По разным причинам мы не смогли сделать обзор ведущих нейрожурналов через две недели после текущего выпуска, и поэтому представляем вам сдвоенный выпуск, в котором мы рассмотрели все журналы (кроме The Lancet Neurology, который оставили на следующий раз), вышедшие за истекший месяц: Nature, Science, Nature Neuroscience, Nature Reviews Neuroscience, Nature Reviews Neurology, Brain, Neuron и Journal of Neuroscience. Выбор статей – по-прежнему на вкус нашего главного редактора.
Nature и Science
На прошедший месяц пришлось пять номеров Nature и четыре Science. В них было несколько меньше нейронаук, чем обычно – дело в том, что сейчас много места приходится на COVID-19.
В Nature статей традиционно чуть больше. Вот, например, статья о фундаментальных границах точности сенсорного коркового кодирования и статья о молекулярных основах формирования коры млекопитающих.
Также две статьи о «часах» деления клеток человека — одна и вторая.
ФМРТ-исследованиее мышей и роли стриатального дофамина в выполнении стриатальных действий.
Две статьи, связанных с криоэлектронной микроскопией. В одной изучается структура тау-филаментов, полученных от людей с кортикобазальной дегенерацией, а в другой — работы кальциево-зависимых калиевых каналов.
Нейроосновы питания: популяция нейронов в парабрахиальном ядре, которая экспрессирует продинорфин, контролирует прием пищи с помощью механосенсорных сигналов из верхних отделов пищеварительного тракта и опосредует отрицательную обратную связь контроля приема пищи, когда пищеварительный тракт расширяется.
Еще одна нейростатья — про таупатию, про болезни, связанные с распространением тау-белка. Показано, что белок, связанный с рецепторами липопротеинов низкой плотности-1 (LRP1), является критическим детерминантом распространения тау в головном мозге.
Важной может быть и еще одна статья, посвященная мутациям в детской медуллобластоме.
Отметим работу о том, как связь кишечника и мозга заставляет нас любить сладкое. Про это мы уже успели написать.
Отметим также и чисто медицинскую нейростатью по механизмам терапии глиом.
Отметим прекрасную статью о распознавании эмоций у мышей по выражению их мордочки и нейрональных коррелятах этих эмоций.
То, как мы (ну ладно, мыши) распознаем запахи, тоже стало еще немного понятнее. Этому помог новый метод микроскопии обонятельных нейронов.
Еще одна статья посвящена молекулярным деталям возникновения «поведения поиска кокаина» в вентральной области головного мозга.
Нервный путь «глаз-мозг» модулирует чувствительность не связанных с формированием изображений форм поведения, таких как зрачковый световой рефлекс и циркадное фотообучение.
Поскольку в прошлый обзор Nature Neuroscience не попал, в текущем у нас сразу два ежемесячных выпуска. А, значит, и две обложки.
На обложке апрельского выпуска мозг показан как извергающийся вулкан. Дело в том, что в журнале представлен новый вычислительный метод (и продукт), H-MAGMA, который позволяет извлекать нейробиологические данные из GWAS-данных по заболеваниям мозга, связывая вариации риска с их родственными генами, используя профили взаимодействия хроматина из ткани головного мозга человека.
Майский выпуск проиллюстрировал на обложке статью о выделении двух пространственно-разделенных резидентных макрофага в седалищном нерве: Mgl1+-макрофаги в эпиневрии и Mgl1-макрофаги в эндоневрии. На обложке изображен поврежденный седалищный нерв с макрофагами Mgl1+, находящимися вне нервных пучков в эпиневрии.
Увы, оба выпуска не обошлись без некрологов. В апрельском выпуске вспомнили «нежного гиганта нейронаук», нейроэндокринолога Брюса МакЭвена, умершего 2 января. Именно МакЭвен в 1968 году показал существование в гиппокампе рецепторов гормона стресса, кортикостерона. В майском номере помянули нейробиолога и психиатра Рональда Думана, внезапно скончавшегося от сердечного приступа на прогулке 1 февраля. Лаборатория Думана открыла фундаментальные механизмы патологического воздействия стресса на мозг.
За два номера журнала – один обзор. Он посвящен нейробиологии расстройств и заболеваний (в том числе – зависимости), вызванных употреблением каннабиса.
В разделе News&Views – статья о том, что новых исследования показывают, что активностно-зависимое образование миелина способствует консолидации памяти и запоминанию, возможно, за счет усиления функциональной связи между нейрональными ансамблями, кодирующими опыт. «Миелин формирует воспоминания». Интересно! Собственно говоря, вот и сами статьи: раз и два.
Важная «глиальная» статья: транскриптомные методы позволили построить карту разнообразия астроцитов в коре головного мозга млекопитающих.
Еще одна идея об аутизме: дисфункция кортикальных ГАМК-эргических нейронов. Разумеется, мышиная модель.
Не забывают и мозг насекомых – статья посвящена рекуррентной архитектуре адаптивной регуляции обучения этих животных.
Еще одна статья про обучение – уже у более высокоорганизованных животных. О роли нейронов бледного шара.
Очень важное короткое сообщение, которое может пролить на происхождение языка. По крайней мере, «самый главный языковой тракт» – аркуатный пучок между зоной Брока и зоной Вернике, точнее, его гомолог, обнаружен у обезьян. А это значит, что эта система возникла как минимум 20 миллионов лет назад.
Еще одна новость: ассоциативный и пластический таламический сигналинг латерального миндалевидного тела управляет «поведением страха».
Интересная работа о «квантованности» опыта. Нейроны гиппокампа отслеживают события как абстрактные единицы эпизодического опыта. Эти репрезентации событий могут передаваться между различными переживаниями и могут быть использованы отдельно от гиппокампальных репрезентаций непрерывных изменений в пространстве.
Традиционно в журнале три обзора.
Компульсия — это ключевой симптом наркотической зависимости. В первом обзоре авторы интегрируют нейронные и психологические механизмы, лежащие в основе перехода к принуждению в рамках теории обучения, подчеркивая различия между компульсивным приемом наркотиков и компульсивным поиском наркотиков.
Ранняя обработка информации в подкорковых областях была недооценена в предыдущих моделях изменения восприятия и когнитивных функций при психических расстройствах. Второй обзор рассматривает недавние открытия о том, как субкортикально–кортикальная динамика способствует восприятию и познанию более высокого порядка.
Латеральная часть поводка эпиталамуса (LHb) получает все большее внимание нейробиологов отчасти потому, что дисфункция этой области может играть определенную роль в некоторых психических расстройствах, в частности депрессии. В третьем обзоре авторы изучают нервные цепи, физиологические функции и потенциальные патофизиологические роли LHb. Как говорится, в здравии и в болезни.
Традиционно и в этом в журнале три обзора.
Первый обобщает то, как протеомика, геномика, транскриптомика и метаболомика способствуют открытию и развитию биомаркеров при инсульте, и как объединение их с интегомикой может дать нам новые биомаркеры и терапевтические возможности.
Второй тоже посвящен биомаркерам, на этот раз – биомаркерам болезни Альцгеймера, которые пытаются найти в крови.
Третий (и именно он вынесен на обложку) посвящен воспалению при приобретенной гидроцефалии.
За месяц вышло два номера журнала, поэтому обложек на рассмотрении тоже две.
На обложке в номере журнала за 8 апреля исследователи показывают, что мыши, как и люди, могут отслеживать скрытое вознаграждение, используя стратегию, основанную на выводах, которая нарушается оптогенетической инактивацией орбитофронтальной коры. На обложке Диого Матиас иллюстрирует эти выводы в обстановке игры в наперстки.
Обложка номера за 22 апреля посвящена другому. В статье «с обложки» авторы сообщают, что время «срабатывания» нейронов в медиальной височной доле человека имеет решающее значение для удержания информации в рабочей памяти. Авторы показывают, что при сохранении в памяти нескольких элементов информация о них кодируется как частотой спайкового разряда, так и фазой колебания, во время которой «срабатывают» нейроны. На обложке изображен нейрон, который кодирует информацию в рабочей памяти путем возбуждения потенциалов действия на определенных фазах продолжающихся тета-колебаний.
