August 16th, 2017

Боковой амиотрофический склероз вылечили на уровне клеток

Молекулярные биологи из Университета Калифорнии в Сан Диего (США) на основе технологии CRISPR/Cas9 разработали метод устранения транскрипов «паразитной» РНК. Накопление такой РНК связано с развитием множества тяжелых заболеваний, таких как боковой амиотрофический склероз, миотоническая дистрофия мышц, болезнь Хантигтона и т.д. Ученым удалось испытать новый метод пока только на отдельных клеточных линиях, однако результаты исследований выглядят достаточно перспективно с точки зрения терапии этих до сих пор неизлечимых заболеваний. Статья исследователей опубликована в журнале Cell.

Боковой амиотрофический склероз вылечили на уровне клеток

Микросателлиты — это участки генома, представляющие собой множественные повторы коротких (менее 9 букв) нуклеотидных «фраз», вроде (CTG)n, (CCTG)n и т.д.. Они составляют значительную часть всего генома человека и часто рассматриваются в качестве так называемой мусорной, то есть не выполняющей никаких осмысленных функций ДНК. Подобные повторы встречаются как вне, так и внутри генов (прежде всего в некодирующих участках, интронах), они имеют тенденцию быстро изменяться (увеличиваться или уменьшаться) от поколения к поколению, что, например, используется в генетике для установления родства между близкими индивидами.

Экспансию таких последовательностей, если они находятся внутри генов, медики связывают с развитием нескольких тяжелых заболеваний. По-видимому, увеличение числа повторов в ДНК вредно не само по себе, а как причина неправильного созревания (сплайсинга) матричной РНК этих генов. Развитие заболевания обычно сопровождается накоплением в ядре точечных агрегатов РНК c этими «мусорными» последовательностями. Иногда такая РНК даже транслируется в белки, что приводит к накоплению нерастворимых белковых агрегатов и приводит к гибели клеток. На уровне организма это выглядит как необратимая дистрофия мышц, отмирание периферических нейронов и так далее.

Read more...Collapse )

Ссылка на источник

Buy for 30 tokens
Вчера многие СМИ проводили опрос и, что характерно, большинство людей до сих пор считают себя жертвами перестройки Михаила Сергеевича Горбачёва. А что в действительности принесла нам Перестройка? Давайте разберемся. Вот вам лично мой опыт жизни в СССР Я родился в 1980 году и уже с 2,5 лет…

Морские змеи потемнели от грязи

Темный пигмент меланин помогает морским змеям избавляться от вредных веществ, поступающих в организм из загрязненной воды.



Морские змеи потемнели от грязи
Змея Emydocephalus annulatus, полосатая вариация

Морские змеи Emydocephalus annulatus, обитающие вблизи берегов Австралии и островов Океании, раскрашены в белые и темные полосы. Но некоторое время назад Ричард Шайн (Richard Shine) из Сиднейского университета, уже довольно давно занимающийся морскими змеями, заметил, что особи E. annulatus из разных популяций довольно сильно различаются по окраске: некоторые носят привычный черно-белый полосатый узор, но есть и такие, у которых белый остался только в виде отдельных пятен на коже, наконец, бывают змеи, полностью окрашенные в черный цвет.



Морские змеи потемнели от грязи
Змея Emydocephalus annulatus, черная «индустриальная» вариация

Несколько лет назад Шайну и его коллегам попалась статья про парижских голубей, у которых более темное оперение указывало на загрязнение среды: в темных перьях накапливался цинк и другие элементы, которые можно найти в выбросах промышленных предприятий. Сама собой напрашивалась мысль, что и змеи темнеют по той же причине.

Исследователи сравнили раскраску 1 400 змей с местом их обитания. Все змеи жили либо рядом с Австралией, либо рядом с островом Новая Каледония, но некоторые обитали в районах, где на берегу было много промышленных предприятий, а некоторые – где таких предприятий было мало.

Гипотеза полностью подтвердилась: «индустриальные» особи обычно оказывались сплошь черными, тогда как среди «неиндустриальных» змей черных было совсем мало. В статье в Current Biology говорится, что в сброшенной коже черных «индустриальных» E. annulatus было больше мышьяка, цинка и прочих загрязняющих веществ.

Темный цвет кожи у змей, как и других животных, обусловлен пигментом меланином. Очевидно, меланин каким-то образом связывает загрязняющие вещества, так что кожа превращается в склад промышленных отходов. (Кстати, у полосатых змей в черных полосках загрязняющих веществ тоже было больше, чем в белых полосах.)

Для змей это не очень большая проблема – «грязную» кожу они могут сбросить при линьке. Но чем больше промышленной грязи вокруг, тем больше нужно меланина, так что в водах рядом с индустриальными районами преимущество получили змеи с темной окраской. Авторы работы также отмечают, что темные змеи чаще меняют кожу, что понятно – чем больше грязи в среде, тем чаще приходится от нее избавляться. Похожую закономерность удалось обнаружить и с двумя другим морскими змеями из рода плоскохвостов, или морских крайтов.

В учебниках биологии, в разделе про естественный отбор и эволюцию, можно встретить рассказ про берёзовых пядениц – эти бабочки с бело-сероватой окраской, живущие в Европе и Северной Америки, во второй половине XIX века вдруг резко потемнели. Но окраску сменили не все популяции, а лишь те, которые обитали рядом с городами: копоть и сажа от промышленных центров оседали на деревьях, с которых исчезали лишайники, так что светлая пестрая окраска бабочек уже не маскировала их от врагов. Чтобы снова стать незаметными, пяденицам пришлось потемнеть – точнее, естественный отбор благоприятствовал особям с темной окраской – и это стало классическим примером так называемого индустриального меланизма.

Очевидно, с морскими змеями мы тоже имеем дело с индустриальным меланизмом, хотя для змей проблема состоит не в том, чтобы стать незаметными, а чтобы избавиться от накопленных вредных веществ. Правда, некоторые специалисты полагают, что рептилии могли почернеть под действием других факторов, например, из-за изменения температуры – ведь известно, что в более холодных районах обитают более темноокрашенные змеи.

Однако, по словам авторов работы, такая закономерность работает для наземных змей; у морских же видов связь между температурой и окраской на столь однозначна. Так что, очевидно, в данном случае почерневшие морские змеи указывают на то, что что-то не так с водоохранными мероприятиями на берегу.

Автор: Кирилл Стасевич

Ссылка на источник

Биофизики нашли способ точного моделирования тканей

Американские биофизики нашли способ точного моделирования тканей, который поможет выращивать искусственные ткани и органы, сообщается в статье, опубликованной в журнале Technology.

биофизики нашли способ точного моделирования тканей

Объединив биоинженерию костной ткани, микрокомпьютерную томографию и другие методы, авторы работы создали реалистичную модель белкового матрикса для выращивания клеток ткани. Понимание взаимосвязи между параметрами биоинженерии и условиями выращивания необходимо для применения регенеративной медицины в больничных условиях. Хотя попытки создания искусственных тканей уже предпринимались, они были ограничены упрощенными предположениями, в том числе идеализированной формой белкового матрикса для культивирования клеток.

«Принимая во внимание преимущества точной пространственно-временной информации, получаемой с помощью микрокомпьютерной томографии высокого разрешения, предложенный подход открывает путь к компьютеризованной биоинженерии тканей, которая обычно основана на виртуальном проектировании матрикса и почти или совсем не имеет экспериментальной проверки», — отметил один из авторов работы, специалист из Технологического института Нью-Джерси Роман Воронов.

Хотя результаты данного исследования служат лишь подтверждением идеи, применение предложенной технологии не ограничено размерами образца, а вычисления по алгоритму можно проводить параллельно, что важно при обработке большого объема данных.

