Особенности человеческого мозга.

Автор Cirill, января 24, 2014, 17:31:47

« назад - далее »

ArefievPV

Мозг «суперстариков» уменьшается в два раза медленее
http://neuronovosti.ru/superagers-2/

Кора мозга так называемых «суперстариков» – людей, которых в преклонном возрасте не постигло ухудшение когнитивных способностей – деградирует гораздо медленнее, чем у среднего пожилого человека с течением времени, согласно статье, вышедшей на днях в JAMA. Эти же результаты авторы исследования представят сегодня на Саммите по возрастной когнитивистике в Бетесде, штат Мэриленд.

За время 18-месячного исследования обычные пенсионеры потеряли объём коры в два раза быстрее, чем «суперстарики».

С помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) учёные измеряли толщину коры у 24 исключительных пожилых людей и 12 одинаковых с ними по возрасту и когнитивным навыкам обычных пенсионеров, которые составили контрольную группу. За всеми испытуемыми велось наблюдение в течение 18 месяцев. Через год после измерения процентного содержания коры в двух группах выяснилось, что потеря коры у «суперстариков» составила 1.06 процента, а в группе контроля – 2,24 процента, то есть в два раза больше.

Предыдущие исследования показали, что особенные пожилые люди имеют более толстую кору, чем их сверстники, не обладающие такой счастливой особенностью. Изучая то, что делает таких людей уникальными, учёные заявили, что надеются под «прикрытием» биологических факторов типа торможения деградации коры головного мозга найти те пути, которые поддержат память и другие когнитивные функции в пожилом возрасте.

«В этом исследовании мы проверили, медленнее ли уменьшается в объёме мозг суперстариков. И обнаружили, что они правда устойчивы к стандартным темпам потерь мозговой ткани, которые мы обычно наблюдаем у средних пожилых людей. Они, сумев найти баланс между продолжительностью жизни и крепким здоровьем, действительно наслаждаются своими поздними годами и существуют в своё удовольствие», – отмечает Эмили Рогальски, профессор Центра когнитивной неврологии и болезни Альцгеймера (CNADC) Школы медицины Северо-Западного университета Фейнберга.

Изучение «суперстариков» входит в ставшую уже традиционной программу исследования болезни Альцгеймера. С их помощью отслеживаются качества мозга, играющие «на опережение», которые затем сравниваются с  обычными мозгами и, возможно, когда-нибудь помогут ответить на вопрос, почему начинает страдать эффективность умственной деятельности.

«Иногда полезно превратить сложную проблему в простую и взглянуть на неё с совершенно другой точки зрения. Программа SuperAging как раз на противоположном конце спектра, она про людей, которые обладают неожиданно высокой производительностью памяти для своего возраста. А вот почему и с чего вдруг так бывает – мы и пытаемся выяснить», – говорит Рогальски.

ArefievPV

Спинной мозг обрабатывает боль
http://neuronovosti.ru/dgr-pain/

Оказывается, у млекопитающих есть не только головной и спинной мозг. Можно сказать, что в теле существует много «маленьких мозгов», которые тоже обрабатывают информацию. Речь идёт о спинномозговых ганглиях, которые участвуют в передаче болевых ощущений (ноцицептивная передача). Оказывается, эти нервные узлы не только передают информацию о боли в мозг, но и предварительно обрабатывают ее.  Исследование опубликовано в Journal of Clinical Investigation.

До недавнего времени считалось, что, возникнув от болевого рецептора, потенциал действия (подробнее о нём можно прочитать в нашем материале) передается без прерывания в центральную нервную систему. Группа учёных из США, Китая, Малайзии, Великобритании и Японии, изучавшая передачу болевых сигналов у мышей, обнаружила, что всё гораздо сложнее.

«Когда мы пристальнее изучили периферийную нервную систему, то обнаружили, что нейроны в ней могут общаться, и что каждый чувствительныйй нерв имеет свой «мини-мозг», который в определенной степени может интерпретировать поступающую информацию», – сообщил автор исследования Никита Гампер из Университета Лидса.

Авторы статьи с удивлением узнали, что нервные узлы спинного мозга – спинномозговые ганглии —  сами могут «общаться» друг с другом, образуя синапсы, которые обмениваются информацией при помощи гамма-аминомасляной кислоты. При этом, таким образом, в спинном мозге происходит первичная обработка болевых ощущений. Это открывает новые возможности для создания противоболевой терапии.

ArefievPV

Долговременная память формируется одновременно с кратковременной
https://www.nkj.ru/news/31080/
Долгая и короткая память формируется в мозге одновременно, однако клеткам долговременной памяти требуется время, чтобы усвоить то, что они запомнили.

Мы запоминаем все в два этапа: сначала информация находится в кратковременной памяти, а потом, спустя какое-то время, отправляется в долговременное хранилище. Причем различия между этими двумя видами памяти не только функциональные, но и структурные – они находятся в разных частях мозга.

Как известно, за память в мозге отвечают несколько зон, и самые главные тут – кора полушарий и подкорковый гиппокамп. В начале 50-х годов прошлого века к нейробиологам попал больной эпилепсией, у которого во время операции на мозге пришлось повредить гиппокамп, после чего пациент перестал запоминать то, что с ним происходило только что, но зато сохранил память о более отдаленном прошлом. Иными словами, если говорить об эпизодической памяти (то есть памяти на события), то ее кратковременная версия хранится в гиппокампе, а долговременная – в коре, которая вообще занимается высшими когнитивными функциями.

Но как именно происходит перетекание информации из кратковременного хранилища в долговременное – или, если воспользоваться обычным нейробиологическим термином, как происходит консолидация памяти? По одной модели, кратковременная память формируется и хранится в гиппокампе, чтобы потом полностью из него исчезнуть. По другой модели, которая возникла сильно позже, в гиппокампе все же остаются какие-то следы тех сведений, которые ушли в долговременную память.

Судзуми Тонегаве (Susumu Tonegawa) и его коллегам из Массачусетского технологического института удалось во многом механизм консолидации памяти расшифровать. Тонегаву особенно представлять не надо: мы неоднократно писали о работах этого выдающегося современного иммунолога и нейробиолога, лауреата Нобелевской премии, который уже успел сделать необычайно много для понимания нами нейробиологических механизмов памяти. Так, одно из самых крупных достижений лаборатории Тонегавы – экспериментальное открытие так называемых энграммных клеток в гиппокампе. Под энграммой понимают след, оставленный раздражителем; если говорить о нейронах, то повторяющийся сигнал – звук, запах, некая обстановка и т. д. – должны провоцировать в них некие физические и биохимические изменения. Если стимул потом повторится, то «след» активируется, и клетки, в которых он есть, вызовут из памяти всё воспоминание целиком. Иными словами, у нас энграммные («ключевые») нейроны отвечают за доступ к записанной информации, а чтобы сами они заработали, на них должен подействовать ключевой сигнал; очевидно, что сами такие клетки должны уметь как-то сохранять в себе информацию о тех или иных стимулах.

Именно энграммные клетки, как пишут исследователи в своей новой статье в Science, задействованы в превращениях памяти. В эксперименте некоторые нейроны мозга у мышей получали генетическую модификацию: в их ДНК вставляли ген светочувствительного белка, чтобы потом такой нейрон можно было активировать световым импульсом (свет в мозг подавали через оптоволокно; в целом все это называется оптогенетикой, о которой мы уже как-то подробно рассказывали).

Нейроны модифицировали в трех зонах мозга: в префронтальной коре, в гиппокампе и в эмоциональном центре – миндалевидном теле, или амигдале. Световой «рубильник» ставили не во все клетки, а лишь в те, которые у мышей реагировали на неприятные, пугающие обстоятельства: животных сажали в клетку, по полу которой пускали слабый электрический разряд. Мышь пугалась, замирала на месте, а в мозге у нее включались вполне определенные нейроны, срабатывающие в ответ на стресс. Мышь запоминала нехорошую клетку и, когда ее снова в нее сажали, она по старой памяти также пугалась и замирала, даже если электрического тока уже не было.

Естественно, когда на мышь находили воспоминания, то в ее мозге включались соответствующие клетки памяти. Это были те самые энграммные клетки, которые хранили следы прошлых неприятных ощущений, связанных с конкретным окружением, и реагировали на сенсорный стимул – внешний вид клетки. Энграммные клетки электрического шока были как в коре, так и в гиппокампе, и, что оказалось особенно примечательным, они появлялись сразу и там, и там (под «появлялись» мы имеем в виду не то, что в мозге появились новые нейроны, а то, что некоторые из существующих нейронов взяли на себя функцию помнить конкретный стимул).

Однако, например, если мышь сажали в неприятную клетку на следующий день после обучающего электрошокового сеанса, то корковые энграммные клетки молчали, а срабатывали лишь гиппокампальные энграммы. Однако корковые нейроны можно было «разбудить»: если их включали с помощью светового импульса, то мышь вела себя так, как будто ее что-то напугало – точно так же она вела себя и тогда, когда включались клетки гиппокампа, только эти-то срабатывали и так, просто от внешней обстановки.

Спустя две недели картина менялась: энграммные электрошоковые клетки в коре созревали, начинали иначе выглядеть и иначе работать – теперь они активировались естественным образом, когда животное попадало в ту самую стрессовую клетку. Напротив, клетки гиппокампа переставали включаться – однако какие-то следы произошедшего в них оставались, и, если на них действовали световым импульсом, то мышь впадала в страх.

Однако, чтобы нейроны в коре созревали правильным образом, они должны были общаться с «коллегами» из гиппокампа, которые помнили то же, что и они; если связь между теми и другими прерывали, клетки долговременной памяти получались «недозрелыми», что, очевидно, должно сказываться на самой памяти. Что до амигдалы, то ее клетки удерживали именно эмоциональную составляющую события, и с ними никаких перемен не происходило – они работали как с нейронами гиппокампа, так и с нейронами коры.

Таким образом, нельзя сказать, что информация перетекает из кратковременной памяти, где она первоначально формируется, в долговременную, где ее вообще не было: в обоих «департаментах» она формируется одновременно, просто в долговременном хранилище память какое-то время остается «сырой», неактивной, и чтобы ее активировать, нужна помощь кратковременного отдела.

С другой стороны, гиппокамп не забывает полностью то, что удерживалось в кратковременной памяти – правда, пока неясно, насколько долго в нем остаются такие следы: исследователи ограничились в эксперименте только двумя неделями, и, возможно, спустя два месяца гиппокамп уже вообще забывает все, что было два месяца назад.

ArefievPV

В мозге нашли «зону сновидений»
https://www.nkj.ru/news/31103/
Обширный участок задней коры меняет свою электрическую активность, как только нам начинает что-то сниться.

Сон делится на несколько стадий: фазу быстрого сна (REM-сон, или фазу быстрых движений глаз) и фазу медленного сна (которая, в свою очередь, состоит еще из нескольких фаз). Довольно долго считалось, что сновидения приходят только в быстром сне – не зря же во время него глаза двигаются.

Однако со временем оказалось, что сны снятся не только в быстром сне, но и в медленном (например, человеку может что-то присниться, хотя по электроэнцефалограмме (ЭЭГ) никакого быстрого сна у него вообще не было).

Нейробиологи давно пытаются выяснить, подчиняются ли сны каким-то законам, какие зоны мозга включают режим сновидений и т. д. В статье в Nature Neuroscience исследователи из Висконсинского университета в Мадисоне пишут, что им удалось не только найти область в мозге, которая «включает» сны, но и предсказывать, когда человеку будет что-то сниться. В эксперименте участвовали несколько десятков людей, которых попросили поспать в лаборатории с небольшим устройством для регистрации электрических волн мозга на голове. Добровольцев будили в разное время, спрашивая, снилось ли им что-нибудь и могут ли они вспомнить какие-то подробности этого, и их ответы сравнивали с тем, что показывала ЭЭГ.

Оказалось, что у сновидений есть вполне определенный электроритмический «почерк»: когда человеку начинало что-то сниться, то интенсивность волн низкой частоты падала, а интенсивность волн высокой частоты, наоборот, повышалась, и происходило это в определенной области в задних долях коры. «Сновидческие» изменения в электрической активности мозга имели место не только во время фазы быстрого сна, но и во время медленной фазы тоже. Следя за «зоной снов», нейробиологи смогли достаточно точно предсказывать, видит ли человек сон или нет. Кстати, выяснилось, что сны сопровождают 95% быстрого сна и 71% – медленного.

Надо сказать, что зона коры, связанная со сновидениями, оказалась довольно обширной, и сама по себе она состоит из ряда участков с теми или иными функциями. Содержание сна зависело от того, в каком участке происходили электроритмические изменения: например, если интенсивность высоких частот повышалась в зоне Вернике, которая участвует в интерпретации речи, то разбуженный человек потом рассказывал, что у него во сне кто-то что-то говорил.

Пока, наверно, преждевременно было бы утверждать причинно-следственную связь между снами и активностью «сонной коры» – может быть и так, что смена частоты мозговых волн не столько запускает механизм сновидений, сколько лишь сопровождает его. Так или иначе, чем больше мы будем знать, что происходит в мозге во время сновидений, тем больше узнаем не только о природе сна, но и о природе сознания вообще.

ArefievPV

5 функций, которые мозг выполняет во время сна
http://www.popmech.ru/science/50862-5-funktsiy-kotorye-vypolnyaet-mozg-vo-vremya-sna/

Необходимость ежедневно спать целую треть суток должна быть чем-то обоснована, не так ли? Ученые исследовали сон в течение многих десятилетий и теперь могут объяснить некоторые из происходящих с нами во сне процессов.

Итак, чем же занимается мозг во сне?

1. Принимает решения

Исследование, опубликованное в журнале Current Biology, говорит о том, что мозг более чем способен принимать решения во время сна. Участников этого исследования просили сортировать слова на две категории нажатием кнопки, причем во время испытаний позволялось уснуть. Однако эксперимент продолжился и во сне — мозг участников был способен принимать решения даже после того, как организм погружался в сон.

2. Сортирует воспоминания

Во сне мозг обрабатывает новые воспоминания, проверяет связи со старыми, и сортирует память так, чтобы человек не забывал нужные моменты. По словам доктора Мэтью Уокера из Калифорнийского университета, если человек занимается фортепиано после после здорового сна и в следующую ночь спит еще восемь часов, то пройденное на уроке воспроизводится им на 20−30% лучше, чем при проверке знаний сразу же по окончании занятий.

3. Создает ассоциации

Во время сна мозг строит ассоциативные связи между, казалось бы, не связанными между собой вещами. Это может привести к появлению необычных идей или углубленному пониманию окружающего мира. Поэтому возникающие порой в голове неожиданно оригинальные идеи не так уж и спонтанны.

4. Избавляется от токсинов

Серия исследований показывает, что во сне мозг мышей очищается от нейродегенеративных клеток и токсинов, увеличение концентрации которых может привести к развитию болезней Альцгеймера и Паркинсона.

5. Обучается физическому труду

Во время фазы быстрого сна новая информация о двигательной функции организма передается из коры головного мозга, отвечающей в том числе за моторику, в височную долю. Это помогает нам «осмысливать» и эффективнее выполнять задачи, касающиеся физической активности.

ArefievPV

Удивительные способности мозга слепых людей: новые исследования
http://www.popmech.ru/science/344902-udivitelnye-sposobnosti-mozga-slepykh-lyudey-novye-issledovaniya/

Часто говорят, что потеря одного чувства улучшает другие. Новое исследование показывает степень того, насколько это справедливо для слепых людей и то, как их мозг создает новые каналы связи для улучшения слуха, обоняния, осязания и даже когнитивных функций, таких как память и язык.

Новое исследование, опубликованное сегодня в PLOS One, впервые показало структурные, функциональные и анатомические различия в мозге слепых людей, который отличается от мозга нормально зрячих. Эти изменения, связанные со слухом, обонянием, осязанием и когнитивными способностями, более широко распространены в мозге, чем считалось ранее, подчеркивая драматическую степень, в которой наш «пластичный» мозг могут компенсировать отсутствие сенсорной информации.

Используя сканеры МРТ, исследователи из Научно-исследовательского института глазных болезней в Массачусетсе исследовали мозг 12 человек с диагнозом ранней глубокой слепоты. Все испытуемые были либо слепыми при рождении, либо ослепли до достижения ими трехлетнего возраста. Эта группа была сопоставлена ​​с 16 полноценно зрячими людьми. В отличие от предыдущих исследований, в которых рассматривались только изменения в затылочной доли (части мозга, в которой происходит обработка зрения), новое исследование изучало всю карту мозга.

«Хотя нам удалось воспроизвести и подтвердить многие из уже известных результатов, наш подход, основанный на известных данных, позволил расширить область исследования и наблюдать изменения в других областях головного мозга, о которых ранее не сообщалось», — объясняет ведущий автор нового исследования Коринна Бауэр.

Наблюдаемые структурные и функциональные изменения показывают, что мозг слепых людей имеет уникальную конфигурацию, передавая информацию туда и обратно иначе, чем у нормально зрячих людей. Некоторые из этих изменений усиливали связи между определенными частями мозга, в то время как в других регионах наблюдалось уменьшение связности.

«Как и в предыдущих исследованиях, наблюдалось снижение связности, в затылочной области, где происходит обработка визуальных сигналов», поясняет Бауэр. «С другой стороны, рост нейронной активности заметен в областях, связанных с двигательной, слуховой или языковой обработкой, что является следствием компенсации возросших требований, предъявляемых к этим системам у лиц, потерявших зрение».

Эти увеличения, говорит Бауэр, повышают возможности «кросс-модальной обработки» головного мозга, позволяя затылочной коре обрабатывать информацию из других органов чувств, таких как осязание, обоняние или слух, вместо визуальной сенсорной обработки. У слепых людей затылочная кора не обрабатывает визуальную информацию, но она все еще работает, и это может объяснить, почему чувства слепых людей обострены. К примеру, исследования показывают, что слепые люди лучше локализуют звуки и дифференцируют звуковые частоты. Даниэль Киш, который был слепым с детства, может даже использовать человеческую версию эхолокации, чтобы «видеть» мир.

Бауэр говорит, что «новые» связи как таковые образоваться не могут, и вместо этого происходит усиление тех или иных нейронных путей, по сравнению с полностью здоровыми людьми. Это исследование демонстрирует, насколько на самом деле устойчив и податлив наш мозг, и как он способен изменять себя и естественно адаптироваться к условиям среды и организма. Когда теряется зрение, нейроны в затылочной коре не пропадают впустую; вместо этого данный регион переходит к обработке остающихся чувств. Этот вывод в соответствии с предыдущей работой показывает, что слепые испытуемые могут анализировать звуки, используя как слуховую кору, так и затылочную долю, тогда как обычно зрячие люди используют только слуховую кору.

«Это исследование представляет собой важную попытку использовать множественные методы визуализации МРТ во всем мозге, чтобы понять структурные и функциональные изменения, которые сопровождают измененные сенсорные переживания во время развития», — говорит нейрофизиолог Кристина Карнс из Университета Орегона, которая не принимала участия в исследование. «Прижизненная сенсорная активность, которая отличается от типичной, изменяет ряд корковых систем. Это исследование ставит вопрос о том, какие изменения восприятия или когнитивных способностей могут сопровождать структурные изменения мозга».

Исследователи еще не проводили каких-либо поведенческих или сенсорных тестов, которые бы определяли, действительно ли у их испытуемых были повышенные чувства осязания, слуха, обоняния, но уверяют, что это область будет рассмотрена в будущем исследовании. Текущая работа проводилось с участием людей, которые были слепы на протяжении всей их жизни, но было бы интересно узнать, возникают ли такие же процессы и закономерности для людей, которые потеряли зрение позже. Еще в 2013 году исследователи из нейробиологической лаборатории Франсуа Шампу из Монреальского университета представили доказательства того, что всего лишь 90 минут обучения могут помочь зрячим людям с завязанными глазами чувствовать тонкие звуки или уровни «гармоничности» в тонах, которые они изначально не могли слышать. Это еще один намек на то, что наши чувства могут быть более податливыми, чем мы полагали ранее. Учитывая размер выборки исследования в исследовании Бауэр, хорошей идеей было бы повторить его результаты с другой группой.

P.S. Заметка была опубликована 23.03.2017г.

ArefievPV

Чем мужской мозг отличается от женского
https://www.nkj.ru/news/31128/
Мужской мозг более вариативен по некоторым нейроанатомическим показателям, однако в целом у мужского мозга и женского сходства больше чем отличий.

Вряд ли кого-то нужно убеждать в том, что мужчины и женщины отличаются друг от друга. Однако видимые, внешние различия интересуют всех намного меньше, чем различия психологические. А где психология, там и нейробиология, то есть – мозг. Есть ли различия между мужским мозгом и женским мозгом, и если есть, то как они проявляются в психике?

Сейчас уже накопилось много сведений о том, в чем мозг мужчин отличается от мозга женщин: это и иной ландшафт коры, и разные объём некоторых мозговых зон, и разное устройство внутримозговых соединений (например, несколько лет назад исследователи из Медицинской школы Пенсильванского университета сообщили на страницах журнала PNAS, что у женщин лучше развиты межполушарные связи, а у мужчин – внутриполушарные).

Вместе с тем, как пишет портал Science, в подобных исследованиях либо мозг оценивали уж слишком по-крупному, не вдаваясь в детали того, как устроена какая-нибудь небольшая зона, либо в экспериментах участвовало не очень много человек, обычно менее сотни, чего явно недостаточно для того, чтобы распространить полученные результаты на всех людей.

