Обнаружена новая функция мозжечка


Зелёный флуоресцентный белок в клетках мозжечка позволяет наблюдать за их активностью в реальном времени.
Зелёный флуоресцентный белок в клетках мозжечка позволяет наблюдать за их активностью в реальном времени.

Мозжечок занимает всего 10% объёма головного мозга. При этом он содержит около 50% нейронов последнего. Несмотря на то, что «вычислительная мощность» мозжечка очевидно велика, считалось, что к сознанию эта часть мозга отношения практически не имеет. Предполагалось, что мозжечок помогает нам, например, поддерживать тело в вертикальном положении или дышать — то есть, занимается организацией физических действий. Но теперь нейрофизиологам удалось обнаружить, что мозжечок участвует в работе системы вознаграждения — одного из основных механизмов, определяющих нашу мотивацию и управляющих поведением.

Это открытие позволяет предположить, что принцип работы нейронов, занимающих большую часть мозжечка — так называемых «гранулярных клеток» — отличается от наших о нём представлений. (далее…)

Мозг в десять раз активнее, чем считалось раньше


Дендриты (выделены зелёным цветом) оказались активнее тела нейрона.
Дендриты (выделены зелёным цветом) оказались активнее тела нейрона.Источник: Калифорнийский университет.

Учёные Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (University of California, Los Angeles) зарегистрировали электрическую активность дендритов у крыс, которые свободно двигаются. Оказалось, что отростки нейронов генерируют импульсы в десять раз чаще, чем тело клетки. Так же появились основания предполагать, что специфическая активность дендритов позволяет им производить не только цифровые вычисления, но и аналоговые. Результаты исследования опубликованы в журнале Science. (далее…)

Работа по изучению центров вознаграждения была вознаграждена


Профессор Вольфрам Шульц, работы которого повлияли на формирование современных представлений о работе центра вознаграждения.
Профессор Вольфрам Шульц, работы которого повлияли на формирование современных представлений о работе центра вознаграждения.

Престижная премия Brain Prize фонда датской фармацевтической компании Лундбек (Lundbeck Foundation) в этом году была присуждена троим британским учёным, внесшим существенный вклад в исследования центра вознаграждения в головном мозге. Работы, проведённые лауреатами Brain Prize’17, были посвящены изучению способности людей и животных связывать собственные действия с их исходом и получаемым в итоге вознаграждением.

Эта способность критически важна для выживания, но она же приводит к развитию многих неврологических и психических заболеваний, например различных зависимостей, компульсивного поведения и шизофрении.

Лауреатами премии стали:

  • Питер Даян (Peter Dayan), руководитель отделения нейроинформатики Гэтсби (Gatsby Computational Neuroscience Unit) в Университетском колледже Лондона (University College of London).
  • Рей Долан (Ray Dolan), руководитель Центра вычислительных технологий в психиатрии и старении Макса Планка (Max Planck UCL Centre for Computational Psychiatry and Ageing).
  • Вольфрам Шульц (Wolfram Schultz), профессор неврологии и ведущий научный сотрудник научного фонда Wellcome Trust в Кембриджском университете (University of Cambridge).

Все они назвали получение премии (и денежного приза в 1 млн евро) «большой честью». (далее…)

Удалось выяснить, почему женщинам часто требуется больше морфина


Авторы нового исследования подчеркнули важность «разработки индивидуализированных терапевтических стратегий управления болью у мужчин и женщин».
Авторы нового исследования подчеркнули важность «разработки индивидуализированных терапевтических стратегий управления болью у мужчин и женщин».

Результаты нового исследования могут объяснить, почему женщинам-пациенткам зачастую необходимо вводить бо́льшие дозы морфина, чем пациентам-мужчинам, для достижения того же эффекта. По всей видимости, в участках женского мозга, ответственных за формирование болевых ощущений, активнее работают клетки микроглии.

Работа коллектива учёных из Университета штата Джорджия (Georgia State University) была опубликована в издании Journal of Neuroscience. Исследователи пояснили, что, после подавления активности микроглии в мозге крыс, самки начали реагировать на обезболивание опиоидами так же, как самцы.

Хроническая боль представляет собой самую распространённую медицинскую проблему в мире. От неё страдает более 25% населения Земли. Среди людей старшего возраста распространённость хронической боли выше. Хорошо известно также, что женщин эта проблема затрагивает в большей степени, чем мужчин. Отчасти это объясняется тем, что часть заболеваний, способных стать причиной развития хронического болевого синдрома, встречается только у женщин. Это и эндометриоз, и менструальные боли, и другие им подобные болезни и состояния. Но существуют и болезни, провоцирующие появление хронической боли, и при этом встречающиеся у представителей обоих полов. Мигрени, головные боли, боли в суставах при артрите — все эти заболевания влияют на женщин существенно сильнее, чем на мужчин. (далее…)

Реконструкция и моделирование неокортикальных микроконтуров



(далее…)

Обнаружен новый механизм, управляющий работой синапсов


Каждый нейрон в головном мозге соединён с 10 тыс. себе подобных. Работой этой огромной сети управляют сложные механизмы, пока не вполне изученные.
Каждый нейрон в головном мозге соединён с 10 тыс. себе подобных. Работой этой огромной сети управляют сложные механизмы, пока не вполне изученные.

Учёные обнаружили принципиально новый процесс, лежащий в основе взаимодействия нервных клеток между собой. Оказалось, что работа синапсов — участков, в которых нервные клетки контактируют друг с другом, — управляется не только NMDA-рецепторами (их роль в этом процессе уже была известна ранее), но и так называемыми «каинатными рецепторами». Этот механизм играет важную роль в запоминании и обучении.

«Это открытие чрезвычайно значимо. В будущем оно поможет нам лучше понять, как работают память и мышление, как устроена нейропластичность, как происходит формирование и стабилизация нейронных сетей», — рассказал ведущий автор исследования Джереми Хенли (Jeremy Henley) из Бристольского университета (University of Bristol). Учёный также добавил, что проделанная работа проложила новые пути к пониманию принципов работы синапсов на молекулярном уровне.

Человеческий мозг содержит около 100 млрд нервных клеток. И каждая из них соединена — через синапсы — с 10 тыс. других. Эти связи могут ослабевать или, наоборот, становиться более прочными в результате процессов, идущих в головном мозге. Десятилетиями учёные пытались выяснить, как именно это происходит.

До недавнего времени едва ли не единственным известным механизмом, влияющим на изменение объёма проходящей через синапс информации, была долговременная потенциация (long-term potentiation, LTP). (далее…)

Жизнь с прибором


Конференция про носимые гаджеты. Стэнфорд, Калифорния
Конференция про носимые гаджеты. Стэнфорд, Калифорния.

Носимые гаджеты — это разные Фитбиты? И да, и нет.

Fitbit и другие фитнес-браслеты умеют неинвазивно, достаточно незаметно и всё более точно регистрировать массу интересного: локомоторную активность, шаги, сон. Некоторые браслеты пошли дальше и научились измерять, например, давление. В целом, любая информация о вашем теле может найти и медицинское применение. Собственно, одна из актуальных задач разработчиков фитнес-браслетов и приложений для них — превратить популярную игрушку ипохондрика-спортолюба в действительно полезный девайс.

Кроме хорошо уже известных браслетов и часов существуют и другие способы что-то на себя надеть: пластыри, жилеты, кольца, обручи и менее привычные формы аксессуаров, вроде вживляемых датчиков. Задача, как правило, у них такая же — диагностическая.

Плюс существуют небольшие приборы домашнего использования. Они действительно небольшие и поэтому вполне себе носимые. И вот они уже могут быть не только диагностическими, но и терапевтическими. Собственно, ничего не мешает «браслетам» так же стать терапевтическими, к этому всё и идёт. А в каких-то случаях уже пришло. (далее…)

МРТ может помочь в ранней диагностике аутизма


МРТ головного мозга используется для диагностики и наблюдения при самых разных неврологических заболеваниях. Возможно, в скором времени его начнут применять и для ранней диагностики аутизма.
МРТ головного мозга используется для диагностики и наблюдения при самых разных неврологических заболеваниях. Возможно, в скором времени его начнут применять и для ранней диагностики аутизма.

Изучив результаты МРТ мозга детей, чьи старшие братья или сёстры страдают аутизмом, исследователи смогли с 80% точностью предсказать развитие заболевания ещё до появления первых симптомов.

Работа опубликована в издании Nature. В настоящее время авторы продолжают набирать семьи, в которых были случаи аутизма, планируя воспроизвести результаты завершённого исследования.

«Наша работа показала, что биомаркеры раннего развития мозга могут быть очень полезны для выявления детей с высоким риском аутизма ещё до того, как у них разовьются нарушения поведения, — рассказывает старший автор работы доктор Джозеф Пивен (Joseph Piven), заслуженный профессор психиатрии из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл (University of North Carolina at Chapel Hill). — Сейчас диагноз «аутизм» ставится между вторым и третьим годом жизни — и это самое раннее. Мы же изучали снимки мозга детей в возрасте до года — и смогли с хорошей точностью предсказать вероятность получения этого диагноза в течение следующих 24 месяцев».

В исследовании приняли участие сотни детей из разных областей США, в том числе, из Вашингтона, Нью-Йорка, Миннесоты и Филадельфии. Руководили работой специалисты из Каролинского Института пороков развития (Carolina Institute for Developmental Disabilities) при Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл, директором которого является доктор Пивен. Критерием отбора стало наличие случаев аутизма или расстройств аутистического спектра (РАС) у старших братьев или сестёр. (далее…)

Мышей удалось защитить от развития химических зависимостей


Мыши с избытком кадгерина в головном мозге интересовались клеткой, в которой можно было получить кокаин, не больше, чем другими  клетками экспериментальной установки.
Мыши с избытком кадгерина в головном мозге интересовались клеткой, в которой можно было получить кокаин, не больше, чем другими клетками экспериментальной установки.

В новом исследовании, проведённом канадскими учёными, утверждается, что способность мозга «обучаться зависимости» можно заблокировать и, таким образом, предотвратить развитие наркомании. Правда, пока результаты получены только на мышах.

Работа была проведена группой исследователей из Университета Британской Колумбии (University of British Columbia) и Университета Калгари (University of Calgary). Результаты опубликованы в издании Nature Neuroscience.

Соавтор работы Андреа Глоба (Andrea Globa) из Университета Британской Колумбии рассказала, что она и её коллеги решили узнать, какие именно процессы обучения идут в сетях нейронов, ответственных за ощущение вознаграждения. Эти же области мозга участвуют и в формировании зависимости.

«Учёные сегодня практически уверены в том, что развитие зависимости — это патологический вариант нормального процесса обучения. При этом используется тот же механизм, но он даёт сбой, — рассказывает Глоба. — Мы хотели выяснить, что в это время происходит на клеточном и молекулярном уровне». (далее…)

Разведопрос: Сергей Марков о машинном обучении



(далее…)

Синтез патологического белка при болезни Альцгеймера можно остановить


Изменение структуры тау-белка приводит к разрушению микротрубочек и формированию узлов или клубков, состоящих из патологического протеина.
Изменение структуры тау-белка приводит к разрушению микротрубочек и формированию узлов или клубков, состоящих из патологического протеина.

Процесс повреждения мозга, обусловленный воздействием токсичной разновидности тау-белка, можно не только остановить, но и в определённой степени обратить вспять. Для этого, как сообщается в новом исследовании, необходимо использовать специфические антисмысловые олигонуклеотиды, блокирующие синтез белка тау в клетках. Теоретически, эти соединения могли бы использоваться в лечении различных нейродегенеративных заболеваний.

В норме клетки человеческого организма синтезируют тау-белок. Он участвует в стабилизации микротрубочек, органоидов, формирующих клеточный «скелет». Однако при некоторых заболеваниях патологическая модификация тау-белка образует нейрофибриллярные клубки внутри клеток мозга. Это происходит, в частности, при болезни Альцгеймера, лобно-височной деменции, хронической травматической энцефалопатии и прогрессирующем надъядерном параличе. В настоящее время не существует средств, способных уменьшить вред от воздействия токсичной разновидности тау-белка. (далее…)