Автор Тема: Особенности человеческого мозга.  (Прочитано 54435 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4756
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #405 : Сентябрь 01, 2017, 08:51:25 »
Стволовые клетки против болезни Паркинсона
http://www.nkj.ru/news/32038/
Нейроны, полученные из искусственных стволовых клеток, позволяют ослабить симптомы болезни Паркинсона.

Всякий раз, когда мы говорим о стволовых клетках, обязательно упоминаем про их медицинские перспективы. Как известно, стволовые клетки могут превращаться в любой другой тип клеток, и с их помощью вполне можно было бы восполнять клеточные потери, случающиеся при травмах, болезнях и т. д.

Знаменитые нейродегенеративные болезни (болезнь Альцгеймера, Паркинсона и т. д.) связаны как раз с массовой гибелью нейронов в мозге. Раз стволовые клетки превращаются во что угодно, значит, и в нейроны тоже. Можно ли с помощью клеточно-стволовых методов добавить мозгу нервных клеток взамен погибших?

Здесь есть один очень важный момент – новый нейрон ведь недостаточно просто засунуть в мозг, он должен установить контакты с другими нервными клетками, включиться в нейронные цепочки, которые обрабатывают ту или иную информацию. Может ли пересаженный нейрон все это проделать? Нас самом деле может: год назад мы писали про эксперименты, в которых нейроны, полученные из стволовых клеток, пересаживали мышам в мозг, в зрительную кору – пересаженные клети установили правильные контакты с «местными», так что зрение у мышей даже улучшилось.

Исследователи из Университета Киото проделали нечто похожее с обезьянами, только на сей раз речь шла о том, чтобы внедрить в мозг нейроны иной разновидности – те, которые в первую очередь гибнут во время синдрома Паркинсона.

Для этого использовали искусственные стволовые клетки, которые получают из зрелых специализированных клеток тела: у семи человек (трех с болезнью Паркинсона и четырех здоровых) брали образцы крови и кожи и затем с помощью специального белкового коктейля перепрограммировали кожные и кровяные клетки так, чтобы они утратили специализацию, забыли про свои функции и вернулись, так сказать в детство.

Полученные таким образом индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, как и настоящие стволовые клетки из эмбриона, способны делиться чрезвычайно долго, так что их можно было нарастить в нужном количестве, а потом с помощью уже других белков-регуляторов отправить на нейронный путь развития.

Нейроны, как мы сказали, нужны были не любые, а те, которые синтезируют дофамин и работают в двигательных центрах мозга (болезнь Паркинсона, как известно, сказывается в первую очередь на координации движений).

Клетки, когда специализируются, проходят через несколько этапов. Исследователи дожидались, когда стволовые клетки до определенного момента продвинутся в своих превращениях в нервные клетки, после чего пересаживали их в мозг макак-крабоедов, где клетки окончательно превращались в зрелые нейроны двигательной коры.

Макакам же перед клеточной пересадкой вводили специальный нейротоксин, который убивал двигательные нейроны в мозге, так что у обезьян начинались симптомы, похожие на симптомы болезни Паркинсона. Но после того, как у них в мозге появлялись новые клетки, состояние обезьян улучшалось на 40–50%: так, характерный тремор конечностей у них становился не таким сильным, как раньше, движения животных становились более естественными.

Терапевтический эффект был долговременным, он длился как минимум год. То есть пересаженные клетки не только успешно дозрели до дофаминовых нейронов, они сумели включиться в работу нервных цепочек – хотя, как пишут исследователи в статье в Nature, такие нейроны по сравнению с природными клетками синтезировали только половину того дофамина, что должны были. (Возможно, если бы клетки на замену удалось заставить давать больше дофамина, то и лечебный эффект был бы сильнее.)

Стоит напомнить, что клеточное сырьё для экспериментов брали в том числе и у людей с синдромом Паркинсона, тем не менее, никаких проблем с такими клетками не возникло. Даже если причины болезни у тех людей были наследственно-генетические – а это значит, что соответствующие дефектные гены были у всех клеток организма – то все равно они никак не проявились ни после превращения в стволовые клетки и затем в нейроны, ни после пересадки в обезьяний мозг.

И все же, если говорить о будущих клинических перспективах, то желательно все-таки больному человеку пересаживать клетки, полученные от здорового донора. И тут возникает проблема с иммунитетом, который должен атаковать чужие клетки.

Однако тут можно воспользоваться некоторыми уловками, которые описаны в параллельной статье в Nature Communications. Иммунные клетки отличают своих от чужих по особым молекулам на клеточной мембране, и подбирая донора, нужно постараться найти такого, чтобы мембранные молекулы на его клетках были похожи на мембранные молекулы на клетках больного.

Как показали опыты на тех же обезьянах, это действительно позволяет до некоторой степени усыпить бдительность иммунной системы. Впрочем, хотя тут еще предстоит выполнить массу исследований на тему безопасности и надежности метода, важно, что клеточно-стволовой подход в принципе может помочь в случае конкретных заболеваний нервной системы.

P.S. Немного фраза непонятна (типа, дефектные гены никак себя не проявили). Или дефектность генов сказывалась только на количестве вырабатываемого клеткой дофамина?

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4756
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #406 : Сентябрь 01, 2017, 08:59:36 »
И две старые заметки (с информацией, упоминавшейся в предыдущем сообщении)...

Пересаженные нервные клетки встроились в мозг
http://www.nkj.ru/news/24773/

Цитировать
Новые нервные клетки можно получить из клеток кожи, причём  нейроны с таким своеобразным происхождением после пересадки смогут занять своё место в мозговых нейронных цепях.

Хотя нервные клетки всё-таки восстанавливаются (в мозге есть зоны, где новые нейроны появляются даже в зрелом возрасте), такого обновления явно не хватит, чтобы покрыть массовую гибель клеток, например, в случае болезни Паркинсона. Можно, конечно, поступить иначе, и вырастить необходимое количество нейронов в лаборатории. Для этого нужно взять какие-нибудь зрелые клетки, например, клетки кожи, обратить их в стволовое состояние, то есть вернуть им способность превращаться в любой другой тип клеток, и запрограммировать на трансформацию в нейроны. Получившиеся клетки можно пересадить в мозг.

Однако нейроны, как известно, формируют сложные сети, образуя друг с другом множество контактов. Смогут ли новые нейроны, пересаженные извне, встроиться в существующую нейронную сеть, и смогут ли они в ней функционировать? Проверить это попытались исследователи из Университета Люксембурга: они превратили клетки кожи мышей в разновидность стволовых клеток, которые служат непосредственными предшественниками нейронов, и пересадили нейронные стволовые клетки в мозг тем же мышам, в гиппокамп (один из главных центров памяти) и кору.

Как пишут авторы работы в Stem Cell Reports, спустя полгода никаких побочных эффектов у животных не проявилось. Более того, нейроны, которые образовались и созрели из стволовых предшественников, сформировали синапсы с «коренными» нервным клетками и вполне успешно вошли в состав нервных цепочек.

До клинических испытаний тут ещё довольно далеко – пока что удалось показать только то, что пересаженные нервные клетки, да ещё полученные из клеток кожи, не остаются в мозге сами по себе и в принципе могут формировать принимать и передавать сигналы другим клеткам. Теперь же предстоит выяснить, как именно они это делают: хотя у мышей, как было сказано, побочных эффектов не было, качество работы новых нейронов нужно ещё неоднократно перепроверить. Например, хорошо бы убедиться, что новые нервные клетки, встав в правильное место, могут замещать нейроны, производящие дофамин. Если да, то таким образом можно будет компенсировать симптомы болезни Паркинсона, при которой в первую очередь гибнут как раз дофаминовые нервные клетки. Однако повторим, на практике это вопрос очень отдалённого будущего.

Пересаженные нейроны встроились в работу мозга
http://www.paininfo.ru/press/4756.html

Цитировать
В журнале Nature вышла статья профессора Сюзанны Фолкнер (Susanne Falkner) и её коллег из Института нейробиологии Общества Макса Планка и Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана об успешной пересадке нейронов в мозг.

Нервные клетки, пересаженные во взрослый мозг, в зрительную кору, «адаптировались», встроились в работу мозга, и даже улучшили зрение.

Ученые проводили эксперименты на мышах, сперва удаляя фрагмент зрительной коры, а затем пересаживая на его место кусочек коры мозга, взятый у эмбриона. Наблюдения проводили посредством специальной микроскопической техники, наблюдая за изменениями клеток. В течение месяца пересаженные нейроны созревали, проходя те же этапы, что и обычные нервные клетки.

Более того, прооперированные мыши чувствовали себя также, как здоровые, а пересаженные нейроны установили синапсы с «родными» клетками. После ученые провели тесты на функциональность: показывали мышам узоры из полос, и постепенно новые клетки научились отличать одни узоры от других.

Это позволило авторам сделать вывод о том, что пересаженные клетки встраиваются в мозг и могут активно функционировать, улучшая состояние здоровья.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4756
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #407 : Сентябрь 09, 2017, 08:33:25 »
Мозг учится распознавать лица с нуля
https://www.nkj.ru/news/32118/
Способность распознавать лица у приматов, по-видимому, не «вшита» в мозг с рождения, а развивается постепенно после появления на свет.

Умение различать лица – одна из важнейших когнитивных способностей людей и обезьян. Если бы мы не могли отличать одно лицо от другого, нам бы очень сложно было общаться, а от общения, от социальных связей у приматов зависит очень много.

В мозге даже есть специальная зона, которая отвечает за распознавание лиц. И до сих пор принято было считать, что эта способность у людей и обезьян врожденная: во-первых, вышеупомянутая зона у разных приматов расположена примерно в одном и том же месте, во-вторых, даже самые маленькие дети, когда общаются с другими людьми, предпочитают следить именно за лицом.

Но с другой стороны, когда человек или обезьяна регулярно сталкиваются с какими-то новыми объектами, у них в зрительной коре полушарий появляются специальные участки, которые работают именно с этими новыми объектами, и саму такую способность различать текст, или автомобили, или какие-то строения никак нельзя считать врожденной, сформировавшейся в ходе долгой эволюции.

Исследователи из Гарварда предположили, что и распознавание лиц на самом деле никакое не врожденное умение, что мозг учится узнавать чужие лица с нуля. Эксперимент ставили с макаками: одни с рождения были со своими матерями и другими маленькими макаками – то есть росли, как обычно; других же растили люди – они кормили обезьян, играли с ними и т. д., но при этом носили маски, полностью закрывающие лицо. Таким образом некоторые макаки за первый год жизни не видели вообще ничьих лиц, ни обезьяньих, ни человеческих.

Когда обезьянам исполнялось двести дней, их мозг сканировали в магнитно-резонансном томографе, чтобы выяснить, появились ли у них в зрительной коре участки, отвечающие за распознавание различных объектов – лиц, рук, тел, каких-то других предметов. Как можно догадаться, у одних макак были все нужные зоны распознавания, у других же одной зоны не хватало, а именно зоны распознавания лиц.

Затем и тем, и другим показывали групповые портреты обезьян или людей. Те молодые макаки, которые росли с матерями и товарищами, в первую очередь смотрели на лица тех, кто был на изображении. Те, кого растили люди в масках, предпочитали рассматривать чужие руки – и вообще, как говорится в статье в Nature Neuroscience, у таких обезьян зона распознавания рук в зрительной коре была особенно большой. Что понятно – еду и ласку обезьяны получали от рук, и разницу между людьми чувствовали, вероятно, тоже по их рукам, коль скоро лица были скрыты.

Вывод из результатов понятен: чтобы мозг научился узнавать какой-то образ, его нужно в мозг установить, инсталлировать, сделать так, чтобы зрительный анализатор свыкся с конкретным объектом. И распознавания лиц это касается в той же мере, что и распознавания разных прочих образов.

Новые данные, очевидно, пригодятся специалистам, которые имеют дело с психоневрологическими расстройствами вроде прозопагнозии, когда больной даже свое лицо не узнает, или аутизма, когда человек боится чужих лиц. Возможно, подобные вещи связаны с тем, что мозг не может сформировать нужную зону распознавания, и если ему в этом помочь, то, вероятно, к нему вернется способность спокойно смотреть на лица и понимать, чем они отличаются.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4756
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #408 : Сентябрь 18, 2017, 14:58:36 »
Спонтанные вспышки в мозге недоношенных младенцев — путь к развитию сознания
http://neuronovosti.ru/delta-brushes/

В новом исследовании, опубликованном в eLife, ученые из Университетского колледжа Лондона и Лондонского Королевского колледжа обнаружили, что в генерации спонтанных нейрональных вспышек в головном мозге задействована конкретная область – островковая доля.

Исследователи считают, что спонтанная активность мозга необходима для укрепления связей в головном мозге, которые будут развиваться в течение жизни. Согласно другим  исследованиям, если у младенцев отсутствуют вспышки, то они более склонны к развитию церебрального паралича или будут иметь низкие когнитивные способности.

«Мы еще не выяснили, что вызывает эти нервные вспышки, но мы знаем, что они есть у здоровых недоношенных младенцев и что затем исчезают навсегда. В отдаленной перспективе их отсутствие считается плохим признаком у недоношенных детей так же, как и их наличие у доношенных, — сказал Доктор Лоренцо Фабрици (Университетский колледж Лондона), один из ведущих исследователей. —  Мозг недоношенного ребенка – это не просто уменьшенная модель взрослого, он создан, чтобы подготовить себя к жизни в этом мире».

В ходе исследования, команда ученых определила источник самых распространенных вспышек – так называемых дельта щеток у 10 здоровых недоношенных детей от 32 до 36 недель внутриутробного развития. Использовали сочетание двух методов: электроэнцефалограммы (ЭЭГ) – для выявления сигнала, и функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ, см. илл. выше), для определения локализации.

Электроэнцефалограмма не дает точной пространственной информации, поэтому исследователи сопоставили ее с результатами фМРТ, которая показывает локализацию всплесков путем измерения кровотока в головном мозге.

На головы младенцев надевали специально изготовленные шапочки, оснащенные электродами для записи ЭЭГ. фМРТ проводили во время сна недоношенных, аккуратно помещая их в томограф. До этого исследования одновременно ЭЭГ и фМРТ еще никогда не использовались в исследованиях на недоношенных детях. Это был смелый эксперимент, авторы были очень осторожны, чтобы не причинить детям дискомфорта во время испытаний.

Исследователи обнаружили, что источник вспышек — островковая доля, в которой наиболее высокая концентрация связей по сравнению с другими областями развивающейся коры. Результаты настоящего исследования совпадают с предыдущими в отношении того, что островок начинает активно развиваться в поздний фетальный период.

Ученые считают, что островковая доля, которая играет важную роль в развитии мозга, как главный источник случайных вспышек у недоношенных, требует дальнейших научных исследований на человеке и животных одновременно.

«У нас появились новые возможности, чтобы изучить развитие активности головного мозга у недоношенных младенцев и новое понимание того, как ранние нарушения могут в конце концов привести к инвалидности. Большинство исследований в области раннего развития мозга фокусируется на структуры, а не на функции. Мы надеемся, использовать эти методы в дальнейшем для расширения знаний о функции мозга до рождения», — сказал руководитель исследования, доктор Томоки Аричи (Королевский колледж Лондона).

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4756
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #409 : Сентябрь 19, 2017, 12:27:19 »
Чем больше забывчивость, тем выше интеллект?
http://neuronovosti.ru/forget-to-be-smarter/

Быстрое или точное запоминание, безусловно, играет в нашей жизни основную роль, когда необходимо «записать» в памяти имя нового начальника отдела или название фирмы целевого расходного материала. При этом также часто мы и забываем разные мелочи, что иногда нас сильно смущает и подводит. Учёные из Университета Торонто доказали, что это даже хорошо, ведь такое забывание делает нас  фактически «умнее». Об этом они рассказали в журнале Neuron.


Модель построения воспоминаний.
(A) Старые данные передают картину очень подробно (синие точки), но это не позволяет предсказать новые данные (зелёные точки). Мнемонический эквивалент сложной модели сохранит воспоминания о конкретных шаблонах каждого футбольного мяча, который мы когда-либо видели.

(B) Если строить модель, которая сможет не идеально описать старые данные, но будет лучше прогнозировать новые, то это позволит забыть большинство деталей относительно футбольных мячей, но вместо этого помнить, что они обычно состоят из пяти- и шестиугольников (нижнее изображение). Это лучше предскажет вид нового мяча, с которыми мы столкнёмся в будущем, и позволит нам его идентифицировать.

Традиционно считается, что человек, который помнит практически всё, очень умён. Но оказалось, что для мозга полезнее сохранение целостной картины, чем чётких деталей. Исследователи утверждают, что забывание повышает гибкость памяти, снижая влияние устаревшей информации на принятие основанных на воспоминаниях решений.

Помимо этого они выяснили, что такая функция мозга предотвращает переобучение, тем самым способствуя обобщению информации. Согласно этой точке зрения, цель памяти – не передача информации во времени, а оптимизация процесса принятия решений. И забывание так же важно, как и хранение данных.

Ученые сделали обзор наиболее актуальных работ по этой теме, обратив внимание как на запись и стабильное хранение информации в головном мозге, так и на её удаление, необходимое для устойчивых соединений между нейронами и накопления новой информации. Особая роль выделилась потенциалу LTP в гиппокампе, который, как считается, представляет собой важнейшую функцию запоминания данных. Не оставили в стороне и и работы, касающиеся взаимодействия нейрогенеза и памяти.

Казалось бы, мозг обладает достаточной ёмкостью для хранения огромного количества данных, ведь он состоит их 80-90 миллиардов нейронов. Если бы была возможность «зарезервировать» лишь десятую часть из них, то, согласно расчётам, можно бы было надёжно хранить примерно один миллиард индивидуальных воспоминаний. Авторы полагают, что этот эволюционный механизм компенсации выработался специально для условий быстро меняющегося мира в качестве адаптации. И в этой ситуации бережное хранение всего, что попадает в нашу голову, не только не всегда полезно, но и может принести вред, сделав поведение не таким гибким, как нужно.

Скорее, настойчивость полезна только тогда, когда она поддерживает те аспекты опыта, которые либо относительно стабильны, либо хорошо прогнозируют новый опыт. Таким образом, только благодаря взаимодействию сохранности и забывчивости память действительно служит своей истинной цели: использовать прошлое для разумного руководства процессом принятия решений.

Исходя из выводов, которые сделали ученые, мозг не просто решает, что необходимо запомнить, а фактически сохраняет новые воспоминания и перезаписывает старые. Но когда он «переполнен» неиспользуемыми или второстепенными воспоминаниями, это мешает эффективному принятию актуальных решений.