В ежемесячный обзор входят наиболее значимые открытия в области исследований мозга и личности и перспектив эмуляции сознания. Мы регулярно освещаем результаты работ по нейропротезированию и нейрореабилитации, новые методидики картирование мозга, работы, посвященные машинному обучению в нейронауке, успехам в применении и разработке нейроимплантов и зондов.
Обзор Nature по методам регенерации нервной ткани мозга
В Nature опубликована обзорная статья, в которой можно прочесть о последних методах регенерации нервной ткани в мозге.
Авторы пишут, что существующие до недавнего времени техники, в основном, использовали доставку в пораженные участки нейротрофического фактора мозга (стимулирует и поддерживает развитие нейронов) и клеточную трансплантацию, что в идеальном варианте должно было “спасти” или заменить определенную популяцию нейронов. Результаты, как правило, были разочаровывающими. Новые подходы с использованием стволовых клеток и прямого клеточного репрограммирования открыли более широкие возможности для точной реконструкции нейронных цепей и регенерации. Благодаря новым техникам мониторинга “клеток-переселенцев”, мы уже знаем, что они вполне благополучно интегрируются в локальные нейронный цепи, формируют работоспособные синапсы и способствуют восстановлению работы пораженных участков на животных моделях болезни Альцгеймера и последствий инсульта. Интересно, что исследователям даже удалось воссоздать трансплантированными нейронами полный коннектом зрительной коры мыши.
В статье рассматриваются три основных подхода:
- Сохранение нервной ткани с помощью факторов роста нервной ткани и использование основанных на клеточной терапии методов
- Трансплантация клеток, выращенных во внешней среде или in vitro (разновидностей стволовых и эмбриональных клеток)
- Клеточная терапия с использованием эндогенных нейрональных клеток-предшественников и методы прямого репрограммирования клеток резидентов.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0087-1
Биоинженерный гель восстановил нейроны мышей после инсульта
На фото: ткань, выросшая в гидрогеле на месте инсульта. Голубые овальные пятна — клеточные ядра, красные трубки — кровеносные сосуды, зеленые нити — аксоны, которые прорастают в поврежденной ткани следом за сосудами.
Фото: Министерство здравоохранения Лос-Анджелеса
Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали гидрогель, который способствует восстановлению нейронов и сосудов после индуцированного инсульта у мышей. Мозг, в отличие от печени или кожи имеет ограниченную способность к восстановлению после инсульта и других заболеваний. В нем не регенерируется новые соединения, кровеносные сосуды или нервная ткань. На месте пораженного участка образуется “провал”, лишенный кровеносных сосудов, нейронов и их аксонов. Авторы в своей работе показали на мышах, что разработанный ими гель возвращает утраченные после инсульта нейроны.
Гель содержит молекулы, которые стимулируют рост кровеносных сосудов, подавляя воспалительные реакции. Воспаление в случае инсульта приводит к рубцеванию ткани и препятствует ее функциональной регенерации. Спустя 16 недель после инсульта и применения геля, в пораженных участках была обнаружена регенерированная мозговая ткань.
Источник: https://www.nature.com/articles/s41563-018-0083-8
Миелин стимулирует рост нейронов при травмах спинного мозга
Восстановление после тяжелой травмы спинного мозга, как правило, сопряжено с пожизненным параличом. В последние годы исследователи все чаще обращаются к терапии на основе стволовых клеток (первые клинические испытания на людях показали обнадеживающие результаты) как потенциальному методу восстановления и замены поврежденных нервных клеток. Однако им приходится преодолевать многочисленные врожденные барьеры, в том числе миелин, который ускоряет переход импульсов через нервные волокна взрослого человека, но препятствует росту нейронов.
Однако в новой статье исследователи из Калифорнийской школы медицины Сан-Диего из Калифорнии сообщают, что миелин у взрослых крыс фактически стимулировал рост аксонов в клетках-предшественниках нейронов у крыс и в человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клетках, полученных из клеток различных тканей с помощью их репрограммирования методами генетической инженерии.
Источник: https://medicalxpress.com/news/2018-05-dogma-myelin-boosts-neuron-growth.html
Вспомнить все: морским улиткам «пересадили» воспоминания с помощью РНК
Исследователям из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) удалось перенести воспоминания о приобретенном опыте от одной морской улитки к другой. При этом вовсе не через модификацию синапсов, как это было бы логично предположить.
