Искусственные нейроны гипоталамуса: путь к ожирению в пробирке

Credit: Cedars-Sinai Board of Governors Regenerative Medicine Institute


Перед вами — два типа нейронов гипоталамуса (показаны фиолетовым и голубым). Однако это не просто нейроны, это клетки, выращенные в культуральном планшете из индуцированных плюрипотентных клеток. Создание культур тканей ядер гипоталамуса, которые регулируют и пищевое поведение поможет в появлению «ожирения в пробирке» и разработки препаратов против расстройств пищевого поведения.

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Новая терапия замедлила течение бокового амиотрофического склероза. У крыс

Исследователи из медицинского центра Седарс-Синай применили новый способ лечения бокового амиотрофического склероза, который заключается в пересадке специально спроектированных нервных клеток прямо в мозг взамен умерших. Их исследование, проведённое на животных моделях и опубликованное в журнале Translational and Clinical Research, показывает, что пересаженные клетки задерживают прогрессирование заболевания и увеличивают выживаемость.

Трансплантированные нервные клетки-предшественники. Credit: Cedars-Sinai Board of Governors Regenerative Medicine Institute


БАС, известный также как болезнь Лу Герига — это неврологическое заболевание, которое проявляется прогрессирующим параличом и неминуемо приводит к смерти. Хотя лекарства и механические устройства могут помочь облегчить некоторые симптомы, эффективного лечения не существует, и большинство пациентов умирают в первые 5 лет от дебюта заболевания. Согласно данным Национального института здоровья, более 12000 человек в США страдают БАС.

“Если бы мы были способны в будущем воспроизвести наши результаты на людях, мы бы смогли улучшить как качество, так и продолжительность жизни людей, у которых диагностировано это страшное заболевание”, — говорит Гретхен Томсен (Gretchen Thomsen), исследователь в Cedars-Sinai Board of Governors Regenerative Medicine Institute и ведущий автор работы.

В процессе работы исследователи генетически репрограммировали клетки-предшественники нейронов так, чтобы они секретировали особый протеин, известный как GDNF, а затем трансплантировали клетки в кору мозга подопытных животных с моделью БАС. Оказалось, что GDNF помогает сохранить глиальные клетки, которые поддерживают моторные нейроны. У пациентов с БАС они теряют определённые белки и становятся нефункциональными, из-за чего моторные нейроны, потерявшие “поддержку”, постепенно отмирают, вызывая паралич.

Оказавшись внутри коры, пересаженные клетки “дозревали” до глиальных клеток и начинали высвобождать GDNF в мозг, что уже само по себе имело лечебный эффект. Лабораторные крысы, которые получили трансплантат, жили на 8 процентов дольше, а паралич наступал на 10 процентов позже, чем у тех животных, которых не лечили. Моторные нейроны спинного мозга, контролирующие движение мышц, также дольше оставались активны в экспериментальной группе.

Результаты выглядят многообещающими, но, конечно, необходимо больше экспериментов, чтобы определить адекватность и безопасность лечения. Учёные отмечают, что это только предварительные шаги на пути к клинике.

Нужно сказать, что команда из Седарс-Синай уже проводит раннее клиническое испытание, в котором применяет похожим образом запрограммированные GDNF-производящие клетки для пересадки в спинной мозг пациентов с БАС. Это исследование начато в 2016 году и продолжается по сей день.

Другие эксперименты, проводящиеся в Седарс-Синай направлены на то, чтобы лучше разобраться в механизме БАС и разработать эффективное лечение. В марте в журнале Stem Sell Reports уже опубликована работа, результаты которой показали, что кровеносные сосуды головного мозга могут активировать особенные гены — триггеры роста моторных нейронов.


Текст: Асват Валиева

Transplantation of Neural Progenitor Cells Expressing Glial Cell Line‐Derived Neurotrophic Factor into the Motor Cortex as a Strategy to Treat Amyotrophic Lateral Sclerosis by Gretchen M. Thomsen,  Pablo Avalos, Annie A. Ma, Mor Alkaslasi, Noell Cho, Livia Wyss, Jean‐Philippe et al. in Translational and Clinical Research. Published April 2018.

https://doi.org/10.1002/stem.2825

 

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтактеЯндекс-Дзен и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Как мозг реагирует на когнитивные искажения в музыке

Человеческий мозг по-разному воспринимают музыку, если слушателю заранее сообщили, кто её исполняет – профессионал или ученик.Исследователи из Университета Арканзаса, Аризонского университета и Университета Коннектикута изучили это явление, опубликовав свои выводы в журнале Scientific Reports.

Джошуа Белл в метро и на сцене. Credit: lifehacker


Ожидания и предубеждения или так называемый «эффект обрамления» играют большую роль в нашем опыте. Это продемонстрировали в исследованиях, связанных с искусством, вином и даже газировкой. В 2007 году всемирно известный музыкант Джошуа Белл (Joshua Bell) проиллюстрировал роль контекста в нашем наслаждении музыкой – он играл на своей скрипке Страдивари в метро города Вашингтон, ​​и прохожие проходили мимо без интереса.

