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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Во сне мозг видит что-то новое 24.08.2015 Наш сон делится на медленную и быструю фазы, и быстрая называется еще REM-сном, где REM - rapid eyes movement, быстрые движения глаз. Обычно говорят, что в этот момент мы видим сны, и глаза двигаются вслед за картинами, которые проносятся в спящем мозге. Однако прямых доказательств тому не было - до сегодняшнего дня. В экспериментах нейробиологов из Тель-Авивского университета, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Висконсинского университета в Мадисоне участвовали 19 больных эпилепсией, которым предстояла хирургическая операция. Перед тем, как удалить участок нервной ткани, вызывающий припадки, пациенту вводили электроды, которые должны были указать, откуда, от каких нейронов начинается эпилептический приступ. Обычно в таких случаях параллельно с медицинской процедурой проводятся и какие-то фундаментальны исследования, ведь это уникальная возможность заглянуть в живой человеческий мозг. Ицхак Фрид (Itzhak Fried) и его коллеги отслеживали активность индивидуальных нервных клеток в средней височной доле коры, где осуществляется переход между визуальным восприятием и памятью. Здешние нейроны реагируют как на новую картинку, так и на то, что нам уже знакомо, (например, на фотографии друзей или мест, где мы побывали), причем, во втором случае даже необязательно смотреть на фото, достаточно закрыть глаза и увидеть нечто знакомое, хранящееся в памяти, "мысленным взором". Характер нейронной активности в обоих случаях отличается. Работу нервных клеток записывали, когда человек спал, когда просыпался и лежал в темной комнате (и ничего не видел) и когда смотрел какое-то видео и общался с людьми. В отдельном тесте добровольца просили зафиксировать на чем-то взгляд, чтобы понять, как ведут себя нейроны при неподвижных глазах. И вот оказалось, что во время быстрого сна нейроны работают так, как если бы мозг видел нечто новое - будто мы, бодрствуя, зашли в совершенно незнакомое нам место. Во сне нервные клетки срабатывали точно после очередного движения глаз, так что можно с большим основанием можно утверждать, что работа глаз и работа нейронов друг с другом действительно связаны. Результаты экспериментов описаны в статье в Nature Communications. Эти данные в некотором смысле идут вразрез с точкой зрения, согласно которой в спящем мозге совершается бессознательная работа с образами, которые попали в память, пока мы бодрствовали. Повторим, что нейроны работают так же, как наяву, и "видят" не что-то знакомое, которое могло бы прийти из памяти, а что-то новое. Но тут, впрочем, слишком много неясностей и подводных камней, чтобы делать глобальные выводы. Во-первых, что значит "новое" и "старое"? Может быть, комбинация старых образов дает новое зрительное ощущение? Если же клетки действительно реагируют на что-то новое, то откуда оно берется, с закрытыми-то глазами? И, наконец, самое главное - хотя мы и считаем, что быстрые движения глаз во сне свидетельствуют о сновидении, строгих доказательств тому нет. То есть мы не знаем, почему двигаются глаза, является ли это реакцией на сновидения. По некоторым предположениям, сновидения вообще относятся к моменту, когда мы только погружаемся в сон или когда просыпаемся, и представляют они собой сигналы, доходящие до полуспящего мозга извне. Остается надеяться, что дальнейшие исследования помогут нам понять, что происходит с сознанием при переходе из бодрствования в сон и обратно.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025