Нейробиологи из Эдинбургского университета использовали в своей работе не сто, а свыше пяти тысяч мозгов – точнее, не самих мозгов, а результатов магнитно-резонансной томографии, собранных в базе данных UK Biobank. Для анализа взяли 2750 женщин и 2466 мужчин в возрасте от 44 до 77 лет, а в самом мозге сравнивали размеры 68 разных мозговых участков и, кроме того, толщину коры и рисунок извилин на ней.

В среднем, как говорится в препринте статьи на сайте bioRxiv, кора у женщин оказалась толще, но все подкорковые зоны у мужчин оказались больше по объему – а среди таких подкорковых зон были и гиппокамп, который работает одним из главных центров памяти, и миндалевидное тело, отвечающее за эмоции и принятие решений, и полосатое тело, участвующее в обучении, и таламус, распределяющий сенсорную информацию по разным мозговым анализаторам. Однако если подкорковые зоны сравнивали в контексте всего мозга в целом, то различия во многом сглаживались: четырнадцать зон оказывались больше у мужчин, десять зон – у женщин.

С другой стороны, нейроанатомические параметры варьировали у мужчин сильнее. Тут авторы работы напоминают о результатах некоторых психологических исследований, в которых в среднем никакого различия в интеллекте между мужчинами и женщинами не было, но у мужчин был больше разброс – это как будто вполне соответствует тому, что мужской мозг более вариабелен.

Еще один важный вывод заключается в том, что, хотя в мозге и можно найти характерные половые особенности, сходства между мужскими мозгами и женскими больше, чем отличий, и даже специалист с большим трудом сможет сказать (если вообще сможет), какой перед ним мозг, просто глядя на результат томографического сканирования.

С другой стороны, не будем забывать, что человеческий мозг довольно пластичен, он меняется не только в связи с теми задачами, которые ему приходится выполнять постоянно, он также отзывается и на внутренние факторы – например, на изменения в гормонах. Мы уже как-то писали о том, что женский мозг меняется каждый месяц, видимо, реагируя на разные фазы менструального цикла, и что мужской мозг может работать «по-матерински». Так что, говоря о «женско-мужских» отличиях, следует все это иметь в виду.

Что до того, как толщина коры и объемы гиппокампа, полосатого тела, таламуса и пр. связаны с психическими особенностями, то тут какого-то четкого ответа пока нет, и вряд ли он появится в ближайшем будущем. (Мы говорим, разумеется, о научном ответе; так-то в бездельных рассуждениях на эту тему недостатка нет.)

Сами нейробиологи полагают, что сейчас лучше сосредоточиться на как можно более полном и тщательном описании именно нейроанатомических отличий, возникающих в мозге под действием тех или иных факторов, поскольку для психологических выводов у нас пока что просто не хватает нейробиологических данных.

ArefievPV

Насколько отличается мозг человека и обезьяны?
http://neuronovosti.ru/khaitovich-monkey/

Международная группа учёных из России, Китая и Германии под руководством профессора Сколтеха Филиппа Хайтовича открыла уникальные особенности работы генов в разных слоях префронтальной коры головного мозга человека по сравнению с мозгом шимпанзе и макаки. Исследователи пришли к выводу, что микроархитектура коры больших полушарий мозга человека претерпела весьма значительные изменения в процессе эволюции несмотря на кажущееся сильное сходство анатомии мозга человека и приматов. Результаты исследования опубликованы в Nature Neuroscience.



Исследование высокой эффективности когнитивных способностей человека – приоритетная задача медицины и нейробиологии. Но как изменилась функциональная организация мозга человека в эволюции, известно мало.

У человека наибольшее развития получила кора больших полушарий, в первую очередь префронтальная кора, которую и исследовали в этой работе. Каждый из её шести слоёв характеризуется особыми функциональной ролью в обработке информации, распределением клеток разного типа и организацией связей между ними. На мышах показано, что работа более 5 000 генов различается от слоя к слою. Но для мозга человека систематического анализа работы генов в разных частях коры больших полушарий ранее не проводилось.

«Данная работа – создание и анализ больших баз данных о молекулах РНК, выделенных из разных слоёв префронтальной коры человека, шимпанзе и макаки – предоставляет ценный ресурс для научного сообщества. Открытие множества новых, человек-специфических, маркёров и переключение экспрессии генов между слоями, характерное для коры больших полушарий человека, стало возможным благодаря использованию высокотехнологичных сравнительно-эволюционных исследований молекулярно-генетических основ когнитивных функций», – говорит Ольга Ефимова, один из первых авторов исследования, сотрудник Сколтеха.

Учёные анализировали РНК в последовательных срезах префронтальной области коры больших полушарий человека, шимпанзе и макаки. В результате нашлось более 2,320 генов – новых маркёров слоёв коры головного мозга, уникальных для человека. При более пристальном их изучении оказалось, что 367 генов человека стали работать совсем в другом слое коры в сравнении с шимпанзе. А у шимпанзе, по сравнению с макакой, подобных генов обнаружено всего 133.

Интересно при этом, что времени с момента эволюционного разделения линии макаки и шимпанзе прошло намного больше, чем с момента разделения шимпанзе и человека, а различия максимальны между транскриптомами шимпанзе и человека. Этот факт говорит о существенной реорганизации микроархитектуры префронтальной коры в процессе эволюции человека.

Такие уникальные особенности работы генов дают большие возможности для разработки новых способов регуляции когнитивных функций человека при нормальном старении и развитии патологий головного мозга.

«Иммуногистохимический анализ показал, что уникальные для человека изменения в экспрессии генов затронули не только нейроны, но и широкий спектр других клеток, например, астроциты и микроглию. Это делает очень актуальными результаты недавних исследований, говорящих о критической роли астроцитов и микроглии в интеграции и хранении информации в мозге», – рассказывает Ольга.

Исследовательская группа Филиппа Хайтовича активно занимается поиском молекулярных механизмов, специфичных для эволюционно новых когнитивных способностей человека через интеграцию данных анализа генома, транскриптома, липидома и метаболома, полученных на образцах современного и древнего человека, а также близких видах млекопитающих: шимпанзе, макак и мышей, в сотрудничестве с международными группами ученых из Китая и Германии.

ArefievPV

Нейрофизиология на ПостНауке: Вячеслав Дубынин о мозге и сенсорных системах
http://neuronovosti.ru/dubynin-sensory/

О строении сенсорных систем, карте рецепторных поверхностей и функции таламуса в своей лекции на портале «Постнаука» рассказывает Вячеслав Дубынин, доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ, специалист в области физиологии мозга.

Видео:
https://www.youtube.com/watch?v=Nse6POigkgw

И в текстовом варианте (некоторые лучше воспринимают определённую информацию в такой форме):

ЦитироватьНаш организм довольно богато снабжен различными органами чувств. Еще в античные времена выделили основные пять чувств: зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. На самом деле мы снабжены сенсорными системами гораздо богаче. Их назначение понятно: мы собираем информацию из внешней среды и из внутренней среды организма, потому что нашему мозгу важно, в каком состоянии находятся внутренние органы, насколько растянут кишечник или бронхи — все это достаточно значимо.