Исследователи обучали аплизий реагировать на слабый электрический разряд в хвост. Изначально улитки съеживались всего на несколько секунд, но повторяющиеся разряды научили их оставаться в таком состоянии примерно одну минуту.
Затем ученые взяли образцы РНК из нервной ткани в брюшной полости обученных улиток и ввели молекулы в организм необученных особей. Эксперимент повторили с контрольной и экспериментальной группой. При получении разряда контрольные аплизии, которым не делали укол РНК, съеживались всего на пару секунд, как и первая группа в самом начале обучения. Экспериментальная группа, которой была сделана инъекция, втягивали хвост на 40 секунд. Они как будто «помнили» опыт обученной группы.
Это, несомненно, очень интересные результаты и в скором времени следует ожидать возобновление интереса к проблеме возможности “пересадки” воспоминаний.
Источник: https://futurism.com/memory-snail-human-brain/
Запись и чтение мыслей: будущее нейротехнологий
В журнале Trends in Cognitive Science вышла обзорная статья «Запись и чтение мыслей: будущее нейротехнологий» (Mind Reading and Writing: The Future of Neurotechnology) о последних достижениях в области возможностей «считывать» и напрямую «записывать» информацию в мозг. Исследователи считают, что мы стоим на пороге создания сложных сенсорных протезов и нейроинтерфейсов, которые позволят управлять другими компьютерами и существенно расширят возможности человеческого мозга.
Возникает вопрос, когда может быть оправдано имплантирование нейроинтерфейсов здоровым людям? Авторы считают, что говорить об этом будет возможно, когда пациенты с нейроимплантами превзойдут по когнитивным возможностям здоровых людей. Как будут выглядеть расширенные возможности сознания? В статье речь идет об увеличении рабочей памяти, возможности записывать впечатления на внешний носитель, возможности напрямую записывать некоторые навыки (например, управление вертолетом и т.д.) и даже о возможности «разделения» сознания с другим человеком или компьютером.
Источник: https://www.cell.com/trends/cognitive-sciences/fulltext/S1364-6613(18)30092-5
Нейрональные механизмы осознанного восприятия
Почему некоторые изображения остаются подсознательными? Группа исследователей из Института нейронаук Нидерландов обучила обезьян находить низкоконтрастные изображения и сравнила активность нейронов в областях мозга V1, V4 и дорсолатеральной префронтальной коре. Некоторые стимулы “превращались” в сознательные, а другие оставались подсознательными в зависимости от их распространения, которое может сильно отличаться для слабых стимулов. Если спайковая активность нейронов в V1, V4 областях оказывалась достаточно сильной, то она инициировала “зажигание” в высших областях мозга, которое усиливало этот кратковременный визуальный стимул. Самое интересно, что затем, он транслировался обратно через повторяющиеся взаимодействия между многими областями мозга, чтобы вновь быть подтвержденным.
Источник: http://science.sciencemag.org/content/360/6388/537
Функциональная связанность и метаболизм мозга зависят от его формы и размеров
Эволюционный рост объема мозга у приматов связывают с изменениями в пропорциях некоторых его отделов. Интересно, что объем мозга у здоровых людей может различаться более чем в два раза, однако к каким результатам это приводит плохо изучено. В новом исследовании, вышедшем в Science, использовали нейровизуализацию, чтобы оценить размеры головного мозга 3000 человек. Было обнаружено, что в более крупном мозге больший ареал имеют распределенные нейронные сети лобно-теменной коры и связанные с ними подкорковые области, которые среди прочего ответственны за визуально-пространственную кратковременную память и направление внимания при визуальном поиске. В лимбической, сенсорной и двигательной системах изменений не обнаружено. Кроме того, с увеличением объема мозга связаны многие маркеры увеличения метаболических затрат и связности нейронов. Эти выводы хорошо вписываются в теорию о зависимости функций структур от их формы и размера.
Источник: http://science.sciencemag.org/content/early/2018/05/30/science.aar2578
Автор обзора Екатерина Шахбазян
Перепечатка разрешается при сохранении ссылок на источник публикации.