Учёные обнаружили, что информация о мастерстве исполнителя сильно влияет на то, как мозг слушателя будет реагировать на музыку. Они также выявили, что преодоление этой предвзятости требует осознанных усилий.

В исследовании приняли участие 20 участников без музыкального образования. Во время функциональной МРТ в недавно созданном Исследовательском центре мозга в Университете Коннектикута участники слушали восемь пар 70-секундных музыкальных отрывков, представленных в случайном порядке. Каждая пара состояла из двух разных исполнений одного и того же отрывка.

Участников предварительно поставили в известность, что одна из пар сыграна «учеником фортепиано из консерватории», а другая — «всемирно известным профессиональным пианистом». Хотя участники на самом деле слушали работы ученика и профессионала, они во время эксперимента дважды слышали каждую пару с перепутанными местами ярлыками исполнителя. Это гарантировало, что учёные могли бы исследовать влияние ярлыка вне зависимости от качества самого исполнения.

Участники оценили своё удовольствие от каждого отрывка по шкале от одного до десяти и указали, какой из двух отрывков в каждой паре им больше понравился. Исследователи использовали снимки fMRI для изучения областей мозга, связанных со слуховой обработкой, удовольствием и вознаграждением, а также с когнитивным контролем.

Чтобы изучить активность мозга, связанную с предвзятостью, учёные сравнили снимки мозга участников, которые предпочли «профессиональные» отрывки с изображениями активности мозга тех, кто предпочёл «ученические». Они обнаружили, что в случае, когда участник выбирал отрывок, приписываемый профессионалу, значительно больше активности наблюдалось в первичной слуховой коре, а также в области мозга, связанной с удовольствием и вознаграждением.

Активность мозга во время эксперимента. (A, B) Во время более предпочитаемого отрывка профессионала, по мнению человека, в первичной слуховой коре возникает значительно большая активность относительно той ситуации, когда играл пианист-ученик. (C, D) Та же ситуация наблюдается и в вентро-медиальной префронтальной коре.Credit: Gökhan Aydogan et al.


Эта активность начиналась тогда, когда участнику сообщали, что исполнитель был профессионалом, длилась до того, как включали музыку, и оставалась постоянной во время прослушивания. Таким образом, убеждённость в том, что музыкант профессионал, заставляло участников уделять больше внимания их музыке и особым образом настраивало их не только в начале, но и на протяжении всего отрывка.

Исследователи также изучили активность мозга участников, которые предпочитали «ученические» записи «профессиональным». В то время как эти участники слушали записи, присваиваемые профессионалу, учёные видели более высокую активность в области мозга, связанной с когнитивным контролем и совещательным мышлением, на протяжении всего отрывка. Также оказалось, что у таких людей было больше связей между частями мозга, связанными с когнитивным контролем и вознаграждением.

«Были и другие ситуации, когда люди слушали достаточно внимательно, чтобы понять, что мы их дурачим, то есть, когда они осознавали, что им больше нравилось исполнение с ярлыком “ученик”», — говорил Эдвард Лардж (Edward Large), нейробиолог-теоретик из UConn.

Учёные отметили, что участники, которые могли противостоять предвзятости (решившие, что им больше нравится работа ученика или меньше нравится работа профессионала), «привлекали к участию» отделы мозга, предназначенные для исполнительного контроля, и это выглядело как усилие для подавления предубеждения. Эти данные демонстрируют, как критическое мышление вне информации об исполнителе (явно в виде его имени или неявно в виде его позиции на сцене Карнеги Холл или платформе метро), может преобразовать способность слушать и то, как человек оценивает музыкальное выступление.

Исследователи объясняют, что такие открытия имеют значимость и за пределами области музыкальных предпочтений.

«Наши выводы актуальны для нейроэкономистов, психологов и художников, поскольку они демонстрируют, что «совещательное и усиленное мышление» может сыграть решающую роль в преодолении когнитивных искажений, связанных с социально сконструированными концепциями и стереотипами», — пишут они в статье.

Текст: Юрий Пономарёв

Overcoming Bias: Cognitive Control Reduces Susceptibility to Framing Effects in Evaluating Musical Performance by Gökhan Aydogan, Nicole Flaig, Srekar N. Ravi, Edward W. Large, Samuel M. McClure & Elizabeth Hellmuth Margulis inScientific Reports. Published April 2018.

doi:10.1038/s41598-018-24528-3

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Нейростарости: долгий путь депрессии

Neuronovosti.ru потихоньку расширяют область познания. Мы решили охватить в том числе немецкие источники новостей из мира нейробиологии, одним из которых стал портал Spectrum.de, и сегодня обсудим обзорную работу о депрессии. Она появилась в журнале “Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft” ровно 20 лет назад.

Credit: publiс domain


Причины депрессии кроются не только во внешних факторах. Одним из пусковых механизмов заболевания выступают и нарушения биохимического состава мозга. К такому выводу пришли немецкие учёные ещё в 1998 году.

