Тайны мозга и сознания


День начала:28 Февраль 2017 19:00
День окончания:28 Февраль 2017
Место проведения:   Университетская наб., д. 5, здание Академии наук
Проводит:   Лекторий РАН
лекция
Лекция «Тайны мозга и сознания» в Санкт-Петербурге.

Лекция посвящена взаимосвязям между сознательной психической деятельностью и мозговой активностью. Будут разобраны разные подходы к определению сознания и самосознания в науке, рассмотрены основные теории, описывающие феномен сознания в нейробиологии, когнитивной науке и философии.

На лекции вы услышите о необычных нарушениях сознания и методах, с помощью которых учёные исследуют мозговую активность. И наконец, разговор пойдёт о сознании в контексте разработки искусственного интеллекта и интерфейса мозг—компьютер.

Лектор — Денис Хмелевской, аспирант, младший научный сотрудник Института эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова Российской академии наук (ИЭФБ РАН).

Вход: 200 рублей для взрослых, 100 рублей — льготные (для школьников, студентов, аспирантов, инвалидов, пенсионеров). Оплата на входе.

Для сотрудников РАН — вход свободный.

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…)

Мозг пациентов с СДВГ обладает рядом анатомических особенностей


Риталин с успехом применяется для лечения пациентов с СДВГ во многих странах. В России он запрещён.
Риталин (метилфенидат) с успехом применяется для лечения пациентов с СДВГ во многих странах. В России он запрещён.

Объём мозга людей, страдающих синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) несколько меньше, чем объём мозга людей без этого диагноза. К такому выводу пришли исследователи, опубликовавшие результаты своей работы в издании The Lancet Psychiatry. Различия были обнаружены в ходе изучения МРТ головного мозга.

СДВГ — это нарушение нервно-психического развития, встречающееся, в среднем, у каждого 20-го ребёнка или подростка. Приблизительно у 2/3 пациентов симптомы сохраняются и во взрослом возрасте.

Работая над проектом, исследователи пересмотрели данные многочисленных предыдущих работ, посвящённых изучению СДВГ. Всего в выборку вошли 1713 пациентов с СДВГ и 1529 без него. Возраст участников составил от 4 до 63 лет. (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…)

Обнаружен агрессивный подтип клеток нервной системы


Астроциты — это клетки, которые в норме должны защищать нейроны и помогать им образовывать новые связи. Однако в некоторых случаях астроциты оказываются агрессивны по отношению к нейронам и другим клеткам нервной системы.
Астроциты — это клетки, которые в норме должны защищать нейроны и помогать им образовывать новые связи. Однако в некоторых случаях астроциты оказываются агрессивны по отношению к нейронам и другим клеткам нервной системы.

На протяжении многих лет изучение нейродегенеративных заболеваний и повреждений спинного и головного мозга было сосредоточено на вреде, который эти болезни наносят нервным клеткам или нейронам. Однако в рамках нового исследования учёные решили изучить работу астроцитов. В норме астроциты должны окружать и защищать нейроны, способствуя нормальному функционированию последних. Но, как оказалось, иногда в организме может возникнуть подвид астроцитов, занимающихся уничтожением нейронов, а не восстановлением их после болезни или травмы.

В международном исследовании приняли участие специалисты из Медицинской школы Стэнфордского университета (Stanford University School of Medicine) и Мельбурнского университета (University of Melbourne). Результаты работы опубликованы в издании Nature.

Авторы работы полагают, что сделанное ими открытие может привести к появлению новых подходов к лечению черепно-мозговых травм и таких серьёзных неврологических заболеваний, как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера. (далее…)

Парализованные люди смогли общаться при помощи нейроинтерфейса


23-летняя участница исследования отвечает на вопросы при помощи нейроинтефейса.
23-летняя участница исследования отвечает на вопросы при помощи нейроинтефейса.

Синдром «запертого человека», также называемый синдромом «запертого внутри» или синдромом изоляции — это состояние, при котором пациент не способен реагировать на внешние стимулы из-за полного паралича скелетной мускулатуры. Больные не могут ходить, говорить, выражать эмоции при помощи мимики или даже подавать знаки, моргая. Годами врачи полагали, что пациенты, страдающие этим синдромом, несчастны из-за низкого качества жизни. Также считалось, что у больных отсутствует целенаправленное мышление, необходимое для коммуникации. Оба предположения оказались ошибочными.

В ходе исследования, проведённого учёными из Центра био- и нейроинжиниринга Висса (Wyss Center for Bio and Neuroengineering) в Женеве, Швейцария, выяснилось, что целенаправленное мышление у «запертых внутри» пациентов имеется. Кроме того, когда больные получили возможность «говорить» в результате подключения к новому нейроинтерфейсу, они сообщили, что «счастливы», несмотря на своё состояние.

Для исследования учёные отобрали четырёх пациентов, у которых синдром изоляции развился из-за бокового амиотрофического склероза. (далее…)

Методы нейробиологии протестировали на игровой консоли


Исследователи изучили микропроцессор приставки Atari 2600 с помощью методов нейробиологии. Результаты оказались печальными.
Исследователи изучили микропроцессор приставки Atari 2600 с помощью методов нейробиологии. Результаты оказались печальными.

Учёные Калифорнийского университета в Беркли (University of California, Berkeley) и Северо-Западного университета (Northwestern University) запустили на старой игровой консоли Atari 2600 несколько популярных видеоигр и проанализировали её работу с помощью методов современной нейробиологии — всё для того, чтобы выяснить, может ли наука в нынешнем состоянии понять мозг. Оказалось, что в случае с машиной этот подход не очень эффективен — и учёные сомневаются, что на мозге он работает лучше. Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS Computational Biology.

Считается, что нейробиологи пока не разобрались в работе мозга потому, что им не хватает информации. Что если собрать большие и сложные массивы данных и проанализировать их с помощью продвинутых алгоритмов, мы наконец проникнем в тайны природы. Таких баз данных пока не существует, но даже если бы существовали, мы не могли бы узнать, насколько информация, полученная с помощью алгоритмов, соответствует действительности. Не уведут ли такие «открытия» дальше от истины? Учёные решили проверить это на примере «модельного организма» — системы, созданной самим человеком, изученной вдоль и поперёк. Они попытались исследовать работу микропроцессора приставки Atari 2600 с помощью методов нейробиологии — точнее, их «машинных» аналогов. (далее…)

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…)