Большинство сенсорных систем имеют стандартное строение, и все начинается с клеток-рецепторов, то есть таких датчиков, которые реагируют на сигнал ― на химический сигнал (молекулы появились в окружающей среде) или на физический, прикосновения, электромагнитные волны, как в случае зрения. Дальше этот датчик, клетка-рецептор, передает электрические импульсы на проводящий нерв. Нерв — это такой провод, который связывает датчик и центральный процессор, головной и спинной мозг. У нас, как известно, 31 пара спинномозговых нервов, и все они занимаются передачей сенсорных сигналов от разных этажей тела. Кроме того, из 12 пар черепных нервов большинство тоже занимаются сенсорикой. И наконец, третий, самый сложный этап: сигнал попадает в центральную нервную систему и дальше сначала внутри спинного мозга, а потом и головного мозга последовательно обрабатывается, запускаются те или иные реакции, информация запоминается. Чем выше сигналы двигаются по центральной нервной системе, тем более сложные вычислительные операции реализуются. Самые сложные человеческие моменты обработки информации случаются в коре больших полушарий.

Если смотреть подробнее на наши рецепторы, с них, собственно, все начинается. Мы видим, что они делятся на два типа: это могут быть нервные клетки или ненервные клетки. Если рецептор — это нейрон или его отросток, такие рецепторы называются первично чувствующими. В каком-то смысле эволюция начинала с них. На нервные клетки приходил сигнал, дальше генерировался электрический импульс, и в этом понятном для мозга виде информация поднималась в спинной мозг, головной мозг. Но сигналов очень много, и они разные. Видимо, ресурсов нейронов не хватает на то, чтобы реагировать на все на свете, а чем больше сенсорных потоков вы считываете, тем полней информация об окружающей среде, тем правильнее ваше поведение, поэтому эволюция искала еще какие-то датчики, кроме нейронов. В конце концов ряд клеток ― прежде всего эпителиальных, покровных клеток на поверхности кожи или на поверхности полостей организма ― тоже превратились в рецепторы. Но это уже не нервные клетки, а такие рецепторы называются вторично чувствующими. Для того чтобы им передать сигнал в ЦНС, нужна помощь нейронов периферической нервной системы. То есть рецептор реагирует на стимул, потом он должен передать его на так называемый проводящий нейрон, и уже только отростки проводящего нейрона доберутся до головного и спинного мозга.

К первично чувствующим рецепторам относятся рецепторы нашей обонятельной системы, а еще рецепторы таких систем, как кожная, мышечная, болевая, еще рецепторы системы внутренней чувствительности. Вторично чувствующие рецепторы — это зрение, слух, вестибулярная система и вкус. Получается, что у нас девять больших серьезных сенсорных систем. Хотя на самом деле иногда предлагают выделить больше. Критерий выделения некой части нашего тела в отдельную сенсорную систему в общем и целом довольно понятен. Мы говорим об особой сенсорной системе, если есть свои рецепторы, свои проводящие пути и свои отдельные центры в головном и спинном мозге, которые обмениваются внутри сенсорной системы информацией. С этой точки зрения кожная чувствительность, болевая чувствительность и мышечная чувствительность — это разные сенсорные системы, хотя когда-то говорилось об общей чувствительности тела. Обоняние — отдельная сенсорная система, но существует так называемая дополнительная обонятельная система — вомероназальный орган. Эта конструкция, хоть она и небольшая, удовлетворяет всем критериям, приложимым к сенсорной системе. Поэтому довольно логично вомероназальный орган и все, что с ним связано, то есть сигналы, которые возникают при появлении феромонов, а потом уходят в гипоталамус, выделять в отдельную сенсорную систему. Но она получается уж больно маленькая, просто она очень сильно редуцирована.

Как рецептор вообще реагирует на сигнал? За счет чего чувствительная клетка или ее отросток отвечает на физическое или химическое воздействие? Логика работы здесь довольно близка к тому, что вообще делают нейроны. Обычная нервная клетка отвечает на появление вещества медиатора. Рецепторы вкуса или рецепторы обоняния, рецепторы внутренней чувствительности примерно так же реагируют на появление химического вещества. На мембране рецептора есть чувствительные белки, с которыми связаны ионные каналы. При появлении определенного запаха они открываются, в клетку входят положительно заряженные ионы, возникает сдвиг заряда вверх, деполяризация, и это может служить причиной генерации электрических импульсов. Дальше эти импульсы убегут опять-таки в головной или спинной мозг. Примерно по такому же принципу работают рецепторы механической чувствительности и даже зрительные рецепторы. Как правило, некое адекватное сенсорное воздействие вызывает на мембране рецептора открывание (правда, иногда закрывание) тех или иных ионных каналов, возникает сдвиг заряда в клетке и генерируется потенциал действия, убегающий в центральную нервную систему. И чем сильнее сенсорное воздействие, тем чаще бегут импульсы (потенциалы действия) сначала по сенсорному нерву, а потом уже внутри сенсорных центров головного и спинного мозга.

Это является первым из двух базовых законов работы сенсорных систем. Закон звучит так: интенсивность энергии сенсорного сигнала кодируется частотой потенциала действия в проводящем нерве. То есть чем громче звук, чем ярче свет, чем более концентрированный раствор, например, глюкозы, тем чаще бегут импульсы по тому или иному нерву. В зависимости от этой частоты наш головной мозг и высшие центры узнают об интенсивности сенсорного сигнала. Если говорить уже о реальных цифрах, то сигнал, который субъективно воспринимается как довольно слабый, где-то 20–40 импульсов в секунду. Если импульсы бегут с частотой 50–70 Гц по нерву, то это для нас субъективно сигнал средней силы. Когда ближе к 100 импульсам в секунду, то есть 100 Гц, это сильный сигнал. А когда уходит за 100 Гц, это уже сверхсильный сигнал, и такие сигналы для нас зачастую субъективно неприятны. Слишком яркий свет, слишком громкий звук — мы стараемся уйти от таких воздействий, потому что велик шанс повреждений тех самых рецепторов или, что еще хуже, сенсорных центров головного и спинного мозга.

Для того чтобы рецепторы хорошо и качественно работали, им, как правило, нужны некие вспомогательные структуры, создающие для них все условия. Рецепторы функционируют уже внутри этих структур. Такие структуры мы называем органами чувств. Не нужно путать понятия «орган чувств» и «сенсорная система». Орган чувств ― это место, где рецептору хорошо. Скажем, глаз ― это орган зрения. Внутреннее ухо или улитка ― орган слуха. Кожа ― это орган осязания, болевой чувствительности.

Помимо интенсивности, энергии каждый сенсорный сигнал характеризуется еще одним качеством. С точки зрения организации сенсорной системы качественно разными сигналами считаются те, которые действуют на разные рецепторы. Это не очень сходится с нашим бытовым восприятием работы органов чувств и сенсорных систем, но это именно так. Проще всего это понять на примере кожной чувствительности. У нас есть поверхность кожи, по которой рассеяны рецепторы, отростки нервных клеток, и разные рецепторы обслуживают разные участки кожи. Соответственно, есть рецептор и нейрон, работающий с большим пальцем, и есть нейрон, работающий с мизинцем. Качественно разные сигналы ― это сигналы, которые считываются от разных участков кожи. Для слуховой системы организация нашей улитки такова, что разные рецепторы реагируют на сигналы разной тональности. Есть рецепторы, настроенные на высокие частоты, на низкие частоты, средние частоты. Для нашей зрительной системы качественно разными сигналами являются сигналы, приходящие от разных точек пространства, потому что разные фоторецепторы у нас на сетчатке как бы сканируют свой кусочек этой 2D-картинки и отчитываются перед центральной нервной системой о неких точках в определенных местах пространства. То есть качественно разные сигналы ― это сигналы, действующие на разные рецепторы.

Дело еще в том, что рецепторы, как правило, расположены в определенном месте нашего тела. Эта зона называется рецепторная поверхность. Каждый рецептор передает сигнал своим нервным клеткам, информация от соседних рецепторов передается соседним нервным клеткам. В итоге рецепторная поверхность параллельно отображается на структурах головного и спинного мозга ― этот параллельный перенос знаком вам из геометрии. В результате возникает очень интересный эффект: у нас в головном или спинном мозге формируется карта рецепторных поверхностей. Наша кожная поверхность с большим пальцем, ухом, спиной, мизинцем, коленом и так далее отображается в центрах кожной чувствительности, сетчатка отображается в зрительных центрах, а улитка и ее базилярная мембрана ― в слуховых центрах. Параллельный перенос позволяет нашему мозгу различать сигналы разного качества. Каким образом мозг узнает, что прикоснулись к носу или к колену? Ведь импульсы, которые бегут по нервным клеткам, абсолютно одинаковые. Узнать можно, только если посмотреть, по какому аксону прибежал сигнал. В кибернетике это называется кодировка номером канала. Принцип кодировки номером канала лежит и в основе работы сенсорных систем. Это второй базовый закон работы сенсорных систем. Он звучит так: качество сенсорного сигнала кодируется номером канала. Мы можем закодировать интенсивность сигнала с помощью частоты ПД, закодировать качественные характеристики с помощью номера канала, и этого достаточно головному мозгу, для того чтобы дальше обрабатывать эту сенсорную информацию.

Что происходит в головном и спинном мозге с сенсорными сигналами? Они фильтруются и способны запускать различные реакции. Головной и спинной мозг, особенно головной, способны опознавать так называемые сенсорные образы. Сенсорная область ― это совокупность нескольких сенсорных сигналов, информационная сущность более высокого порядка. Спинной мозг в основном работает с чувствительностью тела, 31 сегмент спинного мозга считывает информацию с 31-го этажа нашего тела: это болевая чувствительность, кожная, мышечная чувствительность и сигналы от внутренних органов ― это называется интерорецепция, внутренняя чувствительность. Дальше белое вещество спинного мозга, скопление аксонов позволяет провести, передать эту информацию уже в головной мозг. Главными восходящими трактами спинного мозга, теми, которые передают такую сенсорную информацию, являются так называемые дорзальные столбы, идущие на самой задней поверхности спинного мозга. Еще есть спинно-мозжечковые тракты, взаимодействующие с мозжечком. Для передачи болевой чувствительности очень важен спинно-таламический тракт.

Если мы говорим о головном мозге, то ему достается львиная доля сенсорных входов. Существует обонятельный нерв, зрительный нерв, вестибуло-слуховой нерв ― три нерва, занимающиеся исключительно сенсорикой. Кроме того, такие нервы, как лицевой, языкоглоточный, тройничный, тоже передают различные сенсорные сигналы.

Очень важным уровнем обработки сенсорных сигналов является таламус — структура, через которую все сенсорные потоки, кроме обоняния, поднимаются в кору больших полушарий. Таламус — это важнейший информационный фильтр, работающий по заказу коры больших полушарий и пропускающий то, что здесь и сейчас является значимым. Кроме того, таламус очень охотно пропускает новые сильные сигналы. В выполнении этой функции ему помогает четверохолмие среднего мозга, где расположены наши древние зрительные и слуховые центры. В конце концов сенсорная информация поднимается в кору больших полушарий, где есть зрительные центры, слуховые центры, вкусовые центры. Затылочная доля ― это зрительная кора, височная доля ― слуховая, область в районе центральной борозды ― это наша чувствительность. Внутри этих сенсорных зон выделяют первичную, вторичную, а также третичную кору, которая занимается узнаванием все более сложных образов. Первичная зрительная кора ― это узнавание линий, вторичная зрительная кора ― узнавание геометрических фигур, а третичная ― это уже лица конкретных людей. После обработки в конкретных сенсорных центрах сенсорная информация передается в ассоциативную теменную кору, где находятся нейроны, способные работать одновременно с разными сенсорными потоками.

ArefievPV

Как мозг понимает чужие эмоции
https://www.nkj.ru/news/31181/
Неопределенные и двусмысленные эмоции мозг оценивает с помощью специальных нейронов миндалевидного тела.

Бывает, что нам достаточно лишь бегло взглянуть на кого-то, чтобы понять, что творится у него в голове – выражение лица у человека оказывается в буквальном смысле говорящим. Но бывает и так, что мы решительно при этом ошибаемся: нам кажется, что у кого-то злое лицо, а он не злится, а радуется.

Чтобы понять, как случаются такие ошибки, нужно представлять себе, как мозг сопоставляет выражение лица с социальным контекстом. В мозге есть центр обработки эмоций – миндалевидное тело, или амигдала, и уже давно известно, что в амигдале есть клетки, которые реагируют именно на выражение лица другого человека. Однако то, как происходит именно «социальное осознание» увиденной эмоции, до сих пор было не вполне ясно.

Исследователи из Калифорнийского технологического института измеряли активность нейронов миндалевидного тела у нескольких пациентов, которым по каким-то медицинским показателям делали операцию на мозге – человеку показывали фотографии, на которых были люди с разными выражениями на лицах, и одновременно наблюдали, как на них отвечает амигдала. Для эмоции вроде страха и радости подобрали серию фото, на которых страх и радость проявлялись в разной степени; кроме того, на некоторых изображениях люди испытывали, что называется, двойственные эмоции, либо вообще хранили нейтральное выражение лица. Для каждой фото от участников эксперимента требовалось определить, радуется ли человек на фотографии или же чего-то боится.

В итоге, как пишут авторы работы в Nature Communications, им удалось в миндалевидном теле удалось обнаружить два сорта нейронов. Первые специализировались на конкретной эмоции, на страхе или на радости, и реакция таких клеток была тем сильнее, чем сильнее была чужая эмоция. Например, «нейроны чужой радости» отзывались и на фото с сильной радостью, и с умеренной радостью, но на первое они отвечали намного активнее; то же самое было и для страха.

А вот другой сорт нейронов включался тогда, когда чужая эмоция оказывалась неопределенной, двойственной, и эти клетки срабатывали на любую двойственность, из каких бы эмоций она ни складывалась. И в конечном счете вывод о том, что чувствует человек на фото, зависел от того, как сложатся активности «нейронов эмоций» и «нейронов неопределенности». Порой случалось так, что одно и то же выражение лица один и тот же человек сначала оценивал сначала как радостное, а потом как испуганное, но, так или иначе, решение о том, что именно испытывает человек перед тобой, зависело преимущественно от миндалевидного тела.

Полученные данные подтвердились и в экспериментах с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии, позволяющей следить за активностью разных зон мозга, в том числе и амигдалы, и в экспериментах, в которых участвовали пациенты с поврежденной амигдалой.

Есть целый ряд психоневрологических расстройств, от аутизма до посттравматического синдрома, при которых больному бывает крайне трудно понимать чужие эмоции, и, возможно, подобные проблемы можно было бы устранить с помощью целенаправленной электро- или магнитной стимуляции миндалевидного тела.

ArefievPV

Общее внимание синхронизирует мозги
https://www.nkj.ru/news/31193/
Одинаковый интерес к предмету и стремление работать в группе заставляет мозги работать в унисон друг с другом.

Известно, что когда два человека занимаются какой-то совместной деятельностью, у них синхронизируется активность мозга. Например, несколько лет назад исследователи из Института развития человека Общества Макса Планка установили, что когда несколько музыкантов исполняют одно произведение, их мозги работают в согласии друг с другом, пусть даже сами музыканты играют разные партии. Общие черты в мозговой активности можно найти и у людей, которые просто вместе смотрят кино – об этом три года назад в NeuroImage писали нейробиологи из Университета Аалто.

Еще один пример взаимной мозговой синхронизации описывают в своей статье в Current Biology исследователи из Нью-Йоркского университета. Они экспериментировали с группой студентов: в течение семестра студенты ходили на занятия, надев на голову портативное устройство для считывания волн мозга. Таким образом, удалось собрать информацию о том, как мозг работает в реальной, не лабораторной социальной группе и в разных условиях: когда человеку интересно слушать материал, когда, наоборот, скучно; кроме того, авторы работы интересовались, как каждый из участников эксперимента относится к своим товарищам и к преподавателю, и насколько каждый из них вообще любит групповую активность.

Оказалось, что степень синхронизации мозговой активности совпадал с тем, насколько студенты заинтересованы в предмете и в преподавателе – иными словами, если их интересовал материал и то, как его подают, электрические ритмы мозга у них становились похожи. С другой стороны, синхронизация зависела от того, насколько люди нравятся друг другу и насколько им легко друг с другом общаться. То есть у близких друзей в ответ на интересный материал мозги совпадут сильнее, чем у тех, кто друг другу равнодушен (хотя и им тоже может быть интересно на занятии).

Тут, однако, была любопытная особенность: большая синхронизация между друзьями наступала лишь в том случае, если они лично пообщались перед лекцией; причем на самой лекции им уже было необязательно смотреть друг другу в лицо – мозги синхронизировались и так. Все выглядело так, как будто два человека настраивались на общую волну перед событием, так что потом само событие они воспринимали одинаково. Ну и, разумеется, те, для кого было особенно важно работать в группе, демонстрировали бóльшую синхронизируемость со своими товарищами.

Два года назад мы писали о чем-то похожем, только тогда речь шла о том, как мозг лидера синхронизируется с мозгами его подчиненных. Можно заметить, что во всех таких случаях есть кое-что общее – это внимание, которое разные люди вместе направляют на что-то одно: на музыку, на кино, на учебное занятие или же на общение друг с другом (как в случае экспериментов с лидером и подчиненными). Если говорить с практической точки зрения, то легко представить, например, что, измеряя синхронизацию мозга у разных членов группы, можно понять, насколько та группа окажется эффективной для выполнения той или иной задачи.

ArefievPV

В предыдущем сообщении было упоминание про данную заметку...

Мозг лидера настроен на других людей
https://www.nkj.ru/news/26095/
Почему мы слушаемся наших лидеров? Потому что они понимают, что мы думаем и чувствуем.

Лидер должен уметь убеждать людей в том, что он знает, как лучше, и что ему можно доверять. Иными словами, он должен уметь находить общий язык с другими. Исследователи из Пекинского педагогического университета совместно с Обществом Макса Планка и ещё несколькими европейскими и американскими научными центрами решили узнать, как такое умение проявляется в активности человеческого мозга. Участников эксперимента разбивали на группы по три человека (каждая состояла либо только из мужчин, либо только из женщин), и каждой тройке предлагали в течение нескольких минут обсудить некую моральную дилемму. За активностью мозга следили с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области, которая позволяет отслеживать изменения в уровне гемоглобина, связанного с кислородом – там, где мозг активнее всего работает, там и кислород расходуется сильнее. После дискуссии её участники называли того, кто, по их мнению, оказался лидером группы. Одновременно по записи разговора лидера должны были определить «независимые эксперты» – посторонние люди, не участвовавшие в обсуждении и не знающие никого из спорщиков.

В статье в PNAS Цзин Цзян (Jing Jiang) и её коллеги описывают любопытный феномен, который им удалось обнаружить: определённый участок коры (а именно левая височно-теменная спайка) в ходе дискуссии начинал у разных людей работать в унисон. Причём синхронизация происходила по мозгу одного из них, которого потом признавали лидером как сами участники дискуссии, так и те, кто слушал её в записи. Известно, что височно-теменная спайка помогает нам понять чужое психическое состояние, вникнуть в эмоции и мысли другого человека, потому её ещё можно назвать зоной эмпатии. (Кстати говоря, такой же участок коры есть и у обезьян, и работает он, как недавно показали исследователи из Оксфорда, точно так же, то есть настроен на эмпатическое понимание.) Поскольку лидер должен одновременно и чувствовать настроение своей группы, и влиять на эмоции и мысли других людей, неудивительно, что активность именно этой зоны коры оказалась связана с появлением «уважаемого человека».

Синхронизация происходила в большей степени при вербальном, нежели при невербальном общении, что вполне понятно: мимика, жесты и язык тела служат у нас обычно лишь вспомогательными средствами общения, подкрепляющими то, что сказано словами. Здесь было важно не то, как часто человек открывал рот во время дискуссии, а что он говорил. Некоторые из членов группы вступал в разговор очень часто, но не обязательно становились главными, и лишь слова настоящего лидера, даже если он говорил не очень много, вызывали синхронизацию активности коры. То есть сами по себе речевые навыки явно недостаточны для лидерской позиции (кстати, языковые центры коры у разных членов группы «активничали» по-своему).

В какую же сторону шло согласование мозговой активности – то есть, проще говоря, кто под кого подстраивался? Процесс шёл в обе стороны, однако сильнее всего синхронизировались с другими именно лидерские мозги. Вступая в общение, потенциальный глава группы должен был как-то согласовать то, что он собирается сказать, с мыслями и чувствами других людей. Так что его мозг в буквальном смысле настраивался на чужую волну. Это не значит, что он подлаживался под чужое мнение и начинал его повторять – это значит, что он понимал и учитывал чужую позицию в собственных словах.

Речь ни в коем случае не идёт о том, что такая мозговая активность служит причиной появления лидера. Вышеописанные нейрофункциональные особенности лишь указывают на то, что происходит в головах у людей, когда группа выделяет человека, которому она доверяет и который может руководить остальными. Такого человека можно обнаружить ещё до явных выборов главы сообщества – просто по тому, как меняется мозговая активность в ходе групповой коммуникации. Очевидно, такая способность – в большей степени человеческая черта, хотя, возможно, эволюционировать она начала ещё у обезьян (ведь они, напомним, тоже могут чувствовать психическое состояние другого). Хотелось бы надеяться, что из этих результатов выйдет и практическая польза: например, нейробиологи и психологи могли бы создать тест, позволяющий по активности мозга оценить, достоин ли кандидат в руководители занять предлагаемое ему место.

Вообще же синхронизация активности мозга может происходить и при других формах совместной социальной активности. Например, три года назад похожую работу выпустили сотрудники Института развития человека Общества Макса Планка, только в их статье речь шла не о рождении лидера в ходе дискуссии, а о совместном музицировании. Сам по себе факт «музыкально-мозговой синхронизации» известен с 2009 года, однако какое-то время полагали, что так происходит потому, что музыканты играют одни и те же ноты. Оказалось, что нет – мозги начинают работать вместе, даже если исполнители играют разные партии. Другой случай синхронизации связан с кино: нейробиологи из Университета Аалто год назад выпустили в журнале NeuroImage статью, в которой говорили о сходной активности мозга у людей, смотрящих один и тот же фильм. С одной стороны, здесь нет ничего удивительного, поскольку звуковые и зрительные стимулы тут одинаковы, с другой – кино для нашей нервной системы всё-таки довольно сложный раздражитель, и можно было бы ожидать более разной реакции на него со стороны разных людей.

ArefievPV

Депрессия возникает из-за спутанных нейронов
https://www.nkj.ru/news/31207/
Отростки серотониновых нейронов, сбиваясь в кучу, перестают доставлять серотонин в те нервные центры, которые в нем нуждаются.

Нейроны мозга обмениваются друг с другом электрохимическими импульсами через свои многочисленные отростки, дендриты и аксоны. Отростки часто бывают очень и очень длинными, особенно это касается аксонов.

С другой стороны, мозг ведь не сразу получается такой, какой он есть у взрослого человека, он довольно долго формируется, нервные связи в нем перестраиваются по мере взросления, да и потом, как известно, мозг остается достаточно пластичным – одни нервные цепочки в нем разрушаются, другие, наоборот, появляются, нейроны формируют друг с другом контакты-синапсы, так что отростки могут уменьшаться или прорастать куда-нибудь в другое место. Возникает вопрос, как те же длинные аксоны, пробираясь в невероятно сложных мозговых дебрях, ухитряются не мешать друг другу.

У аксонных отростков действительно есть специальный молекулярный механизм, помогающий им, так сказать, не путаться под ногами у своих «коллег»: аксоны узнают друг друга по специальным белкам на клеточной мембране, и если аксон «видит» на встречном такой же белковый набор, то он приближаться к нему не станет. Такое взаимное отталкивание помогает нейронным отросткам правильно распределиться по мозговому пространству, помогает в прямом смысле слова найти свой путь и не позволяет аксонам с одинаковыми функциями бессмысленно скучиваться в одном и том же месте. В конечном счете все это нужно для того, чтобы сформировались правильные нейронные сети и чтобы информация в мозге обрабатывалась так, как надо.

Но что же будет, если белковый «идентификационный номер» по какой-то причине испортится или исчезнет? Такой эксперимент поставили нейробиологи из Колумбийского университета: они отключали у мышей гены, которые кодируют эти белков у нейронов, вырабатывающих нейромедиатор серотонин.

В результате аксоны серотониновых нейронов сближались друг с другом, и, как следствие, те участки мозга, до которых они обычно дотягивались, оказывались лишены обычной порции серотонина. (А вот если бы белковый «идентификационный номер» остался на месте, то нейронные отростки, отталкиваясь друг от друга, дошли бы до нужного места.)

У нейромедиатора серотонина много функций, и среди прочего он обслуживает нейронные цепи, которые работают с эмоциями, настроением и т. д. Как пишут исследователи в Science, мыши, у которых отростки серотониновых нейронов пришли все вместе куда-то не туда, демонстрировали явно депрессивное поведение.

Конечно, депрессию мы обычно считаем сугубо человеческим расстройством, однако некоторые ее черты можно наблюдать и у животных: так, если мышей запустить в водный лабиринт, в котором им нужно доплыть до поплавка-платформы, чтобы не утонуть, то обычные мыши приложат как можно больше усилий для того, чтобы выжить, а вот депрессивные сравнительно быстро откажутся от борьбы. Именно так и повели себя экземпляры с отключенными генами белкового «идентификационного кода» – они быстро переставали барахтаться, и причиной тому были вовсе не проблемы с мышцами или координацией.

Дальнейшие эксперименты сузили круг генов до одного – Pcdhαc2. Именно благодаря Pcdh?c2 – и белку, который он кодирует – отростки-аксоны серотониновых нейронов распределяются по мозгу так, как нужно. Если же этот белок не работает, то, как мы сказали выше, аксоны сбиваются в кучу и перепутываются друг с другом; в результате множество нейронных цепочек и нейронных комплексов остаются без серотониновых сигналов, что, в свою очередь, проявляется в симптомах депрессии.

Конечно, у депрессии есть и другие причины, и по ее поводу чаще говорят о каких-то аномалиях, связанных с синтезом серотонина и его динамикой в межнейронных контактах. Однако мутации, нарушающие правильное распределение отростков нервных клеток в ткани мозга, тоже могут играть свою роль, и, возможно, стоило бы подумать о каких-то лекарствах, которые помогали бы отросткам серотониновых нейронов отойти друг от друга и добраться до правильного места назначения.

По материалам ScienceNews.

P.S. Разумеется, в заметке про мозг мыши речь идёт. Но думаю, что результаты опытов помогут разобраться и в мозге человека...

ArefievPV

После радиотерапии мужчина стал видеть цветные сны
http://www.popmech.ru/science/362572-posle-radioterapii-muzhchina-stal-videt-tsvetnye-sny/

В первых разноцветных сновидениях к 59-летнему австралийцу «приходили» бывшие подруги, автомобили и... алгебраические символы.

59-летний австралиец впервые увидел цветные сны после того, как прошел курс радиотерапии, чтобы излечиться от опухоли глаза.

Как рассказал мужчина (он предпочел не называть свое имя и остаться анонимом), раньше ему снились только черно-белые сны. Но после четырехнедельной радиотерапии головы, ему вдруг стали приходить сновидения в четких и ярких цветах. Некоторые из снов были связаны с бывшими подругами, автомобилями и рыбами (мужчина обожает рыбалку). А один раз он даже увидел разноцветные алгебраические символы, которые вихрем пронеслись мимо него.

Такое «переключение» на цветные сны может быть связано с воздействием радиации на электрическую активность мозга, считает лечащий врач мужчины, онколог Майкл Маккей. Есть некоторые свидетельства того, как радиация может влиять на электрическую активность мозга: люди, подвергшиеся радиации во время аварии на Чернобыльской АЭС, сообщали о ненормальных снах, а также показывали необычную электрическую активность мозга во время электроэнцефалографии головного мозга (ЭЭГ).

Сны пациента могли стать более яркими в ответ на измененную деятельность головного мозга, потому что цвет — это легко изменяемый компонент восприятия. Так, например результаты ЭЭГ людей, принимавших галлюциногены, сообщали о повышенном цветовом восприятии.

Однако в случае с австралийцем может быть и более банальное объяснение, говорит исследователь Роберт Стикголд из Гарвардского университета. Возможно, мужчина всегда видел цветные сны, но не запоминал их. Радиотерапия могла всего-навсего заставить пациента чаще просыпаться, будучи на разных фазах сна, поэтому он и запомнил цветные сны.

К слову, длилось это состояние недолго: после полного излечения и окончания курса радиотерапии, через несколько дней ему снова стали сниться обычные черно-белые сны.

ArefievPV

Мозжечок и базальные ганглии
https://postnauka.ru/video/72336
Физиолог Вячеслав Дубынин о клетках Пуркинье, строении мозжечка и формировании двигательной памяти

https://www.youtube.com/watch?v=o-E1blj9POM