Болезненная меланхолия может иметь множество причин. Так, эндогенная депрессия появляется  из-за нарушений в биохимических процессах. Сейчас ежегодно выходит большое количество работ, посвящённых этой проблеме, и это хорошо, так как большее понимание такой взаимозависимости обещает целенаправленное лечение болезни, которая часто приводит к самоубийству.

Любая клиническая депрессия почти всегда представляет из себя нечто совершенно иное, чем состояние угнетённости и нежелания что-либо делать, через которое все когда-нибудь проходили в своей жизни. Такая разрушающая тоска отбирает много душевных сил и влечёт за собой множество других симптомов. Пациенты помимо мыслей о суициде страдают и от чувства вины и глубокого чувства неполноценности. Часто им сложно чётко мыслить, помнить о чём-то или просто радоваться. Нередко депрессия сопровождается тревогой и бессилием. Многие не могут есть и спать, а некоторые делают это в неумеренных количествах.

Психологи и нейробиологи часто спорят о причине депрессии: возникает ли она из-за саморазрушения и травмирующего жизненного опыта или из-за биологических процессов. Но нужно понимать, что всё это взаимосвязано. Существует множество доказательств того, что развитие болезни, независимо от толчка, может в конечном итоге привести к биохимическим изменениям в центральной нервной системе. Только они в конечном итоге вызывают глубокую подавленность и другие характерные клинические симптомы.

Исследователи  подтверждают, что биологические детерминанты депрессии можно понять подробно, что, в свою очередь, будет полезно для диагностики, лечения и профилактики. Алгоритм лечения депрессии заключается в том, чтобы выяснить, в каких показателях пациенты имеют различия.  Например, в некоторых случаях снижение активности одного конкретного нейромедиатора (химического вещества, которое передаёт информацию между нейронами) может стать таким значительным, что приведёт к развитию заболевания.

Ещё одна цель – классифицировать депрессии с относительно небольшим количеством диагностических усилий. Для этого нужно относительно легко определить биомаркеры. Ими могут стать, например, девиантные уровни определённых молекул в крови, а также изменения в некоторых областях мозга, которые можно легко визуализировать.

Следующий шаг – индивидуальное лечение. До сих пор психиатрам приходилось в основном полагаться на свою интуицию при выборе антидепрессантов. И часто у них не было выбора, кроме как попробовать несколько лекарств одно за другим. А это, в свою очередь, сильно повышало риск того, что пациент совершит суицид.

Сегодня  антидепрессанты имеют меньше побочных эффектов, чем раньше. Во многих случаях они облегчают симптомы и помогают человеку. Тем не менее, депрессия ухудшает качество жизни и явно не способствует экономической производительности.

Так, в Соединенных Штатах от 5 до 12 процентов  мужчин и от 10 до 20 процентов женщин переживают серьёзный депрессивный эпизод в какой-то момент жизни. Почти половина из них даже более одного раза. Примерно один из десяти пациентов, то есть около 2-х процентов  населения, также испытывает маниакальные изменения психики, чередующиеся с депрессивными фазами. В это время пациент полон корпоративного аппетита, много и быстро говорит, почти не нуждается во сне.

Напротив, депрессивная фаза буквально убийственная: каждый год умирают около 15 процентов людей, прошедших сквозь депрессивные и маниакально-депрессивные состояния. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, самоубийство было девятой ведущей причиной смерти в 1996 году в Соединенных Штатах (сразу за СПИДом): официально зарегистрировано 30 862 случая, из которых примерно половина случилась вследствие депрессии. Часть смертельных автомобильных происшествий, например, также может представлять, по данным исследователей, скрытое самоубийство.

Экономические потери, связанные с этим заболеванием, также значительны: в США в 1992 году они составляли 43 млрд. долл., главным образом из-за ограниченных или снижающихся показателей работы.

Следует также учитывать последствия значительной депрессии при других заболеваниях. Выросло число свидетельств того, что такие люди чаще страдают от сердечных приступов или инсультов. А онкологические пациенты значительно теряют качество жизни.

Удивительно, что прошло два десятка лет, но ситуация не просто не улучшилась, а даже ухудшилась, хотя ясное понимание причин, приводящих к заболеванию, до сих пор не достигнуто, не смотря на все усилия. Это исследование прекрасно демонстрирует, что комплексная проблема также должна решаться комплексно, но даже это не гарантирует быстрый результат. Тем не менее, учёные пока руки не опускают.


Текст: Ирина Помеляйко

Neurobiologie der Depression by Charles B. Nemeroff in Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft. Published 01.08.1998

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram

Картинка дня: от ядра к поверхности

Credit: Carl Zeiss Microscopy


Эта картинка может напоминать срез планеты Земля — горячее яркое ядро и «остывающая» кора. Однако, к геологии она не имеет никакого отношения. Это снятый на конфокальный микроскоп в режиме Airyscan Fast мозг рыбки дано-рерио, нейроны которого экспрессируют флюоресцент GCaMP6. Даже не просто снятый — изображение представляет собой 14,5 мм-ю проекцию Color Coded Projection на глубине 40 мм живого мозга.

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.