Нейростарости: аксолотль может не только отрастить себе мозг, но и нейронное разнообразие (видео)

То, что способная к самостоятельному размножению личинка мексиканской амбистомы, более известная как аксолотль, обладает недюжинными способностями к регенерации, известно давно. Так же давно известно, что аксолотль может отрастить себе и утраченный участок мозга. Однако оставалось неясным, восстанавливается ли нейронное разнообразие в регенерируемом участке. Ответ решили дать нейрозоологи из Гарвардского университета в своей статье в журнале eLife, которая вышла в 2016 году.

Аксолотль


В своем эксперименте издевающиеся над животным учёные при помощи стереотаксической хирургии удалили у аксолотля достаточно большой участок паллиума – «плаща мозга», совокупности слоев серого и белого вещества, аналога коры больших полушарий у человека.

Поскольку «полушарий» у аксолотля два, у авторов был в том же животном и контрольный образец. После травмы авторы следили за восстановлением при помощи оптических наблюдений и МРТ (да-да, аксолотлям тоже делают МРТ). Рана в мозге полностью закрылась уже на четвёртой неделе после удаления части паллиума, а на одиннадцатой неделе она была уже вообще неразличима.

Подробности заращивания травмы/Amamoto et al


Авторы исследования сделали ценные наблюдения о том, как происходит восстановление мозга у аксолотля, но главное – при помощи белковых маркеров они смогли установить, что животное полностью восстановило все субпопуляции нейронов, которые были удалены. Так что аксолотль не просто достраивает пустое место из уже имеющихся клеток, а создает новые нейроны – и именно такие, как надо.

Нейронное разнообразие паллиума аксолотля/Amamoto et al


 

Видео: Amamoto et al


Текст: Алексей Паевский

Adult axolotls can regenerate original neuronal diversity in response to brain injury

Ryoji Amamoto Violeta Gisselle Lopez Huerta Emi Takahashi Guangping Dai Aaron K Grant Zhanyan Fu Paola Arlotta

eLIFE

https://doi.org/10.7554/eLife.13998.003

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

Нейростарости: «Альцгеймер» предпочитает женщин

Такова уж женская природа — дом обустраивать, налаживать уют, хранить семейный очаг, поддерживать в семье мир, покой и гармонию. Но сколько на это уходит сил! Поэтому некоторые недуги, к сожалению, могут приходить к милым дамам раньше и в более сильной степени. В обзорной статье, опубликованной   в 2016 году  в World Journal of Psychiatry, учёные из университета Хартфордшира установили, что женщины с болезнью Альцгеймера имеют более выраженные проблемы с когнитивными функциями, чем мужское население планеты.

Credit: Neurosciencenews.com


Болезнь Альцгеймера — наиболее распространенное нейродегенеративное заболевание, связанное со старением. Во всем мире недугом страдает приблизительно 30 миллионов человек, регистрируется около 4,6 миллиона новых случаев в год, и один новый случай по статистике возникает каждые 7 секунд. Болезнь обуславливает прогрессирующую дегенерацию и гибель нервных клеток, что приводит к снижению когнитивных способностей и проблемам с памятью. Многие пациенты не в состоянии выполнять даже простые повседневные задачи. Как выяснилось, женщины намного больше подвержены риску развития болезни Альцгеймера , чем мужчины, и это расхождение усиливается с возрастом.

Почему именно женщины?

Женщины более подвержены болезни Альцгеймера , чем мужчины, по целому ряду причин. По мнению некоторых учёных, это происходит из-за снижения эстрогена у них после менопаузы. Гормональный фон при менопаузе обладает подавляющим действием в отношении когнитивных функций, например, памяти, которая впоследствии ухудшается при развитии заболевания. Другая причина связана с тем, что мужчины традиционно тратят больше времени на работу, что впоследствии даёт им так называемый «когнитивный резерв», позволяющий лучше противостоять воздействию болезни. Ещё одна теория относится к гену (apoE4), связанному с когнитивными нарушениями и проблемами с памятью даже у здоровых людей. У женщин чаще обнаруживается его носительство.

