Открытия нейробиологии в 2014 году

Говоря о самых ярких научных открытиях, мы зачастую имеем в виду самые понятные из них. Это особенно актуально сейчас, когда ежедневно в мире выходит тысячи статей только в одной конкретной области науки. Понять, какие из них наиболее важны, можно только в долгосрочной перспективе. Меж тем основную массу их читателей составляет небольшой круг узких специалистов, чьи приоритеты могут существенно отличаться даже внутри одной исследовательской лаборатории. Поэтому специалист составит для себя персональный список, а мы пойдем по более простому пути.

Модель нейронных связей в человеческом мозгеМодель нейронных связей в человеческом мозге
© Radu Jianu/Brown University

Передача информации от мозга к мозгу

Интерфейсы «мозг-компьютер» сейчас если не на пике популярности, то по крайней мере близки к нему. Один из выдающихся экспериментов ушедшего года включал в себя первое удачное испытание системы «мозг-компьютер-мозг». Органы чувств испытуемых при этом не задействовали, так что эксперимент с некоторой натяжкой можно назвать первой демонстрацией телепатии.

«Отправитель информации» должен был подумать об одном из двух элементарных слов («привет» или «пока»). В этот момент электроэнцефалограф регистрировал электрическую активность нейронов этого испытуемого, а компьютер преобразовывал ее в одну из двух последовательностей единиц и нулей. В таком виде информация передавалась на транскраниальные магнитные стимуляторы (ТМС) трем другим испытуемым — «получателям». После повторного преобразования ТМС воздействовал на мозг реципиента слабыми магнитными полями, и получатели информации видели последовательность вспышек — фосфенов, свою для каждого слова.

Отправитель и получатели находились на разных континентах — в Азии (Индия) и Европе (Франция) соответственно. При этом, несмотря на столь внушительные расстояния, доля ошибок при передаче данных (через интернет) была невелика — 15%. Вполне допустимо для первого раза.

Управление генами силой мысли

Заголовок не лукавит, однако здесь не обойтись без оговорок. Во-первых, под силой мысли понимается мозговая активность, регистрируемая на ЭЭГ — примерно такая же, как в предыдущей истории. Во-вторых, перед тем как управлять работой гена, нужно модифицировать его так, чтобы его экспрессию можно было регулировать методами оптогенетики.

В работе ученых из Швейцарской высшей технической школы Цюриха эти условия были выполнены. В качестве подопытных выступили трансгенные мыши, которым под кожу имплантировали клетки с измененным геном SEAP. Добровольцы (а в этой роли уже выступали люди) должны были выполнять одну из трех задач, сидя перед монитором: концентрировать внимание, медитировать или пытаться сознательно менять степень внимания. В это время энцефалографы регистрировали мозговую активность испытуемых. Затем сигналы передавали на инфракрасные лампы под кожей мышей. При определенных параметрах мозговой активности лампы загорались, ген SEAP активировался, и вырабатывался флуоресцентный белок.

В перспективе можно будет управлять и работой собственных генов. А это значит, что у нас появится возможность лечить себя или товарищей все той же «силой мысли». Направляя внимание на тот или иной объект, мы сможем активировать конкретный ген, продукт которого и будет лекарством против определенного заболевания.

Трехмерная нервная ткань в пробирке

В Университете Тафтса в Бостоне создали искусственную нервную ткань. И пусть по своей вычислительной мощности она далека даже от мозга грызуна, смысл открытия не в этом. Впервые удалось получить кусочек ткани, у которой общий принцип строения такой же, как у целого мозга. В ней выделяется белое (аксоны нейронов) и серое (их тела и дендриты) вещество, присутствует нейроглия («вспомогательные» клетки нервной ткани), а главное — искусственная нервная ткань трехмерна. В принципе, без этого последнего свойства было бы сложно добиться «правильной» структуры.

Основу образца составил каркас из фиброина шелка, залитый коллагеновым гелем. Нейроны, взятые из мозга крысы, без глии нормально функционируют на таком каркасе всего сутки. Зато с добавлением нейроглии срок жизни искусственной ткани удалось увеличить до пяти недель.

Имея искусственную трехмерную нервную ткань, можно, не используя лабораторных животных, в полной мере изучить, как мозг реагирует на травматическое воздействие.

Нейроглия в зубах теряет специализацию

Прошедший год был богат на неприятные истории со стволовыми клетками, которые планировали получать из специализированных клеток взрослых грызунов. Однако есть находка, достоверность которой сейчас не ставится под сомнение. Элементы нейроглии из веточек лицевого нерва, которые дают нашим зубам чувствительность, буквально сбегают в пульпу и там теряют специализацию, самопроизвольно становясь мезенхимальными стволовыми клетками. Это выяснила группа исследователей под руководством выходца из России Игоря Адамейко при окрашивании нейроглии в нервах, посылающих болевые сигналы от зубов и десен в мозг, флуоресцентными красителями.

Приложение находки для медицины очевидно: при условии, что станут понятны механизмы такого превращения, мы получаем этичный и достаточно дешевый источник стволовых клеток и новых зубов. Однако в плане науки вывод еще интереснее. Ранее считалось, что естественным путем, без кропотливой работы ученых, потерять специализацию не может ни одна клетка. Теперь же мы видим, что такие процессы происходят, и не где-нибудь, а в одной из самых специализированных тканей. Как знать, какие еще фундаментальные факты о нервной ткани нам не известны?

Источник: polit.ru

Метки , . Закладка постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *