Нейрон размером с мозг

28.02.2017

Чтобы понять, как работает мозг, мы должны знать, как выглядят его нейронные цепочки, как нейроны соединяются друг с другом. А для этого нужно знать, как выглядит каждый отдельный нейрон со всеми его отростками - аксоном и дендритами. Задача чрезвычайно сложная, особенно если решать ее привычными нейробиологическими методами.

Один из этих методов выглядит так: в нейрон вводят краску, которая распространяется по его аксону и дендритам, а затем мозг "шинкуют" на очень тонкие срезы, проверяя, куда пошел краситель. Учитывая, что нейронные отростки часто сильно ветвятся и распространяются на большие расстояния, до конца за ними проследить не всегда удается.

Однако в последнее время нейробиологи изобретают для этой задачи все новые способы, более надежные и не такие трудоемкие, и один из таких способов придумали в исследовательской группе Кристофа Коха, президента Алленовского института мозга. Методами генетической инженерии мышам вводили гены флуоресцентных белков, причем гены были снабжены регулятором, который включал их в ответ на появление некоего вещества.

Когда вещество скармливали животным, гены светящихся белков просыпались, но не везде, а лишь в некоторых нейронах особой зоны мозга под названием ограда. В результате нервные клетки у мышей начинали светиться по всем своим отросткам (флуоресцентные белки постепенно распространялись по всему нейрону), а поскольку таких клеток было немного, их очень легко было различить в толще мозга. Плюс нового метода в том, что он позволяет полностью окрасить живые нейроны без хирургического вмешательства.

Десять тысяч срезов, сделанных из мозговой ткани, соответствующим образом обработанные на компьютере, позволили сделать трехмерную карту трех нейронов ограды. Оказалось, что, хотя они называются нейронами ограды, их отростки распространяются далеко в оба полушария, а один из нейронов целиком опоясывает мозг подобно короне.

По словам самого Кристофа Коха, до сих пор ничего подобного нейробиологам не попадалось. Конечно, и у мыши, и у человека, и у других животных есть очень длинные нейроны - например, в ногах, в которых нейронный отросток может тянуться через всю конечность, или в стволе мозга, чьи нервные клетки проходят через весь мозг. Однако у нейронов ограды есть важное отличие - они контактируют с большинством отделов мозга, контролирующих поведение и анализирующих сенсорную информацию.

Из экспериментов по томографическому сканированию мозга известно, что ограда поддерживает очень много контактов с остальным мозгом, и, хотя она относится к подкорковым структурам, многие полагают, что именно она играет ключевую роль в работе сознания (первыми эту идею выдвинули Фрэнсис Крик и Кристоф Кох еще в середине 2000-х). Однако до сегодняшнего дня никто не рассматривал подробно, как устроены ее нейроны.

Новые данные, безусловно, подтверждают то, что мы знаем про ограду и про ее обширные связи с остальными мозговыми зонами. Изучать ее во многом проще, чем другие нервные центры, не в последнюю очередь благодаря тому, что в ограде не очень много разных типов нейронов.

В ближайшей перспективе, вероятно, нейробиологи попытаются похожим образом проследить и за другими ее клетками - и тогда можно будет сказать, например, в разные ли области идут разные нейроны ограды, или же их отростки группируются в пределах нескольких одних и тех же маршрутов.

<< Назад: MAX14001 - универсальный изолированный дискретный вход 28.02.2017

>> Вперед: В Солнечной системе может оказаться более ста планет 27.02.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Ученые знают, как увеличить производительность компьютеров на 20% 17.02.2012 В представленной недавно статье исследователи университета штата Северная Каролина описывают способ, при помощи которого можно добиться в среднем увеличения производительности компьютеров на 21,4%. Речь идёт о чипах типа AMD APU, то есть решениях, объединяющих CPU и GPU на одном кристалле. Это исследование было профинансировано Национальным научным фондом и AMD. В результате статья почти не касается вопроса о том, как новый подход может увеличить производительность чипов Intel, которые также имеют интегрированную графику. Адъюнкт-профессор доктор Хойхан Чжоу (Huihang Zhou) отмечает, что гибридные процессоры позволяют производителям уменьшать производственные издержки и увеличивать энергоэффективность, однако до сих пор CPU и GPU почти не пересекаются и работают над своими собственными задачами. Он добавляет, что они редко взаимодействуют для исполнения любой предложенной программы, так что не столь эффективны, как могли бы быть, и именно эту проблему исследователи постарались решить. "Наш подход заключается в исполнении ядрами GPU вычислительных функций, а ядрами CPU - осуществление предварительной выборки необходимых GPU данных из основной памяти. Это более эффективно, так как позволяет CPU и GPU делать то, что каждый из них умеет лучше всего. GPU хороши для осуществления расчётов, а CPU - для принятия решений и гибкого извлечения данных", - отмечает доктор Чжоу. В целом, как видно, речь идёт о GPGPU-вычислениях, однако исследователи отмечают, что до интеграции ядер CPU и GPU на едином кристалле их подход не был возможен. Будем надеяться, что AMD и её партнёры действительно начнут более эффективно использовать мощности ускоренных процессоров, применяя высокопараллельную мощь графики в более широком спектре задач. Пока технология описана лишь в качестве краткого обзора, о полностью доклад будет прочитан 27 февраля на Международном симпозиуме по вопросам высокопроизводительных компьютерных архитектур в Новом Орлеане.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026