«Половые различия в нейрокогнитивном функционировании относительно хорошо установлены при аутизме, шизофрении, депрессии и дислексии. Однако, несмотря на доказательства, что болезнь Альцгеймера чаще встречается у женщин, до недавнего времени достаточно немного работ сосредотачивалось на исследовании нейрокогнитивных различий у мужчин и женщин, страдающих болезнью Альцгеймера», — замечает профессор Кит Лавс (Keith Laws) из университета Хартфордшир.

В исследовании, которое провели психиатры, учитывались данные метаанализов, охвативших около полутора миллионов пациентов с болезнью Альцгеймера. Эти данные достоверно показывают, что «Альцгеймер», увы, более тяжело поражает прекрасный пол — как в вербальных способностях, так и в общекогнитивных навыках и пространственной ориентации.


Текст: Алексей Паевский

Sex differences in cognitive impairment in Alzheimer’s disease
Keith R Laws, Karen Irvine, Tim M Gale

World J Psychiatr. Mar 22, 2016; 6(1): 54-65
Published online Mar 22, 2016. doi: 10.5498/wjp.v6.i1.54

Нейростарости: культура гигантских синапсов поможет наблюдать за транспортом нейромедиаторов

Исследователи из Окинавского института науки и технологии (OIST) в Японии сумели создать стабильную культуру гигантских синапсов, которая может стать прорывом в микроскопическом изучении синаптической передачи.

Cтруктура гигантского синапса. Credit: OIST


Сам термин «синапс» существует в нейронауках почти сотню лет, его ввел Чарльз Скотт Шеррингтон. Обычно эти места соединения нервных клеток образуются в крошечных выростах на дендритах – так называемых дендритных шипиках (некоторые нейроны мозжечка имеют до 100 000 синаптических входов). Структура самого синапса хорошо известна: пресинаптическая мембрана, постсинаптическая, синаптическая щель… Сама передача потенциала действия через синаптическую щель очень сложен, в нем задействовано много различных молекул: белков, липидных везикул и малых нейромедиаторов, в работе синапсов принимают участие и окружающие их астроциты. Тем не менее, сами синапсы не очень удобны для изучения методами микроскопии – они слишком малы.

Исследователи из из Окинавского института науки и технологии (OIST) в 2016 году опубликовали в Journal of Neuroscience статью, которая должна позволить в будущем сделать серьезный прорыв в изучении синапсов.

Дело в том, что помимо «обычных» синапсов, иногда образуются так называемые гигантские синапсы. В этих синапсах пресинаптическая часть одного нейрона «заворачивается» вокруг нейрона, принимающего потенциал действия. Такие синапсы могли бы стать замечательным объектом для микроскопического изучения, однако здесь есть одна проблема: эти синапсы не «живут» в культуре. Их можно найти на свежих срезах головного мозга мышей, однако они быстро разрушаются.

Cравнительные размеры обычного и  гигантского синапса. Credit: OIST


Однако японские исследователи сумели обойти эту проблему и создать технологию, в которой кортикальные клетки нейронов мыши образуют гигантские синапсы и живут в культуре. При этом, что важно, в этой культуре возможно одновременно оптическими методами изучать пресинаптический везикулярный транспорт и осуществлять электрофизиологическую регистрацию работы синапса.

«Этот метод имеет огромный потенциал, чтобы помочь нам понять, как работают синапсы. Это обеспечит лучшее, более глубокое понимание того, что происходит в синапсах», — так прокомментировал свою работу профессор Томоюки Такахаси, один из авторов работы.


Текст: Алексей Паевский

Reconstitution of Giant Mammalian Synapses in Culture for Molecular Functional and Imaging Studies

Dimitar Dimitrov, Hiroshi Takagi, Laurent Guillaud, Naoto Saitoh, Kohgaku Eguchi and Tomoyuki Takahashi

Journal of Neuroscience 23 March 2016, 36 (12) 3600-3610; DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3869-15.2016

 

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

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 100. Нейростарости: растворимые сенсоры в мозге

Ученые из Медицинской школы Университета штата Вашингтон в Сент-Луисе и инженеры из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне в 2016 году создали датчики, которые нейрохирурги смогут имплантировать под черепную коробку без необходимости их впоследствии удалять: по окончании работы датчики просто растворяются. О своей разработке команда сообщила  в престижном журнале Nature.

Новые датчики оказались размером с кончик карандаша


Сообщество исследователей и разработчиков двух университетов создали датчики размером с кончик простого карандаша, которые нейрохирурги могут имплантировать во время операций под черепную коробку для постоянного точного мониторинга внутричерепного давления и температуры. Датчики растворяются в течение нескольких десятков часов.

Процесс растворения датчиков. Seung-Kyun Kang et al


«Электронные устройства и их биомедицинские применения активно развиваются. Но главное препятствие состояло в том, что имплантаты часто вызывают иммунную реакцию, которая может оказаться проблематичной для пациентов. Преимущество новых устройств в том, что они растворяются со временем, поэтому не останутся в мозге надолго и их не придется доставать обратно, что резко уменьшает риск инфекции и дальнейших осложнений», — говорит доктор Рори Дж. К. Мерфи, нейрохирург в Медицинской школы Университета штата Вашингтон в Сент-Луисе и Еврейского госпиталя Барнс в Сент-Луисе, соавтор статьи.

Важность таких датчиков неоспорима: только в США погибает от черепно-мозговых травм более 50 000 человек в год.Новые устройства в основном сделаны из полимолочной кислоты, сополимеризованной с гликолевой кислотой (PLGA) и силикона. В первом «раунде» испытаний их погружали в физиологический раствор, где они растворялись в течение двух дней, после чего провели испытания на мышах. Теперь ученые приступают к исследованиям на людях.


Текст: Алексей Паевский

Bioresorbable silicon electronic sensors for the brain

Seung-Kyun Kang, Rory K. J. Murphy, John A. Rogers

Nature volume530, pages71–76 (04 February 2016)

 

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

Нейростарости: в хронических болях «виновата» микроглия

Хроническую нейропатическую боль , от которой страдает более десяти миллионов человек по всему миру, можно уменьшить или даже полностью ликвидировать, воздействуя на микроглию — особые клетки мозга, которые в норме призваны обеспечивать иммунитет (большую статью о микроглии читайте на нашем портале). Это выяснили учёные из Государственного университета Рутгерс в Нью-Джерси, а результаты их работы опубликовали в 2016 году сразу в двух журналах:Nature Communications и Cell Reports.

Исследование указывает на то, что нейропатическую  боль  можно смягчить, если обрабатывать травму специальным образом в течении нескольких дней. Изображение взято из пресс-релиза Рутгерса.


«Основная мысль состояла в том, что микроглия, которая, по идее, должна работать нормально, по какой-то причине становится токсичной и приводит к тому, что развиваются нейропатические боли», — объясняет выбор направления работы Лонг-Чжун Ву (Long-Jun Wu), профессор клеточной биологии и неврологии в университете Рутгерса.

Ву и его команда обнаружили, что хроническая нейропатическая боль формируется тогда, когда в результате травм, операций или таких тяжёлых заболеваний, как диабет или опухоль, повреждаются нервы. И оказалось, что подобный исход можно избежать, либо значительно снизить его тяжесть, если в течение нескольких дней после травмы удастся целенаправленно ликвидировать клетки микроглии .

«Если мы сможем поймать это окно в течение одного-пяти дней после повреждения нерва, в течение которого устроим препятствие деятельности микроглии , то мы сможем частично обратить хронизацию боли», — говорит Ву.

Исследование указывает на то, что нейропатическую боль можно смягчить, если обрабатывать травму специальным образом в течении нескольких дней. Изображения взято из пресс-релиза Рутгерса.

Невропатия возникает тогда, когда при травме, нервном заболевании или операции затрагиваются нервные тяжи. Этот вид боли , в отличие от физиологической, сохраняется даже после выздоровления и часто устойчив к действию обезболивающих препаратов, как ацетаминофен или напроксен. В то же время опиаты, которые часто используются для облегчения болевых проявлений, имеют массу побочных эффектов и тоже не всегда эффективны для пациентов с нейропатической болью .

В ходе лабораторных исследований на мышах Ву и его коллеги использовали химиотерапевтические препараты, которые тормозили пролиферацию микроглии , иммунных клеток мозга. Подобным образом онкологические препараты «запрещают» делиться злокачественным клеткам. Результаты экспериментов на мышах показали, что этот препарат значительно снижает болевые ощущения после травмы.

«Что нужно делать — так это, в первую очередь, предотвращать «размножение» раковых клеток. Считалось, что они несут пользу для здорового мозга, но в ходе наших исследований обнаружилось, что эти клетки инициируют нейропатический тип боли и в итоге приводят к тому, что она становится хронической», — отмечает Ву.

Нужно отметить, что учёные исследуют клетки микроглии как инициатора невропатической боли в течение последних двух десятилетий, исследователи Рутгерса первыми определили, что они точно поддерживают это состояние. Ву и его коллеги обнаружили, что приумножение таких клеток — один из главных источников боли . Это открытие поможет в разработке более эффективных обезболивающих препаратов с гораздо меньшим количеством побочных эффектов.

«Наше исследование наталкивает мысли об интригующих возможностях того, что если полностью избавиться от пролиферации микроглии , то можно найти совершенно новый подход для управления болью . Мы надеемся, что позволит вести более успешную борьбу с этой разрушительной болезнью», — замечает исследователь.

Текст: Алексей Паевский

Microglia and monocytes synergistically promote the transition from acute to chronic pain after nerve injury by Jiyun Peng, Nan Gu, Lijun Zhou, Ukpong B Eyo, Madhuvika Murugan, Wen-Biao Gan & Long-Jun Wu in Nature Communications. Published online June 2016 doi:10.1038/ncomms12029

Spinal Microgliosis Due to Resident Microglial Proliferation Is Required for Pain Hypersensitivity after Peripheral Nerve Injury by Nan Gu, Jiyun Peng, Madhuvika Murugan, Long-Jun Wu and other in Cell Reports. Published online July 2016 doi:10.1016/j.celrep.2016.06.018

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

Как вычислить психопата?

Помните, как в фильме «Иван Васильевич меняет профессию» героиня Крачковской говорила – «И тебя вылечат…»? Ну, может быть, не вылечат, но диагностируют точно. Особенно если ты заключённый. Доктор Дэниэл Бодужек (Daniel Boduszek), доцент криминальной психологии в университете Хаддерсфилда, провёл исследование и разработал новый метод оценки психопатии. Он опубликован в Journal of Criminal Justice.


Цель доктора Бодужека состояла в том, чтобы разработать шкалу, которая бы выявляла психопатию безотносительно влияния фоновых факторов, включая совершённые преступления. Психопаты встречаются не только в криминальной сфере, а, например, в бизнесе. Поэтому существует необходимость того, что доктор Бодужек описывает в новой статье как «чистое персональное измерение психопатии, не загрязнённое элементами поведения». Это «позволит исследователям расширить понятие для всех групп населения».

Так что, хотя доктор Бодужек с коллегами и провели исследование среди 1794 заключенных из 10 тюрем, преступность и антисоциальное поведение участников не учитывались при оценке заполненных ими опросников по выявлению психопатических черт личности. Опросник был разработан доктором Бодужеком. Он включает такие утверждения как «Меня не волнует, если я своими действиями кого-то расстрою», «Я скорее сосредоточен на своих собственных мыслях и идеях, чем на том, что подумают другие», «Вид плачущих людей меня не расстраивает», «Я готов помогать другим людям, только если вижу в этом выгоду», «Иногда я провоцирую людей, просто чтобы посмотреть на их реакцию».

