Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Биологи создали «просветленных» мышей

Американские ученые обнаружили в продолговатом мозге мышей субпопуляцию из 175 нейронов, которая отвечает за баланс между режимами дыхания. Искусственно удалив эти нейроны, им удалось получить животных, которые дышат медленнее, чем собратья, и ведут себя гораздо спокойнее. Статья опубликована в Science.

биологи создали «просветленных» мышей

Людям давно известно, что размеренное и глубокое дыхание может помочь успокоиться, в том числе, во время панических атак. Дыхательные практики применяются как в йоге, так и в медицине, но до сих пор было не вполне понятно, как именно человек успокаивается и что происходит при смене ритмов дыхания.

Регуляцию дыхания обеспечивает дыхательный центр, который располагается в продолговатом мозге и состоит из нескольких частей. Объектом исследования ученых стал комплекс пре-Бётцингера (preBötC), располагающийся в вентролатеральной части продолговатого мозга и состоящий примерно из трех тысяч нейронов в каждой половине мозга. Известно, что его клетки способны задавать дыхательный ритм, а также инициировать начало дыхательного процесса и заставлять организм совершать важные для работы легких вздохи (об этом мы уже рассказывали недавно), воздействуя на моторные нейроны в живом организме и даже в пробирке.

Изучив экспрессию около 19 тысяч генов, взятых из базы данных по мышиным эмбрионам (Euroexpress embryonic day 14.5 mouse hindbrain database), ученые обратили внимание на ген кадгерин-9 (Cdh9), который продемонстрировал в этих нейронах повышенный уровень экспрессии. Выделив нейроны, которые экспрессируют его, с помощью метки mOrange, они разделили их по характеру экспрессии ряда транскрипционных факторов на семь групп. Особый интерес представляла самая большая группа — субпопуляция Cdh9/Dbx1, которая содержала около 175 нейронов в каждой половине мозга. Известно, что при удалении всех клеток, экспрессирующих Dbx1, происходит нарушение дыхательного ритма, что приводит к смерти мыши.

Работая со срезами preBötC, ученым удалось показать, что некоторые из этих нейронов активирутся во время инициации вдоха или непосредственно перед ней. Убедившись, что Cdh9/Dbx1 экспрессируются только в этих клетках, они удалили эту субпопуляцию нейронов из мозга мыши путем селективной абляции с помощью дифтерийного токсина. Несмотря на важность фактора Dbx1, подвергнутые этой процедуре мыши не умерли. Более того, даже спустя год у них не было замечено изменений во времени вдоха и выдоха во всех четырех стандартных режимах дыхания, и остался прежним характер дыхания во сне и при уменьшении или увеличении уровня кислорода в воздухе.

Изменилась, однако, частота смены самих режимов дыхания. Гораздо чаще мыши стали дышать медленно и спокойно. Они стали меньше заниматься исследованием новых территорий и больше — своей шерсткой. Они стали чаще сидеть на месте и реже беспокоиться, хотя сильный стресс по-прежнему мог влиять на них. Электрокортикографический анализ показал, что периоды активной работы мозга у них стали короче, а низковолновая активность (в том числе, дельта-волновая) увеличилась. Это напоминало изменения, происходящие при удалении клеток голубого пятна (locus coeruleus или LC), ответственного за стресс, возбуждение и переход между сном и бодрствованием. Выяснилось, что при введении меток в LC, они вскоре оказываются в нейронах субпопуляции Cdh9/Dbx1, и это происходит селективно — меток, введенных в соседние относительно LC локусы, там не появляется. После этого ученые убедились, что можно и выключать Cdh9/Dbx1 с помощью вирусных препаратов через LC, вновь добиваясь увеличения периодов спокойного дыхания и снижения активности мозга.



биологи создали «просветленных» мышей
Нейронный путь «пранаяма» в мозге мыши

Ученые полагают, что субпопуляция нейронов Cdh9/Dbx1 служит связующим звеном между центром стресса и остальным мозгом, и ответственна за переходы от возбужденного дыхания к спокойному. Если ситуация стрессовая или необходима повышенная активность мозга, дыхание должно участиться, а когда настает время успокоиться, оно должно, наоборот, замедлиться. Это работает и в обратную сторону — если, например, при волнении начинать размеренно и ровно дышать, это позволит быстрее придти в себя; напротив, если начать дышать очень резко, то можно в некоторых случаях вызвать у себя паническую атаку. Авторы статьи называют описанный нейронный путь «пранаяма» (в йоге этим словом называют управление так называемой «жизненной энергией» с помощью дыхательных упражнений).

Раньше мы уже рассказывали, как уровень тревожности у мышей уменьшали с помощью имитирования медитации. Новые данные, касающиеся работы дыхательного центра, могут помочь в разработках лекарственных средств и дыхательных методик для борьбы с тревожными расстройствами, паническими атаками и даже синдромом внезапной детской смерти, который, по некоторым гипотезам, связан с неправильной реакцией центров стресса на нехватку кислорода.

Автор: Анна Казнадзей

Ссылка на источник

Tags: исследования, мозг, нейробиология, стресс, физиология
Subscribe

Posts from This Journal “нейробиология” Tag

Buy for 20 tokens
Глядя на своих детей, каждый из нас рад и спокоен, когда они здоровы, когда смеются, бегают, играют. Когда им не больно. Но есть те, кто видит боль своих детей каждый день, боится отвести глаза, чтобы не потерять своего ребенка, борется за его жизнь. Ирина и Николай Османовы просят Вас о…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments