Мозг в пробирке 04.06.2015

О том, что происходит внутри мозга, мы можем узнать с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) - она позволяет увидеть активность в тех или иных участках нервной ткани и довольно точно сопоставить эту активность с выполнением той или иной задачи. Но мы не сможем узнать о мозге все, если не проникнем на клеточный уровень, на уровень нейронов и межнейронных контактов - синапсов, на уровень вспомогательных глиальных клеток, которые не только питают нейроны, но и вмешиваются в проведение нейрохимического сигнала. Причем следует помнить, что нейронных разновидностей существует много. Например, если мы внимательно рассмотрим кору полушарий, мы обнаружим в ней шесть слоев, отличающихся друг от друга по соотношению нейронов разного типа. Чтобы понять, как на молекулярно-клеточном уровне реализуются высшие когнитивные функции (а именно ими и занимается кора), нам нужно до тонкостей понять устройство и взаимосвязь ее слоев между собой.

Что-то, конечно, можно исследовать на мозгах грызунов и приматов. Кроме того, часто взаимодействие нейронов изучают в клеточной культуре: клетки живут в питательной среде на дне какой-нибудь лабораторной посудины, а нейробиологи следят, как у них, к примеру, меняется сила синапсов в ответ на те или иные раздражители. В результате можно сделать некие выводы о причинах шизофрении, аутизма и других когнитивных нарушений - ведь в случае таких патологий нарушается как раз нейронная архитектура, взаимосвязь нейронов друг с другом. Но плоский слой культуры клеток - все-таки не кора с ее шестью слоями. Другой способ состоит в анализе образцов, взятых у умерших людей. Надо ли говорить, что тут все время нужно помнить о посмертных изменениях в клеточном устройстве, да и проведение сигнала в таких образцах изучать невозможно. В идеале хотелось бы, чтобы у нас в руках была объемная клеточная модель, полностью воссоздающая тот или иной элемент структуры мозга, если не весь мозг. Эксперименты исследователей из Стэнфордского университета нас к такому идеалу заметно приближают.

Разумеется, дело не обошлось без стволовых клеток - Серджиу Паска (Sergiu Pasca) и его коллеги получили из человеческой кожи индуцированные стволовые клетки и затем превратили их в нейроны. Сейчас это уже почти стандартная процедура: дифференцированные клетки заставляют "вспомнить молодость", когда они были стволовыми и не умели ничего делать, кроме как делиться. Зато их можно превратить в любой другой клеточный тип, нужно лишь направить их по нужному пути с помощью молекулярных сигналов. Поначалу все шло как обычно: искусственные стволовые клетки росли плоским слоем в культуральной посуде. Но потом их отделили со дна и пересадили в специальное новое "место жительства", где они уже не могли прочно прикрепиться к стенкам или ко дну. За несколько часов клетки объединились в микрошарики, в которых продолжали делиться. И вот тут-то у них запустили превращение в клетки нервной ткани.

Через семь недель 80% клеток по молекулярным и прочим признакам стали похожи на нервные. Причем 7% превратились не в нейроны, а в глиальные астроциты, которые поддерживают и питают нейроны, защищают их от проникновения вредных веществ из крови, а также регулируют нейронную активность. До сих пор не удавалось вырастить и нейроны, и поддерживающие их клетки из одного стволового материала, приходилось пользоваться сторонними астроцитами, полученными от другой линии стволовых клеток, что означало, что генетически те и другие оказывались различны - тогда как в мозге все клетки несут одинаковые гены. Теперь же, по-видимому, это затруднение исчезнет.

Но самое главное выяснилось, когда проанализировали структуру клеточных комплексов (их назвали кортикальными сфероидами) - оказывается, их архитектура была похожа на ту, которая есть в коре полушарий. Причем 80% нейронов отвечали на внешний стимул, а 86% демонстрировали спонтанную активность и образовывали друг с другом нейронные цепочки, передавая сигнал друг другу. Иными словами, удалось получить довольно правдоподобную трехмерную модель коры мозга.

