов обучали избегать камеры: в ней животные получали разряд электрического тока через решетчатый пол. Известно, что память об опасной камере хранится в мозге в течение нескольких недель, и крыса избегает заходить в помещение.

Ученые показали, что через некоторое время после обучения в пространстве вокруг нейронов гиппокампа крысы почти в два раза возрастает содержание лактата. Для этого биологи использовали метод прижизненного микродиализа (в область гиппокампа вживляют миниатюрную стеклянную канюлю и периодически исследуют ее содержимое).

Без лактата память короткая

Лактат поступает в нейроны из астроцитов, в которых он образуется как продукт расщепления гликогена. Это анаэробный (бескислородный) путь получения энергии. Он хорошо знаком людям, которые связаны с физическим трудом, а также спортсменам. Недостаток кислорода в крови приводит к избытку в мышечной ткани молочной кислоты, что вызывает порой довольно сильную боль.

Через клеточную мембрану лактат проходит с помощью специальных транспортных белков. В нейронах лактат служит источником энергии, окисляясь до пирувата.

Если перекрыть транспорт лактата из астроцитов в нейроны, то у крыс развивается амнезия. Чтобы подтвердить это экспериментально, ученые или блокировали расщепление гликогена, или удаляли из игры белки-транспортеры. Сразу после обучения крысы помнили об опасной камере, а через сутки – забывали. Следовательно, кратковременная память от блокировки не страдает, но в долговременную форму не переходит. Амнезия обратима: если лактат ввести непосредственно в мозг, то крысы вспоминают про опасность и избегают камеры с током. Интересно, что «кормление» нейронов глюкозой или другими источниками энергии к такому впечатляющему эффекту, как «кормление» их лактатом, не приводит.

Кратковременная и долговременная память различаются по своим механизмам, пишут авторы статьи в журнале Cell. Первая обеспечивается уже синтезированными белками и не требует специальной работы генов. А для долговременной памяти нужна активация сначала группы ранних генов, затем поздних генов и, в конечном счете, синтез новых белков. Все это требуется для изменения работы синапсов. В общем, долговременная память — очень энергозатратный процесс.

Средство для усиления синапсов

Измеряя электрическую активность нейронов гиппокампа, ученые обнаружили, что лишение клеток лактата делает невозможным так называемую длительную потенциацию – усиление синаптической передачи. По общепринятому мнению, именно усиление лежит в основе синаптической пластичности и долговременной памяти. Перестройка синапсов происходит только в присутствии лактата. Конечно, клеткам мозга необходимы кислород и глюкоза (на изменении потребления того и другого основаны современные методы функционального сканирования мозга). Но чтобы память закрепилась надолго, этого недостаточно, нужен еще и лактат. Кстати, ученые предполагают, что лактат используется не только как источник энергии, но и для координации нейронов и астроцитов между собой.

«Это неизвестный ранее механизм формирования долговременной памяти», — говорит Кристина Альберини. Она подчеркивает, что долговременная память – результат согласованной работы нейронов, астроцитов, а, возможно, и других клеток нервной ткани. Открытие важно не только для понимания работы мозга, но и для борьбы с нейродегенеративными заболеваниями и с возрастным ослаблением памяти. Ученые предполагают, что снижение лактатного транспорта – один из факторов, ведущих к гибели нейронов. Открывается новый путь для поиска лекарств. Впрочем, тропинка узкая — избыток лактата в мозге также ведет к патологии.


Источник: Infox.ru


 

Страница 4 из 4

Случайные статьи

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

Белые медведи скрещиваются с бурыми

18-12-2010 Просмотров:9509 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Белые медведи скрещиваются с бурыми

Из-за таяния льдов гены белых медведей растворяются в популяции бурых медведей гризли. Полярный медведь с признаками гибридизации В 2006 году охотники убили необыкновенного арктического медведя – белого с коричневыми пятнами....

Утконосые динозавры носили петушиный гребень

18-12-2013 Просмотров:6642 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Утконосые динозавры носили петушиный гребень

Клюв, как у утки, и гребень, как у петуха. Кто бы это мог быть? Конечно, динозавр! Австралийский палеонтолог Фил Белл нашел в Канаде уникальные по сохранности остатки гадрозавра Edmontosaurus regalis,...

Климатологи ломают голову над происхождением жизни на Земле

06-10-2013 Просмотров:6267 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Климатологи ломают голову над происхождением жизни на Земле

В последнем номере журнала Science была опубликована статья о развитии жизни на нашей планете во времена молодого Солнца. Земля во времена архейского эонаУченые из CRPG-CNRS University of Lorraine и университета Манчестера опровергли...

Химическое оружие придумали... муравьи

14-06-2011 Просмотров:8735 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Химическое оружие придумали... муравьи

Недавно американские ученые выяснили, каким образом местные виды муравьев борются с наглым захватчиком, аргентинским муравьем. Нашествие этого вредителя из Южной Америки не могут остановить даже люди. А вот муравьям это...

Землетрясения создают золотые жилы в одно мгновение

18-03-2013 Просмотров:9057 Новости Геологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Землетрясения создают золотые жилы в одно мгновение

Давно известно, что золотые жилы формируются в минеральных отложениях горячих жидкостей, проходящих через глубокие трещины в земной коре. По новым данным, этот процесс может протекать практически мгновенно — возможно, в...

top-iconВверх

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