Нейроны с ушами

27.09.2015

Нейробиологи часто используют оптогенетические методы, когда нейроны в мозге подопытной мыши активируются светом. Нейрон снабжается фоточувствительным мембранным белком, который под действием света открывает в мембране ионные каналы; перераспределение ионов между внутренней и внешней стороной мембраны генерирует нервный импульс. Свет можно "провести" в мозг с помощью оптоволоконного световода, что до гена фоточувствительного белка, то тут на помощь приходят генноинженерные ухищрения. Оптогенетика позволяет избирательно управлять четко выделенными группами нейронов, что, разумеется, дает нам массу информации о работе отдельных нервных цепей и целых участков мозга.

Но свет - не единственный переключатель, который можно здесь использовать. Исследователи из Университета Солка создали альтернативный соногенетический метод, названный так по аналогии с оптогенетическим. По названию можно понять, что тут речь идет о звуке, а точнее, об ультразвуке, который запускает нейронный импульс. Ультразвук вызывает механические колебания, то есть нейронам нужен такой ионный канал, который открывался и закрывался бы в ответ на механический стимул. В качестве такого канала Стюарт Ибсен (Stuart Ibsen) и его коллеги использовали TRP-4, активируя его ген в различных нервных клетках круглого червя, нематоды Caenorhabditis elegans.

Чтобы ультразвуковой сигнал смог подействовать, его передавали не через воздух, а через воду, в которую была погружена посуда с червями. Для дополнительного усиления добавляли еще и липидный раствор: после удаления растворителя липиды формировали слой микропузырьков, которые служили дополнительными резонаторами. С помощью коротких звуковых импульсов удавалось заставить свободно ползающих червей менять направление движения или регулировать частоту сокращений тела. Конкретный эффект зависел от того, какие нейроны снабдили "ушами" - механочувствительным мембранным белком TRP-4. Сам по себе он принадлежит геному нематоды, так что, если пытаться сделать то же самое в мышах или крысах, то придется сначала узнать, как TRP-4 поведет себя в совершенно неродственном организме. Впрочем, по словам авторов работы, для этих целей можно попытаться изменить сам белок, повысив его эффективность и совместимость с чужими клетками, либо же найти какие-то другие природные аналоги. Результаты экспериментов опубликованы в Nature Communications.

Преимущество соногенетики в том, что тут не нужно вводить звуковод в тело - ультразвуковые колебания приходят к нейронам извне. (Впрочем, стоит отметить, что и в оптогенетике появились варианты, когда исследователи ограничиваются внешним световым облучением с повышенной проницаемостью, а светочувствительные белки в нейронах реагируют на сигнал, доходящий к ним сквозь толщу тканей.) Кроме того, авторы нового метода предлагают использовать многоканальный звук, чтобы разные нейроны "слышали" что-то свое, и в результате можно было бы сразу наблюдать работу нескольких нервных цепей.

Ранее уже появлялись работы, посвященные стимулирующему влиянию ультразвука на мозг животных и человека; а компания Sony даже запатентовала методику, которая позволяла бы геймерам ощущать запах, вкус и слышать звуки, и все благодаря звуковой стимуляции. В случае соногенеткии речь идет о наиболее специфичном воздействии, сфокусированном на отдельных нервных клетках, правда, ввиду необходимых генноинженерных манипуляций вряд ли этот метод будет когда-либо использован на людях.

<< Назад: Юбилейный калькулятор от Casio 28.09.2015

>> Вперед: Китайские безымянные смартфоны подешевели 27.09.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Управление снами для решения важных задач 01.03.2026

Сны на протяжении веков привлекали внимание философов, психологов и ученых, вызывая вопросы о том, насколько они отражают нашу реальность и могут ли влиять на мышление. Новое исследование нейробиологов из Northwestern University показывает, что содержание человеческих сновидений можно частично направлять, а фаза быстрого сна (REM) играет ключевую роль в творческом мышлении и поиске нестандартных решений. В эксперименте ученые использовали метод целенаправленной реактивации памяти (TMR). Пока участники спали, им подавали звуки, ассоциированные с головоломками, предложенными им ранее. Сигналы включались только после подтверждения мозговой активности, указывающей на фазу быстрого сна. В результате 75% испытуемых сообщили о появлении во сне образов или идей, связанных с нерешенными задачами. При этом головоломки, "проникшие" в сновидения, решались значительно чаще: 42% против 17% у задач, которые не фигурировали во сне. Исследователи подчеркивают, что это не прямое доказательство тог ...>>