Ссылка на источник

Свиней для пересадки органов избавили от вирусов при помощи CRISPR-Cas9

Исследователи из американской биотехнологической компании eGenesis клонировали поросят с модифицированным геномом, у которых инактивирован специфический эндогенный вирус свиней (PERV). Генно-модифицированных свиней компания создает, чтобы в дальнейшем использовать их как доноров органов для людей. Научная статья с описанием технологии опубликована в журнале Science, там же можно ознакомиться с заметкой с комментариями исследователей.

свиней для пересадки органов избавили от вирусов

С каждым годом число пациентов, для лечения которых требуется пересадка органов, возрастает. При этом количество органов, доступных для пересадки, сильно ограничено, так как обычно их получают посмертно от только что погибших людей. Решить проблему доступности донорских органов могла бы ксенотрансплантация, то есть использование для пересадки органов других животных, например, обезьян или свиней. Врачам известно, что свиные органы совпадают по размеру и функциям с человеческими и хорошо подходят для трансплантации. Однако их использование в клинике пока невозможно по двум причинам — иммунная несовместимость и присутствие в клетках свиней специфического ретровируса.

Read more...Collapse )

Ссылка на источник

Возрастной коннектом: учёные выяснят, как изменяется мозг с возрастом

С годами все мы теряем ткани нашего «мыслительного органа». И учёные давно пытаются узнать, насколько эта потеря влияет на нашу способность запоминать и соображать. Для этого они запустили большое исследование, о котором можно подробнее узнать здесь, а также зарегистрироваться и принять участие.

Внимательно рассмотрите результаты сканирования мозга на картинке ниже. Скорее всего, первое, что бросится вам в глаза – желудочки, похожие на бабочку в центре. Вернее, разница между ними: на картинке с надписью «старый» они гораздо темнее, чем на той, где написано «молодой».

Это снимки мозга 38-летнего и 73-летнего пациентов. В местах, где видно тёмные участки, спинномозговая жидкость заполняет пустоты, появившиеся при «усыхании» стареющего мозга.



возрастной коннектом
Мозг 38-летнего – слева, 73-летнего – справа

«Почему некоторым людям удается оставаться сообразительными, и каковы факторы, которые могут это предсказать? Возможно, они лучше, эффективнее используют клетки своего мозга? У них более богатая сеть нейронов? Мы, честно говоря, не имеем понятия», – говорит Сьюзен Букхеймер, профессор когнитивных нейронаук в Калифорнийском университете.

Сьюзен, её коллеги из Калифорнийского университета (UCLA) и еще трёх площадок в США надеются помочь учёным ответить на эти вопросы, создав массовые и публичные базы данных. В течение ближайших двух лет каждая из баз будет сканировать мозг 300 здоровых людей в возрасте от 35 до 100 лет, собирать данные о когнитивных способностях и другие показатели: например, артериальное давление, уровень гормонов и индекс массы тела. Спустя два года они снова сделают снимки тех же участников, чтобы оценить изменения.

Проект, запущенный этой весной, называется Lifespan Human Connectome Project Aging (HCP-A). Он задействует более 1500 человек от 36 до 100+ лет. Это продолжение проекта Коннектом человека  (Human Connectome Project) с участием более чем 1100 здоровых молодых людей в возрасте от 22 до 35.

База изображений включит в себя обычные МРТ-снимки, на которых отображена структура головного мозга; МРТ на основе «диффузионной визуализации», красочно изображающие белое вещество мозга; а также функциональную магнитно-резонансную томографию, которая мониторит активность мозга, основываясь на кровотоке.

Букхеймер также настояла на том, чтобы включить исследование менопаузы. У многих женщин проблемы с памятью появляются именно в этом периоде, и женщины становятся более подверженными болезни Альцгеймера. Это свидетельствует о возможной связи между ней и уровнем эстрогена. Так что это исследование станет одной из первых попыток систематически изучить влияние климакса на мозг.

Текст: Любовь Пушкарская

Ссылка на источник

Открыт путь к быстродействующим антидепрессантам?

Для людей, страдающих депрессией, даже день без эффекта от лечения может показаться вечностью. Исследование, опубликованное в печатной версии журнала Neuron,  раскрывает, почему начало действия наиболее часто назначаемых антидепрессантов растягивается до шести недель и более. Эта информация поможет создать более быстродействующие и эффективные препараты.

открыт путь к быстродействующим антидепрессантам

Наиболее распространённые антидепрессанты сейчас – это селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС или SSRI), например, Прозак и Золофт. Они блокируют обратное поглощение этого нейромедиатора в клетки после их выделения в синаптическую щель, приводя тем самым к увеличению его количества и удлинению времени действия на рецепторы постсинаптической мембраны.

СИОЗС использовались для лечения депрессии на протяжении десятилетий, но то, как конкретно они работают, оставалось неясным. Другой вопрос заключался в том, почему их поведенческие эффекты откладывались на недели или даже месяцы, несмотря на подтверждаемое немедленное фармакологическое воздействие.

Чтобы это выяснить, лаборатория нобелевского лауреата Пола Грингарда (Paul Greengard) из Университета Рокфеллера в Нью-Йорке объединилась с Адриеном Пейрахе (Adrien Peyrache), исследователем Монреальского неврологического института и больницы Университета Макгилла.

Несколько лет назад лаборатория Грингарда установила, что белок, называемый p11, играет ключевую роль в депрессивном поведении. Он сильно экспрессируется в одном конкретном подклассе нейронов гиппокампа – холецистокининовых клетках (CCK). Эта маленькая область играет ключевую роль в балансе возбуждения и торможения всей сети, и в их мембране гораздо больше рецепторов серотонина, чем у других нейронов гиппокампа. Поэтому первый автор работы, Люциан Медрихан (Lucian Medrihan), предположил, что изучение CCK может помочь узнать немного больше о том, как работают СИОЗС.



открыт путь к быстродействующим антидепрессантам
CCK-нейроны (красный) в зубчатой извилине гиппокампа мыши. Клетки продуцируют белок p11 (зеленый), который необходим для действия SSRI

Исследователи обнаружили, что серотонин обычно ингибирует нейроны CCK, что приводит к хорошо сбалансированной активности в гиппокампе. Искусственное же ингибирование CCK приводит к тому же эффекту, что и группа СИОЗС, давая основания полагать, что эти клетки могут стать многообещающей мишенью для разработки быстродействующих антидепрессантов.

Кроме того, авторы чётко показали, что кратковременное и продолжительное лечение СИОЗС имеет совершенно разные последствия. В зависимости от длительности терапии серотонин активирует различные рецепторы, и чем дольше осуществляется действие лекарства, тем значительнее реорганизуется общая нейронная активность.

Текст: Анна Хоружая

Ссылка на источник

Брак помогает людям с диабетом не толстеть

У одиноких людей с диабетом 2 типа шансы на лишний вес и ожирение вдвое выше, чем у женатых, выяснили японские ученые.

брак помогает людям с диабетом не толстеть

Результаты исследования, проведенного специалистами из Университета Иокогамы под руководством Йосинобу Кондо (Yoshinobu Kondo), были представлены на проходящей в Мюнхене ежегодной конференции Европейской ассоциации по изучению диабета.

К участию в исследовании было привлечено 270 пациентов с диабетом 2 типа, средний возраст которых составлял 65 лет. 180 участников исследования состояли в браке, а остальные были одинокими. Сравнив такие показатели, как индекс массы тела и процент жировой ткани, ученые установили, что для женатой группы шансы на лишний вес или ожирение на 50% ниже, чем для одинокой. У состоящих в браке также оказался в среднем ниже процент содержания жировой ткани в организме, чем у одиноких людей — 18,9 килограммов и 23,5 килограммов соответственно.

Кроме того, как показал анализ полученных данных, у женатых мужчин вероятность развития метаболического синдрома (нарушения обмена веществ, связанного с повышенным артериальным давлением, высоким риском диабета 2 типа и лишним весом) на 58% ниже, чем у неженатых. У женщин такой зависимости обнаружено не было.

Исследователи предполагают, что состоящим в браке помогает не набирать лишний вес та поддержка, которую им оказывают муж или жена.

Ранее ученые из Калифорнийского института по профилактике рака выяснили, что брак продлевает жизнь пациентов с онкологическими заболеваниями.

Ссылка на источник

Сделай доброе дело и станешь счастливее

Исследователи из Германии, Швейцарии и США нашли связь между щедрыми поступками и счастьем. Оказалось, во время совершения альтруистических поступков мозговая активность меняется, что и приводит к приятным ощущениям. Как это происходит, в подробностях учёные описали на страницах журнала Nature Communications.

сделай доброе дело и станешь счастливее

«Мы всегда знали, что щедрость делает человека более счастливым. Загадкой оставалось то, как это работает на уровне мозга. Я считаю, что наше исследование поможет разгадать механизм описанного явления», — комментирует работу один из авторов, Торстен Кант (Thorsten Kahnt)

В эксперименте учёные задействовали 50 добровольцев, которые в течение 4 недель получали по 25 швейцарских франков каждые семь дней. Далее участников поделили на две группы – контрольную и опытную. Контрольная группа людей должна была тратить деньги на самих себя, а опытная совершала покупки для других людей.

Следующим этапом стало исследование активности мозга при помощи фМРТ во время специального теста. В нём добровольцам представлялись ситуации, в которых они принимали решения на пользу себе или другим. Интересно, что условия эксперимента и результаты теста имели корреляцию: люди, которые тратили деньги более щедро, в тесте выбирали более альтруистический вариант ответа по сравнению с группой контроля. Также они субъективно ощущали себя намного счастливее.

Мозговая активность добровольцев при каждом действии и ощущении отражалась в результатах фМРТ. Наиболее щедрые участники имели повышенную активность в височно-теменном узле – области, которая отвечает за сбор информации от других участков мозга и играет роль в социальном познании и эмпатии. Также у великодушных испытуемых хорошо была выражена связь между височно-теменным узлом и вентральным стриатумом, частью полосатого тела. В этой области происходит схождение импульсов мотивации и эмоционального подкрепления, что и обеспечивает организм ощущением счастья и удовлетворения.

Авторы считают, что их открытие принесёт пользу не только наукам о мозге. Разгаданная связь между альтруизмом и чувством счастья может найти применение для деятелей в экономической, политической и, конечно, медицинской сферах.

Текст: Екатерина Заикина

Ссылка на источник

Кофеин поможет быстро выйти из наркоза

Исследование, проведённое в США, показало, что кофеин помогает быстрее прийти в сознание после наркоза. Причём, стимулятор, который ежедневно используют около 90 процентов взрослых людей, изменяет физиологические функции по двум разным биохимическим путям. Статья об этом опубликована в Journal of Neurophysiology.



кофеин поможет быстро выйти из наркоза
Кофеин

Кофеин (подробнее о нём – в нашей статье из цикла «нейромолекулы) работает в двух разных направлениях. Во-первых, он повышает уровень содержания в клетках циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) – соединения, которое регулирует их метаболическую активность. Во-вторых, кофеин действует как антагонист аденозиновых рецепторов. Аденозин, связываясь с рецепторами на поверхности клеток, снижает интенсивность внутриклеточного обмена и, таким образом, приводит к сонливости, а его антагонист кофеин, блокируя рецепторные комплексы, на какое-то время не даёт веществу оказывать на клетки тормозное действие.

В течение часа взрослые крысы находились под действием 3-процентного изофлурана, который имитировал условия краткосрочной хирургической операции. Последние 10 минут эксперимента животные получали инъекцию либо кофеина в разных концентрациях, либо просто солевого раствора (контрольная группа). «Кофеиновая» группа отходила от общей анестезии быстрее, чем контрольная, а время пробуждения сокращалось более чем на 55 процентов, исходя из максимальной дозировки.

Чтобы точно определить, как кофеин ускоряет выход из наркоза, исследователи провели дополнительные исследования, подвергая крыс действию другого антагониста аденозина – преладенанта – и форсколина, вещества, которое содержится в представителях семейства мяты и подобно кофеину повышает уровень цАМФ в клетке. Они сокращали время пробуждения, но всё же по действию значительно уступали кофеину, который обладал сразу «двойным» эффектом.

Эти результаты свидетельствуют о том, что, по словам исследователей, некоторое ускоряющее действие кофеина, скорее всего, опосредовано блоком аденозиновых рецепторов, но большую часть эффекта объясняет именно повышение цАМФ.

Текст: Анна Хоружая

Ссылка на источник

В мозге нашли барьер от галлюцинаций

Несколько нервных центров в мозге согласовывают между собой объективные данные от органов чувств с нашей богатой психической жизнью.



в мозге нашли барьер от галлюцинаций
Склонность слышать то, чего нет – признак не в меру богатого внутреннего мира

Наверно, не стоит лишний раз объяснять, что наша психика – отнюдь не ровное зеркало, в котором внешний мир отражается как есть, без искажений. Даже вполне нормальный, здоровый человек обычно чего-то не замечает, к чему-то не прислушивается, а иногда ему порой кажется что-то, чего на самом деле нет.

Один из первых экспериментов, который показал, что даже простые органы чувств могут нас обманывать, был поставлен в Йеле еще в 1890 году: человеку несколько раз показывали какую-то картинку вместе с определенным звуком, и потом, когда звук выключали, человеку все равно казалось, что он что-то слышит, пока картинка была у него перед глазами.

Разумеется, когда мы говорим, что нас обманывают органы чувств, нужно понимать, что сами органы чувств тут ни при чем. Наши собственные мысли, ожидания и переживания влияют на восприятие, заставляя подчас видеть и слышать то, чего нет. Многие и без всяких экспериментов знают это по себе: когда очень ждешь какого-нибудь важного телефонного звонка, звук телефона начинает мерещиться буквально поминутно. Иными словами, наше восприятие складывается из информации, которую мы получаем от глаз, ушей, осязательных рецепторов и т. д., и наших же ожиданий относительно конкретной ситуации. Ожидания же могут быть подчас настолько велики, что приводят к натуральным галлюцинациям.

Исследователи из Йельского университета решили узнать, какая область мозга отвечает у нас за чувство реальности, и воспроизвели эксперимент, который более ста лет назад поставили их коллеги: человеку показывали некое изображение, и одновременно он слышал звук определенной длительности и определенной частоты. Картинку показывали много раз, и участников эксперимента просили нажимать на специальную кнопку, если они заметят, что звук, сопровождающий картинку, изменился: стал сильнее, или слабее, или вообще исчез. Причем саму кнопку нужно было давить сильнее или слабее в зависимости от того, насколько ты уверен в собственных ощущениях.

В опытах участвовали как вполне здоровые люди, так и больные с психозами, причем некоторые из психотиков страдали от слуховых галлюцинаций, а некоторые – нет; кроме того, среди тех, у кого были галлюцинации, были такие, которых они нисколько не смущали. (Не так давно мы писали о том, что далеко не всегда голоса в голове указывают на серьезные клинические проблемы.)

Предполагалось, что тем, у кого есть голоса в голове, чаще будут слышаться несуществующие звуки – то есть, если вернуться к условиям эксперимента, им будет казаться, что они слышат звук, сопровождающий картинку, хотя звук на самом деле уже выключили. Все именно так и оказалось: в статье в Science говорится, что те, кто слышал голоса, будь то настоящие больные, или же люди без выраженных клинических симптомов, в пять раз чаще слышали несуществующий звук.

Наблюдения за активностью мозга с помощью магнитно-резонансной томографии показал, что у тех, кто слышит голоса, некоторые мозговые зоны ведут себя не совсем обычно. Для примера можно привести мозжечок, который отвечает не только за те движения, которые мы совершаем прямо сейчас, но и за те, которые мы собираемся совершить в ближайшем будущем; то есть, грубо говоря, мозжечок планирует, как сохранить равновесие при следующем шаге, или если вдруг мы соберемся подпрыгнуть, или дотянуться до какого-нибудь предмета, не вставая с места.

Но для того, чтобы планировать, нужно постоянно обновлять сведения об окружающем мире. У больных шизофренией (наиболее, наверно, известное заболевание со слуховыми галлюцинациями) и у обычных обладателей голосов в голове мозжечок оказался не слишком активен – во всяком случае, по сравнению с теми, у кого голосов в голове нет.

В целом и мозжечок, и другие участки в мозге, которые удалось выявить в эксперименте, работают чем-то вроде службы «фактчекинга» – они проверяют, насколько внутренние ощущения соответствуют тому, что действительно видят наши глаза и слышат наши уши (хотя отметим, что про зрительные галлюцинации речь пока не шла).

Любопытно, что склонность к искаженному восприятию оказалась больше у «слушателей голосов» – очевидно, клинические симптомы можно рассматривать как крайнее проявление такого вот искажения, которое начинается с того, что наши ожидания и предчувствия начинают играть слишком большую роль.

Зная, какие зоны мозга отвечают за баланс между миром внутренним и миром внешним, мы, возможно, в будущем сможем с помощью фармакологических средств или, например, транскраниальной магнитной стимуляции настраивать мозг на более адекватное восприятие – хотя кое-кому, безусловно, захочется с помощью тех же средств усилить свой внутренний мир до полной потери внешнего.

Автор: Кирилл Стасевич

Ссылка на источник

Что будет, если не пользоваться слухом?

Активность нейронов в слуховой системе мыши увеличивает толщину их миелиновых оболочек. А значит, и скорость передачи сигнала – как во время развития, так и в зрелом мозге. Об этом говорит исследование учёных из Мюнхенского университета имени Людвига Максимилиана (Мюнхен, Германия), опубликованное в The Journal of Neuroscience.



что будет, если не пользоваться слухом
Поперечное сечение нервных волокон трапециевидного тела. Зелёным флуоресцирует миелин.

Нейроны взаимодействуют через электрические импульсы, которые передаются по длинным отросткам клеток ­– аксонам. Скорость передачи зависит от множества факторов, включая диаметр аксона и толщину электроизолирующих миелиновых оболочек, охватывающих нервные волокна. Как правило, чем она толще, тем быстрее передаётся сигнал.

Слуховая система млекопитающих требует чрезвычайно точной и быстрой нейронной обработки информации, поэтому она содержит много миелинизированных аксонов. Теперь нейробиолог Конни Копп-Шейнпфлюг (Conny Kopp-Scheinpflug) и её исследовательская группа показали, что активность нервных клеток в слуховой системе оказывает прямое влияние на миелинизацию. То есть, чем больше она работает, тем более толстая миелиновая оболочка образуется.

«Мышь – особенно подходящая модель, чтобы изучить развитие слуховой системы, поскольку новорождённые мыши глухие и начинают воспринимать звук только через 12 дней после рождения. На этом этапе активность слуховых нейронов начинает увеличиваться», –  объясняет Копп-Шейнпфлюг.

Учёные сосредоточились на нейрональной активности в трапециевидном теле – структуре, расположенной в стволе мозга. Это часть пути, который в конечном итоге приводит к слуховой коре. Оказалось, что скорость и частота передачи сигнала в трапециевидном теле удваиваются, как только молодые мыши начинают воспринимать звуки. Более того, и диаметр аксонов, и толщина их миелиновых оболочек постепенно возрастают до тех пор, пока не достигают размеров взрослого животного.

