Нейронауки в Nature и Science. Выпуск 102: искусственная регенерация в сетчатке позволила слепым животным увидеть свет

Американским нейробиологам впервые удалось «пробудить» регенеративный потенциал одного из типов клеток сетчатки млекопитающих и обеспечить способность видеть свет слепым от рождения лабораторным животным. Ученые считают, что это может стать еще одним уверенным шагом на пути к лечению врожденной слепоты – не зря материал опубликовали в Nature.


В сетчатке у животных существует тип клеток, называемых клетками Мюллера. Это глиальные клетки, по частоте встречаемости они стоят на втором месте после нейронов и за счет колонообразной вытянутой формы составляют каркас или скелет сетчатки. На одну Мюллеровскую клетку приходится примерно 10-11 нейронов.

У рыбок данио-рерио – излюбленных модельных животных исследователей, работающих с нервной системой – эти клетки способны самостоятельно превращаться в рецепторы (палочки) при их повреждении. Однако, у млекопитающих такой механизм отсутствует, несмотря на то что любое повреждение сетчатки также стимулирует их деление и ограниченную дифференцировку в нейроны. Авторы работы из школы медицины Икана центра Маунт-Синай в Нью-Йорке решили проверить, удастся ли простимулировать клетки Мюллера искусственным образом так, чтобы добиться такой же активной их перестройки в нейроны, какая есть у рыб и амфибий.

В предыдущих экспериментах исследователи вводили в Мюллеровские клетки с помощью вирусного вектора ген белка β-катенина, который стимулировал их деление и дифференцировку, но результат оказывался недостаточным для полноценного функционирования сетчатки. В этот раз они решили добавить второй этап и через две недели после подсадки первого гена тем же образом внедрили в глаза слепых от рождения мышей (специально выведенная модель) четыре новых гена, которые отвечали за перестройку клеток Мюллера в палочки и запуск их функциональной активности.

β-катенин в межклеточных контактах клеток эмбриональной карциномы


В итоге после наблюдений за животными, получившими лечение, ученые установили, что в их зрительной коре появилась активность, которая говорила о том, что сигнал от сетчатки стал поступать в мозг и обрабатываться. После гистологического исследования выяснилось, что превращение прошло успешно, и новые палочки хорошо встроились в сетчатку и присоединились к другим клеткам.

Тем не менее авторы замечают, что восстановилось лишь 0,2 процента от всех нефункционирующих рецепторов, что крайне мало для зрения здорового животного. То есть появилась реакция на свет, но для восприятия формы объектов и других деталей такого количества не хватает. Поэтому в дальнейших планах исследователей – найти дополнительные гены, способные помочь клеткам сетчатки «приходить в форму», а также начать эксперименты с сетчаткой человека.


Текст: Анна Хоружая

Restoration of vision after de novo genesis of rod photoreceptors in mammalian retinas by Kai Yao, Suo Qiu, Yanbin V. Wang, Silvia J. H. Park, Ethan J. Mohns, Bhupesh Mehta, Xinran Liu, Bo Chang, David Zenisek, Michael C. Crair, Jonathan B. Demb & Bo Chen in Nature. Published August 2018.

https://doi.org/10.1038/s41586-018-0425-3

 

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

Картинка дня: нейронная дорога от глаза к мозгу

Credit: ASIF BAKSHI/NeuroArt


На этой прекрасной микрофотографии, которая участвует в конкурсе Neuroart, показано соединение глаза мухи-дрозофилы и соответствующего участка её мозга через глазной стебелёк. Глиальные клетки окрашены зелёным, нейроны — красным, а нейральные стволовые клетки — синим.
Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтактеЯндекс-Дзен и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Ожидания меняют то, что мы видим

Исследователи выявили в зрительной коре нейроны, которые могут предсказать предстоящий визуальный стимул. Георг Келлер (Georg Keller) и его группа в Институте биомедицинских исследований Фридриха Мишера (Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research (FMI) обнаружили в зрительной коре нейроны, активность которых предсказывает предстоящий визуальный стимул. Эта активность появляется с опытом и связана с фактическим сенсорным входом. Таким образом, то, что мы видим — это комбинация того, что мы ожидаем увидеть и того, что мы видим на самом деле.

 Такое случалось с каждым: мы не замечали новые очки друга, новую прическу нашей половинки, или опечатку в заголовке статьи. Мы просто не видели то, что находилось прямо перед нашими глазами. Георг Келлер, младший руководитель группы в FMI, и его команда недавно обнаружили, что эти оплошности — не следствие безразличия, а могут быть объяснены с биологической точки зрения.

На иллюстрации: С опытом активность четко определенных нейронов в зрительной коре предсказывает предстоящий визуальный сигнал. То, что мы ожидаем увидеть и что мы на самом деле видим помогает нам прочесть этот текст или ведет к ошибкам. Credit: Neurosciencenews.com


В подробном исследовании, опубликованном в Nature Neuroscience, ученые показали, что с опытом определенные нейроны в зрительной коре предсказывают специфические визуальные “входы” в четко определенных ситуациях.

Келлер объясняет: “Мозг генерирует предсказания того, что мы увидим. Например, когда мы видим человека день за днем, мы знаем, чего ожидать и “создаем” внутренний образ этого лица; эти ожидания затем влияют на то, что мы видим на самом деле.”

 В экспериментах мыши учились проходить через виртуальный тоннель с разными образами на туннельной стене, служащими визуальными сигналами. По мере того, как мыши приобретали опыт, специфический ответ наблюдался в четко определенных нейронах в зрительной коре, которые прогнозировали предстоящий стимул.  По словам первого автора Ариса Физера (Aris Fiser), аспиранта лаборатории Келлера, эти клетки были активны только перед появлением определенного визуального сигнала. Наблюдая за этими клетками, можно предугадать, что увидит мышь.

 Сигналы от этих нейронов затем передаются дальше в зрительной коре и объединяются с фактическими сенсорными сигналами, приходящими от глаз.

 Кроме того, если мышь не столкнулась с ожидаемым стимулом, подгруппа нейронов в зрительной коре избирательно и четко отвечает на это отсутствие.

Келлер комментирует: «Мы показали, что зрительная обработка подвержена влиянию ожиданий. Эти ожидания формируются исходя из опыта и могут как подавлять, так и улучшать ответ на отклонения. Таким образом, визуальное восприятие — это комбинация того, что мы ожидаем увидеть и того, что мы видим на самом деле».


Текст: Асват Валиева

Experience-dependent spatial expectations in mouse visual cortex

Aris Fiser, David Mahringer, Hassana K Oyibo, Anders V Petersen, Marcus Leinweber and Georg B Keller

Nature Neuroscience. Published online September 12 2016 doi:10.1038/nn.4385

 

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