Важная работа посвящена новому гену, связанному с такой патологией, как лиссенцефалия: мозгу без извилин, Мы уже написали новость по этой статье.
Интересная статья, посвященная пронстранственной памяти. Авторы показали, что подавляя реактивацию памяти в соответствующих местах гиппокампа во время отдыха подопытных животных, «карты в памяти» теряются, но вновь появляются во время повторного обучения. Это предполагает ,что существует некий внегиппокамповый «бэкап» наших внутренних карт.
Раздел Perspective интересен статьей о манипуляциях с памятью человека при помощи глубокой стимуляции мозга (DBS).
Новости из жизни клеток-канделябров (Chandelier cells, ChCs), огромных ГАМК-эргических интернейронов коры мозга, образующих характерные продолговатые аксо-аксональные соединения исключительно с начальными сегментами аксонов. Статья посвящена активностьзависимой пластичности этих аксо-аксональных синапсов. Статья open acess.
Немного о принятии решений. В еще одной статье продемонстрировано, что антеролатеральная моторная кора (ALM) имеет решающее значение для принятия решения о том, соответствует ли тестовый запах предыдущему образцу. ALM поддерживает «след образца» в слое 2 и устанавливает соответствующую связь между запахом теста и поведенческой реакцией.
Нашумевшая в феврале статья, в апреле добралась до «регулярного» выпуска Neuron– о том, как стимуляция определенных зон таламуса определенной частотой выводила обезьян из общей анестезии. И снова начались дискуссии о том, что такое сознание.
Важная статья из области методов: авторы предлагают неплохой инструмент для поиска нейропротекторных генов для случаев болезни Гентингтона.
Как вычисляются и поддерживаются сигналы направления головы в нейронных цепях беспозвоночных? Авторы статьи отвечают на этот вопрос в случае «системы компаса беспозвоночных» у мухи.
В еще одной статье авторы показывают, что вызванные стимулом дофаминовые реакции усиливаются новизной и увеличивают скорость, с которой животные приобретают условные реакции. Эти результаты дают потенциальный нейронный механизм для скрытого торможения и иллюстрируют новую роль дофаминовых сигналов в обучении.
И даже в топовом нейрожурнале не обойтись без модных тем. Раздел Neuroview посвящен тому, как нейроученые должны отвечать на глобальное потепление.
Обложка журнала Brain посвящена патологическим механизмам болезни Паркинсона. Он оказался связан с вариантами генов прозапозина, которые нарушают миграцию лизосом, приводя к агрегации α-синуклеина.
В журнале два обзора, оба – open acess. Первый посвящен связи бокового амиотрофического склероза и старения, второй– липидному метаболизму при БАС.
Важный report посвящен выходу каталогу моногенных заболеваний развития нервной системы, обусловленных мутациями de novo.
Еще одна статья посвящена синдрому визуального снега. Пациенты с этим синдромом страдают от субъективных визуальных и невизуальных симптомов, таких как шум в ушах и проблемы с концентрацией внимания. Исследователи выявляют структурные и функциональные изменения в экстрастриальной зрительной и вневизуальной коре у пострадавших, подчеркивая, что расстройство выходит за пределы зрительной системы.
Еще одно новое врожденное заболевание нервной системы.
Неоднородность паттернов диффузного аксонального повреждения и когнитивных нарушений после черепно-мозговой травмы представляет собой сложную задачу для прогнозирования отдаленных исходов. Используя диффузионно-взвешенную визуализацию и сетевой анализ, авторы статьи показывают, что нарушения в рабочей памяти и мышлении коррелируют с различными паттернами структурных повреждений.
Еще в одной статье рассказывается о том, что прогноз для пациентов с когнитивным моторным расстройством можно сделать при помощи интерфейса «мозг-компьютер».
Теория семантического представления «ступица и спицы» предполагает, что семантическое знание обрабатывается в сети, состоящей из специфичных для модальности областей, связанных с амодальным семантическим узлом. Изучая семантическую деменцию, авторы статьи определяют семантический центр и его общие и модально-специфические связи с белым веществом.
В важной статье авторы показывают, что функциональная связь между медиальной височной долей и передневисочной системой снижается на самых ранних стадиях болезни Альцгеймера, прежде чем нарушается связь с заднемедиальной системой. Снижение функциональной связности связано с ухудшением производительности памяти. В еще одной статье рассказывается о сетевой локализации клинических, нейропсихиатрических и когнитивных симптовом при болезни Альцгеймера.
При шизофрении нарушается связь между лобной и медиальной височными долями. Авторы статьи установили, что при восстановлении воспоминаний у пациентов с шизофренией наблюдается более низкая тета-фазная колебательная связь между этими областями и более низкая доступность α-ГАМКА– рецепторов в области гиппокампа, где эта связь теряется.
Мы не успели рассказать вам о четырех выпусках главного журнала Society for Neuroscience и теперь наверстываем упущенное. Сначала – четыре обложки.
На обложке номера от 8 апреля изображена пустынная саранча (Schistocerca gregaria). Двусторонние брюшные уши саранчи (скрытые за крыльями) страдают потерей слуха после воздействия шума, как и слуховые системы позвоночных. Существуют древние механизмы сохранения слуха у всех животных, и дефицит слуха, измеренный в ушах саранчи, отражает аналогичное повреждение, вызванное шумом, наблюдаемое в ушах позвоночных.
Номер за 15 апреля несет на обложке изображение, которое показывает антероградную транснейронную маркировку постсинаптических гранулярных клеток мозжечка (красный) и предполагаемых клеток Гольджи (красный + зеленый), но не клеток Пуркинье (зеленый), после инъекции вирусного трейсера в понтинное ядро (ядро варолиевого моста, вовлеченное в моторную активность). Все нейроны мечены флуоресцентным пятном Ниссля (синий цвет), а ингибиторные нейроны мечены трансгенной экспрессией GFP в нейронах GAD67+ (зеленый цвет). Это важная работа посвящена возможности трассирующего различные нейронные пути аденоассоциированного вируса преодолевать различные синапсы.
Номер за 22 апреля показывает перинейрональную глию, которая окружает нервную систему у дрозофилы. Перлекан, помеченный GFP (зеленый), маркирует внеклеточный матрикс, который плотно ассоциируется с перинейрональной глией (маркирован красным, RFP-маркированным мембранным маркером). Перинейрональная глия, в свою очередь, окружает весь периферический нерв, включая периферические аксоны (помеченные синим цветом) в ядре каждого нерва. Трансмембранный белок базигин взаимодействует с интегринами при очаговых спайках, регулируя взаимодействие интегринов с внеклеточным матриксом, а потеря Базигина приводит к сдавлению периферического нерва. Об этой регуляции и рассказывает статья с обложки.
Ну а номер за 29 апреля показывает участок межпозвоночного ганглия (DRG) дорсального корня мыши, окрашенный на субъединицу интерферона альфа и бета-рецепторов 1 (мРНК; красный) вместе с маркерами сенсорных нейронов кальцитонинового генного пептида (мРНК; зеленый), пуринергического рецептора Р2Х3 (мРНК; синий) и нейрофиламента-200 (белок; голубой). Рецепторы интерферона были прочно экспрессированы в сенсорных нейронах дорсального корневого ганглия, и их активация вызывала боль через механизм трансляции, зависящий от eIF4E. То есть, интерфероны типа I действуют непосредственно на ноцицепторы, вызывая болевую сенсибилизацию: так «работает» боль, вызванной вирусной инфекцией.
Ну а теперь – избранные статьи.
Вентральная височная кора человека (VTC) имеет решающее значение для визуального распознавания. Считается, что эта способность поддерживается крупномасштабными паттернами активности в рамках VTC, которые содержат информацию о визуальных категориях. Однако неизвестно, как организованы представления категорий в VTC в субмиллиметровом масштабе и на кортикальных глубинах. Чтобы заполнить этот пробел в знаниях, авторы измерили BOLD-ответы в медиальной и латеральной VTC на изображения, охватывающие 10 категорий из пяти областей (письменные символы, тела, лица, места и объекты) с ультравысоким пространственным разрешением 0,8 мм с помощью 7Т фМРТ как у мужчин, так и у женщин-участников.
Еще одна статья – о роли орбитофронтальной коры (FPo) у макак в переключении поведенческих стратегий в зависимости от контекста. Правда, здесь, разумеется – не фМРТ. Нейрональные корреляты отслеживались при помощи вживленных электродов.
Название следующей статьи говорит само за себя: «Коммутативные свойства клеток направления головы (часть системы «GPS мозга» – прим. авт.) при локомоции в 3D: все ли маршруты равны?»
Поддержание кардиореспираторного гомеостаза зависит от вегетативных рефлексов, контролируемых нейрональными контурами ствола головного мозга. Нейрофизиология и нейроанатомия этих рефлекторных путей хорошо изучены, однако механизмы и функциональное значение модуляции вегетативных контуров глиальными клетками остаются в значительной степени неизвестными. В экспериментах, проведенных на самцах лабораторных крыс, авторы показали, что астроциты ядра одиночного пути (NTS), области мозга, которая получает и интегрирует сенсорную информацию от сердца и кровеносных сосудов, реагируют на поступающие афферентные сигналы с повышением уровня [Ca2+]i. Статья дополняет растущий массив данных, подтверждающих активную роль астроцитов в обработке информации в мозге.
Препарат Финголимод оказался способен спасти нейроны от демиелинизации при мышиной модели болезни Краббе.
Тоническое торможение избирательно влияет на разные формы синаптической пластичности в мозге. Российская статья коллектива из ИБХ РАН, мы уже рассказали об этом исследовании.
Префронтальная, благодаря своей высокой степени взаимосвязанности с корковыми и подкорковыми областями мозга, опосредует когнитивные и эмоциональные процессы в поддержку адаптивного поведения. Это включает в себя формирование воспоминаний о страхе, когда ожидание угрозы требует изучения временных или контекстуальных сигналов, как в случае формирования следа страха. В этом варианте обучения страху ассоциация сигнала и шока через пустой следовый интервал в несколько секунд требует постоянного вызываемого сигналом возбуждения в прелимбической коре головного мозга (PL). Однако неизвестно, как и когда различные афферентные связи PL вносят свой вклад в различные ассоциативные компоненты памяти. Среди основных факторов, влияющих наPL, гиппокамп разделяет с PL роль как рабочей памяти, так и контекстуальной обработки. Авторы подтвердили необходимость прямого входа из гиппокампа в PL для приобретения следовой памяти страха и одновременно приобретенной контекстуальной ассоциации страха.
И снова астроциты. Удаление потенциал-зависимых кальциевых каналов в астроцитах во время демиелинизации уменьшает воспаление мозга и способствует регенерации миелина у мышей.
Форма волны потенциала действия (ПД) управляет открытием потенциал-зависимовых кальциевых каналов и вносит свой вклад в движущую силу потока ионов кальция, который запускает выпуск нейромедиатора в пресинаптических нервных окончаниях. Хотя нервно-мышечное соединение лягушки (NMJ) уже давно является модельным синапсом для изучения нейромедиации, пресинаптическая форма его волны ПД никогда не была непосредственно изучена, и поэтому форма волны ПД и ее распространение через эту длинную пресинаптическую терминаль неизвестны. Используя быстрый чувствительный к напряжению краситель, авторы получили форму пресинаптического сигнала ПД в NMJ самца и самки лягушки и показали, что волна ПД очень короткая по длительности и активно распространяется по всей длине терминали.
Подготовил Алексей Паевский