Также команда задалась вопросом: как повлияет снижение силы звуковой стимуляции на развитие аксонов?

«Для этого мы просто вставляли затычки в уши 10-дневных мышей и оставляли их на 10 дней. Это привело к обратимой потере слуха – увеличению порога слышимости до 50 децибел», — сказала Копп-Шейнпфлюг.

Когда этот же эксперимент проводился на взрослых мышах, миелиновые оболочки также истончались, хотя диаметр аксонов не изменялся. Поэтому исследователи пришли к выводу, что активность нейронов играет важную роль в синтезе и поддержании размеров миелиновой оболочки.

Текст: Любовь Пушкарская

Ссылка на источник

Нейровизуализация станет основой клинической неврологии

Чтобы лучше понять внутреннюю работу мозга отдельных людей, исследователи сопоставили данные, собранные от 10 взрослых, в число которых вошли и двое из ученых из Вашингтонского университета, которые возглавили проект. Эта работа, опубликованная в Neuron, привела к формированию 10 высокоточных индивидуальных карт соединений мозга, которые описывают пространственную и организационную изменчивость в его сетях и в один прекрасный день смогут формировать вектор лечения нервных и психических расстройств.

нейровизуализация станет основой клинической неврологии

К слову, это исследование станет темой обложки августовского бумажного номера Neuron.

Поиски по анализу уникальных особенностей мозга отдельных людей превратились в так называемый Midnight Scan Club, то есть группу учёных, у которых были большие идеи, но почти полное отсутствие финансирования и недостаток времени для исследования триллионов нейронных связей. Группа появилась в 2013 году: всё началось с двух нейробиологов из Школы медицины Вашингтонского университета в Сент-Луисе, целью которых стал сбор как можно большего количества данных.

Наиболее объёмная работа по анализу соединений включает в себя сканирование многих мозгов и усреднение данных по группам людей. Для этого исследователи использовали методы визуализации мозга, чтобы оценить те сети, которые управляют речью и двигательной функцией.

Набор данных доступен в качестве ресурса для нейробиологов, поэтому они могут дополнять информацию о мозговых схемах. Исследователи отмечают, что они хотели бы воплощать принципы персонализированной медицины с помощью такой нейровизуализации для лечения людей с судорогами, мигренями и депрессией.

В течение последних 25 лет неврологи усредняли данные МРТ по группам людей, используя это как способ приблизиться к организации мозга человека. Сейчас учёные собрали МРТ-изображения 10 человек и проанализировали то, как нервные клетки функционируют в мозге отдельных индивидов. Они использовали два типа магнитно-резонансной томографии: функциональную МРТ, которая выявляет наиболее активные части мозга во время специфической когнитивной деятельности, а также функциональную связность в состоянии покоя, когда мозг активно не участвует ни в одной задаче.

Их анализ выявил несколько вариаций в организации мозга среди групп. Например, у большинства людей все мозговые сети образуют гигантскую петлю. Однако у двух участников исследования, включая самого руководителя проекта, мозг в целом оказался более «линейным».

Учёные провели сравнение этого феномена с двумя водителями, которые выбирают разные маршруты в один и тот же пункт назначения. Один развивает большую скорость, но едет по автостраде и прибывает быстро. Другой же выбирает переулки. Но оба прибывают в одно и то же место, несмотря на различные методы и временные рамки.

«В будущей работе с большими размерами выборки мы надеемся выяснить, какие изменения в нейронных связях влияют на поведение, а какие нет», — отмечают учёные.

Как сообщается, этот проект был вдохновлён, в частности, проектом Human Connectome, который объединил глобальные усилия многих исследователей, направленные на сопоставление схем мозга человека с помощью нейровизуализации и обмена данными.

Текст: Анна Хоружая

Ссылка на источник