Новый опросник делает акцент на ключевых факторах, впервые описанных в 1940 году влиятельным американским психологом Херви М. Клекли. Одной из основных целей разработки опросника было удостовериться, что эгоцентричность полностью протестирована. Она была одним из основных критериев у Клекли, но «сейчас ею часто пренебрегают при оценке исследований психопатии», как сообщил Бодужек.

До начала академической карьеры Бодужек работал психологом в тюрьмах, в том числе и строгого режима. Благодаря старым связям, он организовал масштабный опрос почти 2000 заключенных из 10 тюрем строгого режима в Польше — от убийц и сексуальных маньяков до людей, совершивших ненасильственные преступления. Для оценки корректности нового опросника участники также заполнили ещё 6 опросников, используемых психологами для оценки черт личности. В статье доктор Бодусжек приводит детальное описание методологии и полученных результатов и утверждает, что его модель психопатии представлена четырьмя отличительными факторами, такими как эмоциональная отзывчивость, когнитивная отзывчивость, склонность к межличностным манипуляциям и эгоцентричность. Также он подчеркнул, что при изучении психопатии следует обращать внимание в том числе и на уровень интеллекта.

Он заключает, что «подобный подход, не учитывающий элементы поведения, может быть применен в равной степени и к преступникам, и к законопослушным гражданам».

Бодужек планирует развивать и тестировать опросник дальше. Он надеется провести исследования в тюрьмах США и среди простого населения. Его задача — разработать инструмент диагностики, применимый в первую очередь для работы с заключенными — например, для выявления у них повышенных психопатических черт и последующей терапии.


Текст: Алексей Паевский

Introduction and validation of Psychopathic Personality Traits Scale (PPTS) in a large prison sample

Daniel Boduszek, Agata Debowska, Katie Dhingra, and Matt DeLisi

Journal of Criminal Justice. Published online August 2016 doi:10.1016/j.jcrimjus.2016.02.004

 

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

Нейростарости: парацетамол, беременность и трудные дети

У препарата, известного под названием парацетамол или ацетаминофен, появились новые проблемы. Мы уже писали о том, что приём этого препарата снижает эмпатию, или о том, что употребление парацетамола во время беременности оказалось связано с проявлением признаков аутистического спектра у мальчиков, и для обоих полов — с проблемами в отношении внимания и связанных с гиперактивностью симптомов. И вот – ещё одно исследование, подтверждающее опасность приёма препарата беременными (и, одновременно, вроде как разрешающее принимать его после родов).


Новая статья, опубликованная в JAMA Pediatry,  представляет работу Эви Стерджиакули (Evie Stergiakouli) и коллег из Университета Бристоля. В этом исследовании авторы использовали данные  7796 матерей из Лонгитюдного сследования родителей и детей Avon (Avon Longitudinal Study of Parents and Children).

В этом исследовании учёные выделили три группы матерей: принимавших парацетамол на 18-й неделе беременности, принимавших его на 32-й неделе беременности и данные 6916 и 3454 партнеров, принимавших парацетамол постнатально. Кроме этого, авторы изучали данные о поведенческих проблемах их детей в семь лет.

Оказалось, что постнатальный приём парацетамола не связан с повышением риска поведенческих проблем, а вот приём во время беременности…

И употребление на 18-й, и на 32-й неделе привело к повышенному риску поведенческих проблем и гиперактивности. Вдобавок к этому, приём парацетамола на 32-й неделе увеличил риск эмоциональных проблем и «общих трудностей» у ребёнка.

Впрочем, авторы предлагают всегда взвешивать риск осложнений жара и лихорадки и риск возникновения поведенческих проблем у ребёнка.


Текст: Алексей Паевский

Association of Acetaminophen Use During Pregnancy With Behavioral Problems in Childhood: Evidence Against Confounding

Evie Stergiakouli, PhD; Anita Thapar, FRCPsych, PhD; and George Davey Smith, MD, DSc

JAMA Pediatrics. Published online August 15 2016 doi:10.1001/jamapediatrics.2016.1775

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

Нейростарости. Борьба со страхом через «разрушенные» воспоминания

В жизни каждого уравновешенного и серьёзного человека есть такие маленькие паучок, змея, ящерица, кузнечик и прочие объекты леденящего душу ужаса, завидев которые, он готов залезть на стену или со скоростью Усейна Болта оказаться вне зоны его досягаемости. Самый распространённый метод лечения подобных проблем — так называемая терапия подвергания (exposure therapy). В исследовании, опубликованномв Current Biology, учёные из Уппсальского университета показали, что эффект от такого воздействия окажется ещё больше, если у людей с какой-либо фобией разрушить постоянно освежающиеся «страшные» воспоминания.

Установлено, что активация «страшных» воспоминаний, начиная с мини-экспозиции в 10 минут и заканчивая более продолжительным воздействием, привела к значительному снижению активности миндалевидного тела на следующий день, когда испытуемым вновь демонстрировали пауков.


Согласно статистике, что до 30 процентов всех людей на Земле в какой-то момент в их жизни страдают от тревожных расстройств. Беспокойство неизменно ухудшает качество жизни, но выход есть: можно лечить таких людей с помощью терапии, в которой пациент постепенно подвергается тому, что провоцирует реакцию. Если воздействие завершается успешно, формируется новая «безопасная» память, которая перекрывает старый страх. Но не всем это лечение помогает, в частности, потому, что «плохая» память может в какой-то момент вернуться после первоначально успешного результата. Но теперь доказано, что «улучшенные» воспоминания можно записать более надёжно.

Когда человек что-то вспоминает, память становится нестабильной и словно перезаписывается. Но если нарушить условия её сохранения или так называемую реконсолидацию, то ту память, которая формируется в данный момент, можно изменить. Таким образом, воспоминания о страхе можно ослабить или даже удалить, а это даёт надежду на более эффективное лечение тревожных расстройств. Хотя до сих пор учёных одолевали сомнения, окажется ли это возможным, потому что чем старше воспоминания, тем они сильнее и тем труднее их переписать.

Исследователи из Уппсальского университета и Каролинского института в Швеции впервые продемонстрировали, что метод реально работает и помогает избавиться от фобии. Они показывали людям с арахнофобией изображения пауков, измеряя при этом их мозговую активность в миндалине, части мозга, тесно связанной с формированием страха.

Они обнаружили, что активация «страшных» воспоминаний, начиная с мини-экспозиции в 10 минут и заканчивая более продолжительным воздействием, привела к значительному снижению активности миндалевидного тела на следующий день, когда испытуемым вновь демонстрировали насекомых. Происходит это потому, что память неустойчива перед воздействием и постоянно перепесывается в ослабленной форме. На следующий день после воздействия у группы, которая получила первоначальную активацию пауками, снизилась активность миндалевидного тела по сравнению с контрольной группой.

«Поразительно, что такая, казалось бы, простая манипуляция столь явно влияет на активность мозга и поведение. Простая модификация существующих методов лечения может значительно улучшить их эффект. Это означает то, что больше людей избавятся от тревоги после терапии, а также снизится количество рецидивов»,  — отмечает (Johannes Björkstrand), аспирант кафедры психологии Университета Уппсалы.


Текст: Алексей Паевский

Disrupting Reconsolidation Attenuates Long-Term Fear Memory in the Human Amygdala and Facilitates Approach Behavior by Johannes Björkstrand, Thomas Agren, Fredrik Åhs, Andreas Frick, Elna-Marie Larsson, Olof Hjorth, Tomas Furmark, and Mats Fredrikson in Current Biology. Published online August 2016. doi:10.1016/j.cub.2016.08.022

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

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.