<< Назад: Project Jacquard для создания электронной одежды 05.06.2015

>> Вперед: TI REF1933 - источник опорного напряжения с двумя выходами 04.06.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Сверхлегкая беспроводная мышь Logitech G Pro X Superlight 25.11.2020

Logitech представила новую беспроводную игровую мышь Logitech G Pro X Superlight, которую в компании называют самой легкой wireless-мышью для профессиональных киберспортсменов. Модель уже прошла испытания игроками датской команды Astralis в 12-ом сезоне ESL PRO League Final, а также французской команды G2 Esports на League of Legends European Championship 2020. Модернизированная и специально спроектированная для снижения веса при одновременном повышении производительности, мышка весит менее 6 ...>>

Магнитный спрей создает роботов 25.11.2020

Для создания крошечных роботизированных устройств нужна миниатюрная электроника, что делает производство таких механизмов сложным и дорогостоящим занятием. Исследователи из Гонконга рассказали о новой технологии, позволяющей превращать любые микроскопические объекты в роботов при помощи специального магнитного спрея. Команда ученых заявила о создании уникального спрея, после обработки которым любые объекты получают функции роботов и могут управляться благодаря магнитным свойствам. Спрей состо ...>>

Новая технология оптического изображения наночастиц 24.11.2020

Ученые из Хьюстонского университета и Онкологического центра при Техасском университете (США) разработали новую технологию оптического изображения PANORAMA, которая может обнаружить наночастицы размером до 25 нанометров. Специалисты отмечают, что размер самого маленького прозрачного объекта, который может сегодня отобразить стандартный микроскоп, составляет от 100 до 200 нанометров. Помимо того, что они такие маленькие, эти объекты не отражают, не поглощают и не "рассеивают" достаточно света, ...>>

Сетевое хранилище TerraMaster F5-221 24.11.2020

Ассортимент компании TerraMaster пополнило хранилище с сетевым подключением F5-221, ориентированное на небольшие предприятия и домашних пользователей. Хранилище построено на двухъядерном процессоре Intel Celeron J3355, работающем на частоте 2,0-2,5 ГГц, в распоряжении которого есть 2 ГБ оперативной памяти. Память можно расширить до 6 ГБ. Хранилище TerraMaster F5-221 располагает пятью отсеками, куда можно установить накопители типоразмера 2,5 дюйма или 3,5 дюйма с интерфейсом SATA суммарным об ...>>

Искусственный алмаз получен при комнатной температуре 23.11.2020

Новая технология позволяет синтезировать искусственные алмазы без сильного нагревания и получать даже редчайший лонсдейлит с особо прочными кристаллами. В естественных условиях алмазы формируются глубоко в недрах Земли. Его образование занимает немало времени, требует высокого давления и нагрева выше 1000 °C. Получать синтетические алмазы удается быстрее, хотя процесс по-прежнему происходит при огромных давлениях и температурах. Обойтись без нагревания ученые научились только теперь, разработ ...>>

Случайная новость из Архива

Искусственные мускулы 07.01.2016

Исследователь из США Ленор Расмуссен (Lenore Rasmussen) разработала искусственные мускулы на основе электроактивных полимеров. Сейчас образцы Synthetic Muscle проходят испытания не только на Земле, но и в космосе, на МКС, рассказывает NASA Science News.

Электроактивные полимеры называют "умными" материалами: они способны реагировать на внешние раздражители, такие как свет, температура и электричество. Как настоящие мышцы сокращаются, так и этот материал в ответ на электрический импульс начинается гнуться. Кроме того, искусственные мышцы способны расширяться, сжиматься и растягиваться в любом направлении - их возможности превосходят возможности настоящих мышц.

Синтетические мышцы могут быть использованы для создания человекоподобных роботов. Такие роботы, способные имитировать человеческую ловкость и подвижность, будут решать задачи, отправляясь туда, куда люди не могут или не хотят идти. Они могут работать в космосе, на атомных электростанциях или решать военные задачи.

Сейчас синтетические мышцы образцы проходят испытания на радиационную стойкость на МКС, где образцы подвергаются воздействию широкого спектра излучения одновременно. С апреля 2015 года, когда начался эксперимент на МКС, образцы фотографируют каждые пять-шесть недель и фиксируют различные их параметры. По возвращении на Землю в 2016 году можно будет сделать выводы о том, как искусственные мышцы прошли испытание.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

Бесплатная техническая документация для любителей и профессионалов