Новый томат с повышенным содержанием витамина A 28.02.2026

Проблема дефицита витамина A остается одной из глобальных задач здравоохранения, особенно в регионах с ограниченным доступом к разнообразной пище. Недавние достижения биотехнологий позволяют создавать продукты, способные существенно улучшить питание населения, и одним из таких примеров стал новый томат, обогащенный витамином A. Исследователи из Университета Флориды разработали сорта томатов с повышенным содержанием бета-каротина - вещества, которое организм преобразует в витамин A. Работа была выполнена Джингвеем Фу, Дениз Тиеман и Баллой Ратиноспати в Институте пищевых и аграрных наук UF/IFAS. Созданные помидоры отличаются существенно более высоким уровнем бета-каротина по сравнению с обычными сортами, а также с продуктами, традиционно богатыми этим соединением, такими как сладкий картофель и капуста. По словам профессора Ратинасабапати, регулярное употребление всего 50-100 граммов этих обогащенных томатов может покрыть суточную потребность человека в витамине A, что делает их п ...>>

Акула в водах Антарктики 28.02.2026

Исследования океанов продолжают удивлять ученых, демонстрируя, что даже в самых суровых и изолированных районах нашей планеты жизнь может быть гораздо более разнообразной, чем считалось ранее. Недавняя экспедиция у берегов Антарктиды зафиксировала крупную акулу, что ставит под сомнение многолетнее убеждение о полной "безопасности" этих холодных вод для крупных хищников. Съемка велась в январе 2025 года на глубине около 490 метров. Камеры зафиксировали массивный силуэт длиной до четырех метров, который медленно скользил вдоль морского дна. Ученые описали его как "неуклюжую бочку", движущуюся в тусклом свете камер. Температура воды на этой глубине составляла всего 1,27&#8239;°C - показатели, при которых существование акул ранее считалось невозможным. По словам исследователя Алана Джеймисона, открытие стало полной неожиданностью. До этого момента акул в Антарктике никто не наблюдал, а климатические и химические условия воды считались слишком экстремальными для их выживания. Это ...>>

Ученые выявили новый механизм регенерации клеток 27.02.2026

В последние годы биология клеток сделала значительный шаг вперед, позволяя понять, как ткани восстанавливаются после повреждений и какие внутренние ресурсы активируются для поддержания их функций. Недавнее исследование продемонстрировало ранее неизвестный механизм, благодаря которому клетки могут мобилизовать скрытые возможности для регенерации, открывая новые перспективы для разработки терапевтических стратегий. Фокус работы сосредоточен на молекулярных процессах, связанных с экспрессией генов, то есть реализацией наследственной информации через синтез РНК и белков. Ученые обнаружили дополнительный уровень регуляции, который определяет активность клеток, координируя сигнальные пути и ответ на внешние стимулы. Нарушение этих процессов, как выяснилось, может приводить к развитию различных патологий. Для изучения механизма исследователи использовали методы молекулярной биологии в сочетании с высокоточной визуализацией, что позволило наблюдать взаимодействие белковых комплексов в ре ...>>

Случайная новость из Архива Водородный парусник Nemesis Yacht 20.08.2020 Компания Nemesis Yacht представила концепт водородного судна на подводных крыльях, способного развивать скорость до 50 узлов или 93 км/ч. Nemesis One станет одной из самых скоростных яхт на рынке, при этом не будет использовать углеродное топливо. Водородные элементы дополнят приличных размеров аккумулятор, подключенный к солнечным панелям площадью 750 кв. метров. Они смогут вырабатывать до 150 кВт энергии. Для путешествия на яхте понадобится минимум экипажа, поскольку все процессы управления огромным парусом Oceanwings автоматизированы. Вместо канатов тут гидравлические и электрические системы, подключенные к бортовому компьютеру. Они задают угол поворота паруса, наклон и прочие параметры в соответствии с направлением ветра. Парус, разработанный французской компанией Ayro, автоматически поднимается и опускается как гармошка. Его эффективность в 2,6 раз превышает эффективность обычного паруса такого же размера. На воде яхта может двигаться полностью автономно, распознавая объекты с помощью лидара и отслеживая высоту, форму и частоту волн. Крылья тоже подстраиваются к потребностям пассажиров. В скоростном режиме крыло с наветренной стороны поднимается над водой, чтобы снизить трение. При этом у Nemesis One будут внушительные размеры: длина 101 метр, ширина 39 метров, высота паруса - 89 метров. Палуба и каюты выглядят на 3D-модели дорого и богато, а крышу можно поднять, чтобы спать под звездным небом. Кроме того, весь жилой модуль сделан съемным, так что у причала можно снять его краном и выгрузить на сушу. Видимо, чтобы заменить на новый, если планировка приелась.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026