Новый «мозг-на-чипе» моделирует связь между отделами мозга


На снимке видны различные области модели головного мозга, соединяющиеся между собой длинными отростками нейронов, аксонами.
На снимке видны различные области модели головного мозга, соединяющиеся между собой длинными отростками нейронов, аксонами.

Учёные из Гарвардского университета (Harvard University) разработали мультирегиональную модель «мозга-на-чипе». Устройство воспроизводит связь между тремя различными отделами мозга. Модель уже начала использоваться для детального изучения различий между нейронами из разных регионов мозга и моделирования системных связей.

Результаты исследования опубликованы в Journal of Neurophysiology.

«Мозг — это нечто куда большее, чем отдельные нейроны, — рассказывает соавтор работы Бен Маоз (Ben Maoz), член Группы биофизики заболеваний (Disease Biophysics Group) в гарвардской Школе технических и прикладных наук Джона Полсона (John Paulson School of Engineering and Applied Sciences, SEAS). — Многое зависит от разных типов клеток и связи между отдельными областями. Занимаясь моделированием мозга, вы должны воспроизводить и эти связи, поскольку многие заболевания нарушают именно их». (далее…)

Как мозг млекопитающих контролирует инстинктивное поведение


Префронтальная кора соединена со специфическими областями мозгового ствола
Префронтальная кора соединена со специфическими областями мозгового ствола (соединение отмечено лиловым цветом) — именно так контролируется инстинктивные порывы.

Мы часто сталкиваемся с ситуациями, в которых должны обуздать инстинкты. Это может быть желание ударить кого-то или искушение убежать вместо того, чтобы выступить перед публикой. Учёные Европейской молекулярно-биологической лаборатории (European Molecular Biology Laboratory, EMBL) проследили, какие именно соединения нейронов подавляют инстинкты в пользу социального поведения. Исследование, отчёт о котором опубликован в Nature Neuroscience, может открыть механизмы, стоящие за шизофренией и такими психическими расстройствами, как депрессия.

«Инстинкты важны, но мы не хотим, чтобы они управляли нами постоянно, — говорит Корнелиус Гросс (Cornelius Gross), руководитель исследования. — Нам нужно иметь возможность динамически контролировать наше инстинктивное поведение, в зависимости от ситуации».

За инстинктивное поведение в мозге отвечает часть мозга, расположенная чуть выше спинного мозга — мозговой ствол. Уже известно, что контролирует силу выражения инстинктивного поведения область, которая называется префронтальной корой. Но как именно префронтальная кора тормозит активность глубинных отделов мозга, оставалось неясным.

Теперь же Гросс и его коллеги буквально нашли связь между префронтальной корой и мозговым стволом. Специалисты EMBL в сотрудничестве с лабораторией Тьягу Бранко (Tiago Branco’s lab at MRC LMB) Лаборатории молекулярной биологии (Laboratory of Molecular Biology), проследили связи между нейронами в мозге мыши. Они обнаружили, как префронтальная кора соединяется непосредственно с мозговым стволом. (далее…)

Люди склонны сомневаться в общепризнанных фактах, но не в собственных убеждениях


У тех, кто отказывался менять свои убеждения, повышалась активность миндалевидного тела.
У тех, кто отказывался менять свои убеждения, повышалась активность миндалевидного тела.

Люди могут сомневаться в том, что Эйнштейн — великий физик, но пересматривать собственные политические убеждения они не склонны — к такому выводу пришли учёные из Университета Южной Калифорнии (University of Southern California). В ходе экспериментов они пытались заставить добровольцев изменить свою позицию и наблюдали за активностью их мозга с помощью функциональной МРТ. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports. (далее…)

Мозг людей с дислексией хуже адаптируется к меняющимся сигналам


Мозг человека с дислексией (справа) также пытается адаптироваться к стимулам, но возможностей для этого, видимо, существенно меньше.
Мозг человека с дислексией (справа) также пытается адаптироваться к стимулам, но возможностей для этого, видимо, существенно меньше.

Нейробиологи обнаружили, что у людей, страдающих дислексией, нарушен один из базовых механизмов сенсорного восприятия. Обычно мозг очень быстро адаптируется к сигналам, поступающим от органов чувств, например, к звуку голоса другого человека или изображениям лиц и объектов, чтобы сделать процесс обработки сигналов максимально эффективным. Однако у людей с дислексией эффективность процесса адаптации ниже обычных значений приблизительно на 50%.

Результаты исследования, проведённого учёными из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) и Бостонского университета (Boston University) были опубликованы 21 декабря в издании Neuron.

Открытие, сделанное исследователями, может объяснить трудности, с которыми сталкиваются люди, страдающие дислексией, когда они учатся читать или когда им приходится различать голос говорящего в шумной обстановке. «Адаптация — это механизм, который мозг использует, чтобы упростить решение сложных задач, — рассказывает первый автор работы Тайлер Перракьоне (Tyler Perrachione), доцент Бостонского университета. — Люди с дислексией не могут воспользоваться этим преимуществом». (далее…)

Объём серого вещества мозга изменяется во время беременности


Беременность сопряжена с изменениями объёма серого вещества головного мозга.
Объём серого вещества в некоторых областях головного мозга уменьшается. Какие именно структуры вовлечены в этот процесс, пока неясно.

Беременность перестраивает мозг женщины, меняя размер и структуру областей, связанных с восприятием чувств и интересов других людей. Об этом сообщается в новом исследовании, ставшем первым в своём роде. Результаты работы были опубликованы в издании Nature Neuroscience.

Большая часть изменений сохраняется на протяжении двух лет после родов, как минимум, до того момента, пока ребёнок не достигнет ясельного возраста. И, чем сильнее изменяется мозг, тем сильнее оказывается эмоциональная привязанность матери к ребёнку.

В рамках работы учёные провели сканирование головного мозга ранее не беременевших женщин, а затем повторили это исследование после первых родов. Результаты оказались впечатляющими: в нескольких областях головного мозга, вовлечённых в процесс построения моделей сознания других людей, наблюдалось уменьшение количества серого вещества. (далее…)

Рапамицин продлил жизнь животным с синдромом Лея


Обнаружение многочисленных рваных красных волокон при биопсии мышц — один из симптомов синдрома Лея
Обнаружение многочисленных рваных красных волокон при биопсии мышц — один из симптомов синдрома Лея.

Продолжительность жизни мышей, и плодовых мушек (дрозофил) с искусственно вызванным синдромом Лея получилось продлить, предположительно, благодаря блокированию механизма, контролируемого белком TOR (Target of Rapamycin, белок, связываемый рапамицином). Результаты исследования позволяют предположить, что новые стратегии лечения синдрома Лея и, возможно, других митохондриальных заболеваний, будут основываться на подавлении активности белка TOR.

Исследование «Рапамицин улучшает выживаемость модельных животных (дрозофил) с синдромом Лея» было опубликовано в журнале Oncotarget. (далее…)

Мозг ребёнка «достраивается» после рождения


Мигрирующие нервные клетки
Зелёные «кометы»— это мигрирующие нервные клетки.

Клеткам головного мозга ребёнка нужно некоторое время, чтобы найти себе место. Есть большая группа молодых нервных клеток, которая перемещается в лобные доли у младенцев первых месяцев жизни. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Science. Массовое перемещение клеток может объяснить, почему мозг ребёнка так пластичен некоторое время после рождения.

Большинство нервных клеток мозга (нейронов) занимает своё место в лобных долях ещё до рождения. Затем, по мере того как младенец взаимодействует с окружающим миром, нейроны связываются между собой и создают цепи, управляющие поведением и процессами обучения и запоминания. Эти цепи весьма податливы в раннем младенчестве: связи между нейронами формируются и неоднократно прерываются. Появление новых нейронов в течение первых нескольких месяцев жизни может помочь прояснить механизм длительной гибкости нейронных цепей у детей, — считает соавтор исследования Эрик Хуан (Eric Huang), невропатолог из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (The University of California, San Francisco). (далее…)

Микробиота и травма спинного мозга


Воспалительные клетки на срезе травмированного спинного мозга. Нижний срез — повреждённый спинной мозг мыши, у которой наблюдался дисбиоз. Воспалительный процесс обширнее.
Воспалительные клетки на срезе травмированного спинного мозга. Нижний срез — повреждённый спинной мозг мыши, у которой наблюдался дисбиоз. Воспалительный процесс обширнее. Источник: Kigerl et al., 2016

Исследователи из университета штата Огайо (The Ohio State University) обнаружили, что повреждение спинного мозга влияет на кишечную микробиоту (совокупность бактерий живущих в кишечнике человека). Эти изменения, в свою очередь, способны ухудшать присутствующие неврологические повреждения и замедлять восстановление функций. Авторы работы предполагают, что противодействие этим изменениям с помощью, например, пробиотиков, может помочь пациентам. Статья «Дисбиоз кишечника замедляет восстановление после повреждения спинного мозга» опубликована 17 октября в The Journal of Experimental Medicine.

В последнее время обнаружено множество связей между микробиотой и функционированием организма, причём обнаружены они как у человека, так и у других животных. К примеру, недавно открыто влияние микробиома кишечника на социальное поведение у мышей. Найдены связи с различными аутоиммунными заболеваниями и неврологическими расстройствами. Так что в целом не удивительно, что новые корреляции и даже причинно-следственные связи продолжают обнаруживаться. (далее…)

Киборгизация — стальные грёзы человечества


Люди с бионическими конечностями сегодня пока ещё выглядят немного фантастично
Люди с бионическими конечностями сегодня пока ещё выглядят немного фантастично.

Отрасль, создающая искусственные органы и конечности, штурмует всё новые рубежи. Вскоре её новейшие достижения выйдут из стен ведущих лабораторий и компаний, разрабатывающих роботизированные протезы, и предстанут перед зрителями на специализированном соревновании — Кибатлоне. Откуда взялась такая необходимость и в чём суть соревнования, мы и постараемся разобраться.

Представьте себе ситуацию: вы опытный велосипедист, возможно, велогонщик. Ежегодно вы проезжаете несколько тысяч километров на своём двухколёсном друге. Но случается неприятность: вас сбивает машина или вы срываетесь с обрыва, или просто неудачно падаете — травма вам обеспечена. Может быть, вам повезёт, и вы отделаетесь ушибом, а если сломанные кости или порванные сухожилия? Есть и более страшные травмы, связанные с повреждениями позвоночника, — их столь же легко получить за рулём, на производстве, на операционном столе. После них человек вынужден пересесть в инвалидную коляску и навсегда забыть о том, что когда-то был свободен в движениях. (далее…)

Новая технология позволяет печатать силой мысли со скоростью 12 слов в минуту


Теперь текст можно набирать без рук — как удобно!
Теперь текст можно набирать без рук — как удобно!

Учёные из Стэнфордского университета (Stanford University) усовершенствовали технологию, которая позволяет печатать с помощью считывания сигналов мозга. Новая разработка однажды даст парализованным людям возможность общаться. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the IEEE.

Теорема о бесконечных обезьянах утверждает, что абстрактная обезьяна, ударяя случайным образом по клавишам пишущей машинки в течение бесконечно долгого времени, рано или поздно напечатает любой наперёд заданный текст. Нельзя сказать, что учёные её опровергли — но они научили приматов с лёгкостью набирать стихи Шекспира и газетные статьи. (далее…)

Собаки понимают как слова, так и интонацию человеческой речи


Собаки и фМРТ-сканер
Собаки и фМРТ-сканер.

Согласно новому исследованию, собаки способны различать слова и интонацию человеческой речи посредством областей мозга, аналогичных тем, которые задействованы у человека.

Аттила Андикс (Attila Andics) с соавторами из Университета имени Лоранда Этвёша (венг. Eötvös Loránd Tudományegyetem) обратили внимание, что обучение лексике, «похоже, не является уникальной человеческой способностью, связанной с возникновением языка, а скорее представляет собой более древнюю функцию, связывающую произвольные звуковые последовательности со значениями».

Слова являются основными строительными блоками человеческих языков, но их вряд ли когда-нибудь обнаружат в голосовых сигнальных системах животных. Интонация — это ещё один способ, посредством которого в речи передаётся информация. Например, слова поощрения, как правило, произносятся более высоким и более изменчивым тоном. Люди понимают смысл речи как через лексику, так и через интонацию. (далее…)