Нейростарости: что ЛСД делает с мозгом

Если вы думали, что действие любых наркотиков было уже полностью изучено, то это не совсем так. В апреле 2016 году британские нейрофизиологи с помощью МРТ впервые поделились результатами исследования активности мозга, находящегося под действием ЛСД. Их статью опубликовал журнал Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS).

Различие в связях первичной зрительной коры с остальным мозгом при ЛСД и плацебо


После того, как ЛСД включили в список запрещенных препаратов, его действие практически не исследовали нейрофизиологи. Работа известного нейрофизиолога и сторонника декриминализации некоторых наркотиков Дэвида Натта (David Nutt)  и группы ученых стала первой попыткой разобраться во влиянии ЛСД на работу мозга.

«Диэтиламид лизергиновой кислоты (ЛСД) — классический психоделический наркотик, — пишут авторы статьи, вышедшей два года назад, — однако его воздействие на человеческий мозг еще ни разу не исследовалось с помощью современных методов нейровизуализации».

Мозг 20 добровольцев исследовали сразу тремя методами наблюдения, которые не существовали до запрета работ с ЛСД. Мозговой кровоток изучали с помощью магнитно-резонансной томографии с мечением артериального спина (ASL). Функциональная МРТ с BOLD-контрастом показывала содержание окисленного и восстановленного гемоглобина, следя за потреблением кислорода — а значит, и активностью отдельных областей мозга. С помощью магнитэнцефалографии (МЭГ) отслеживалась электрическая активность нейронов. Добровольцы принимали 7 мкг наркотика и плацебо.

В работе изучалась активность сети пассивного режима работы мозга (Default Mode Network, DMN), функции которой до сих пор остаются загадкой, но некоторые учёные предполагают, что с ней может быть связана главная тайна человеческого мозга — сознание. Ну, или по крайней мере, способность его иметь.  Новая работа частично подтверждает эту гипотезу: подопытные говорили о «растворении личности», «потере «я»» (Self Dissolution) в то время как происходила рассинхронизация работы нейронов DMN. Кроме этого, МЭГ выявил ослабление волновых альфа-ритмов мозга, которые проявляются у взрослых людей в бодрствующим спокойном состоянии.

Под действием ЛСД по всему мозгу активность нейронов возрастала и становилась более однородной по всему мозгу, из-за этого усиливались связи между областями, работающими независимо. Один из группы исследователей Робин Кэрхарт–Харрис (Robin Carhart-Harris)  пояснил: «В норме мозг работает как набор независимых нейронных сетей, выполняющих различные специализированные функции, такие как зрение, движение или слух — или более сложные, такие как внимание. Однако под ЛСД разделение этих сетей исчезает, и мы видим более связный, более унифицированный мозг».

Авторы сравнивают активность мозга человека под ЛСД с работой мозга младенца, потому что усиление специализации областей мозга и укрепление связей между ними происходит только по мере взросления и созревания.

Именно этот процесс лежит в основе ярких галлюцинаций при приеме ЛСД. Исследование показало, что первичная зрительная кора (V1) начинает активно коммуницировать с областями, обычно не занятыми обработкой визуальных стимулов (см. иллюстрацию). Степень активности коррелировала с сообщениями участников о галлюцинациях.

Подобные исследования, считают ученые, помогут лучше разобраться в феномене сознания.


Текст: Алексей Паевский

Neural correlates of the LSD experience revealed by multimodal neuroimaging

Robin L. Carhart-Harris, Suresh Muthukumaraswamy, Leor Roseman, Mendel Kaelen, Wouter Droog, Kevin Murphy, Enzo Tagliazucchi, Eduardo E. Schenberg, Timothy Nest, Csaba Orban, Robert Leech, Luke T. Williams, Tim M. Williams, Mark Bolstridge, Ben Sessa, John McGonigle, Martin I. Sereno, David Nichols, Peter J. Hellyer, Peter Hobden, John Evans, Krish D. Singh, Richard G. Wise, H. Valerie Curran, Amanda Feilding, and David J. Nutt

PNAS April 11, 2016. 201518377; published ahead of print April 11, 2016. https://doi.org/10.1073/pnas.1518377113

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

Оптогенетика картирует нейроны с точностью до одного синапса

Ученые из института нейронаук Общества Макса Планка во Флориде оптимизировали метод оптогенетического картирования нейронных сетей, благодаря чему стало возможно изучать синаптические связи между клетками с точностью до одного нейрона.

Срез коры головного мозга у грызуна, на котором показана экспрессия сенсорного кальциевого канала (зеленая флюоресценсция) и относительно меньшее количество оптогенетических конструкций (красная флюоресценсция), ограничевающее распространение возбуждения. Фото с сайта Neurosciencenews.com


Метод оптогенетики основан на способности нейронов со встроенными светочувствительными каналами избирательно возбуждаться под действием света  определенной длины волны. Эта техника позволяет ученым контролировать работу нейронов импульсами света и отдельно активировать изучаемые  группы нервных клеток, в связи с чем оптогенетика  используется в самых передовых нейрофизиологических лабораториях мира.

В статье, опубликованной в журнале eLIFE, группа исследователей предложила новый способ оптимизации оптогенетических инструментов для построения нейронных карт головного мозга. Большей точности визуализации им удалось достичь за счет ограничения стимуляции живой ткани дископодобным лучом света  в сочетании с уменьшением пространства, на котором экспрессируются светочувствительные каналы  в теле и отростках нейрона. Дело в том, что встраивание канального родопсина обычными генетическими методами приводит к тому что он экспрессируется на поверхности всего нейрона  от дендритов до аксонов. Если мы хотим проследить как возбуждение передается от пресинатического волокна одного на постсинаптическое волокно другого нейрона, то есть наши интересы ограничиваются одним синапсом,  нам надо исключить передачу возбуждения через соседние синапсы, чтобы избежать ложных результатов.

В связи с этим ограниченная экспрессия канального родопсина позволяет определить синаптические связи нейронов, чьи тела расположены близко в дендритам постсинаптических клеток, что раньше приводило к непосредственной активации дендритных каналов.  Кроме того, когда речь идет о стимуляции отдельной клетки, любой полученный ответ будет привязан к ее активности, а не к стимуляции аксонов или дендритов соседних клеток, что может произойти при случайном попадании на них проходящего пучка света. Усовершенствованный оптогенетический метод позволит ученым достигнуть главной цели: построить точную карту, отражающую функциональную активность синапсов без потери информации, которая ограничивала возможности оптогенетики раньше. Полученные данные помогут больше узнать о работе нервной системы и разобраться в происхождении неврологических и психиатрических расстройств.

«Усовершенствованная методика легко и просто осуществима с помощью обычной двухфотонной микроскопии, что открывает большие возможности для ее применения в исследованиях не только в институте Общества Макса Планка во Флориде, но и повсеместно в нейронауках», — говорит доктор Болтон, руководитель исследовательской группы.

Текст: Алексей Паевский

Cellular resolution circuit mapping in mouse brain with temporal-focused excitation of soma-targeted channelrhodopsin  

Christopher A Baker, Yishai M Elyada, Andres Parra-Martin, and McLean Bolton

eLife.Published online August 15 2016

doi:10.7554/eLife.14193

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