Главная страница > Новости > ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 06.04.2020 – 10.04.2020

ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 06.04.2020 – 10.04.2020

10 апреля 2020

ОПТОГЕНЕТИКА ПРЕВРАТИЛА НЕРВНЫЕ КЛЕТКИ В ФОТОРЕЦЕПТОРЫ И ВОССТАНОВИЛА ЗРЕНИЕ МАКАК

Биологи из Рочестерского университета смогли пустить сигнал через глаз в обход неработающих фоторецепторов. Для этого они адаптировали технологию оптогенетики и запустили в сетчатку вирусоподобные частицы, которые заставляют ганглионарные нервные клетки реагировать на свет. В результате глаз макаки снова стал реагировать на освещение как здоровый.

Добавленные частицами гены заставляли клетки вырабатывать опсин — тот же светочувствительный белок, что и так используется в глазах. В ганглионарный слой сетчатки макак были введены вирусные векторы таким образом, что вырабатывающие опсин клетки сформировали полукруг, вторая половина которого осталась незатронутой для наглядного сравнения.

Визуализация ганглионарного слоя глаза. Окрашенные пурпурным клетки находятся
в возбужденном от света состоянии, снизу видна контрольная область без модификаций

Затем природные светочувствительные клетки были отделены от нервных, после чего в глаз начали светить лазером. В итоге нервный импульс модифицированных ганглионарных клеток от попадания на них света полностью совпал с тем, который испускают обычные при стимуляции от палочек и колбочек. Более того, модификация работала и спустя год, не вызывая осложнений.

В ГИППОКАМПЕ НАШЛИСЬ КЛЕТКИ «АБСТРАКТНЫХ» ЭЛЕМЕНТОВ ПАМЯТИ

Биологи из Массачусетского технологического института и RIKEN выявили популяции нейронов, которые кодируют воспоминания и переживания. Они помогают мозгу интерпретировать новые ситуации и анализировать информацию с помощью одних и тех же клеток. Авторы решили выяснить, хранит ли гиппокамп, помимо воспоминаний о конкретных местах, также представления о более абстрактных элементах памяти.

Схема одного из экспериментов

Исследователи измерили активность CA1-нейронов гиппокампа мыши во время того, как грызуны пробегали лабиринт из четырех кругов. Как и ожидалось, они обнаружили нейроны места, которые активировались, когда животные достигали определенных точек на своем пути. Однако исследователи также обнаружили наборы клеток, которые были активны во время одного из четырех кругов, но в ходе движения по остальным оказались отключены.

Авторы предполагают, что гиппокамп содержит два взаимно и независимо управляемых кода. Один кодирует непрерывные изменения местоположения, времени и чувств, в то время как другой делит более общий опыт на небольшие куски, которые можно поместить в известные категории.

ВЫЯСНЕНО, КАК КИШЕЧНИК СВЯЗАН С МОЗГОМ

Сотрудники Иллинойского университета в Урбана-Шампейне обнаружили, что мозг и кишечник, особенно его часть, называемая тонкой кишкой, связаны между собой с помощью специальных нейронов. Благодаря этому орган пищеварения может посылать сигналы в мозг, а мозг — отправлять «указания» кишечнику. Авторы новой работы решили построить карту нейронных связей.

Они ввели нейротропные вирусы в кишку крыс и проследили их движение от нейрона к нейрону вдоль блуждающих и спинномозговых нервов и по всему головному мозгу. Идея ученых заключалась в том, что движение вируса имитировало прохождение нормальных сигналов через нейроны от кишечника к головному мозгу и обратно. В результате авторы обнаружили множество связей в области ствола и заднего мозга, которые участвуют в ощущении и управлении органами тела.

Примерно половина нейронов, участвующих в передаче данных между мозгом
и кишечником, обладают возможностью «двусторонней коммуникации»

Исследование представляет собой первую полную карту нейрональных связей между тонким кишечником и всем мозгом. Вовлечение когнитивных и эмоциональных центров может помочь выяснить, как высший мозг иногда игнорирует наше чувство сытости. Результаты исследования также дают пищу для изучения взаимосвязи между депрессией и расстройствами пищеварения, а также многих других областей науки.

МАТЕМАТИКИ ВИЗУАЛИЗИРОВАЛИ НЕРВНУЮ И МЫШЕЧНУЮ СИСТЕМУ С ПОМОЩЬЮ ВЫЧИСЛЕНИЙ

Группа математиков из Института прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН совместно с нью-йоркскими коллегами нашла способ изучения электрической активности сердца, мозга, нервной системы и мышц с помощью магнитометра. Новый подход позволит быстро выявлять нарушения в работе организма, а также поможет при испытаниях лекарственных препаратов на животных и людях.

Измерение активности мозга с помощью МЭГ

Ученые записали активность нервной и мышечной системы: испытуемых просили расслабиться в кресле аппарата МЭГ, сжимать или разжимать кисть руки. Также измерялось магнитное поле сердца, при этом прибор размещался на груди. После записи анализировали данные с 275 датчиков, находящихся внутри аппарата МЭГ. На основании результатов измерений исследователи создали трехмерную компьютерную модель, которая отображала все изменения электрической активности клеток в организме человека. 

Ученые назвали этот образ «функциональной томограммой». Она представляет собой 3D-модель головного мозга, сердца и мышц. С помощью данного метода удалось успешно реконструировать трехмерную функциональную структуру мозга, сердца, мышц шеи и кисти руки. Полученные 3D-модели хорошо согласуются с анатомическими данными, при этом они несут прямую информацию об электрической активности тела человека.

УЧЕНЫЕ ВОССТАНОВИЛИ МОЗГ КРЫС ПОСЛЕ ИНСУЛЬТА С ПОМОЩЬЮ КЛЕТОК ЧЕЛОВЕКА

Шведские исследователи из Лундского университета представили новую стратегию лечения инсульта с помощью клеточной терапии. В опытах на моделях крыс они перепрограммировали клетки кожи человека в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, из которых впоследствии развились нейроны. Их трансплантировали в кору головного мозга крыс, которая чаще всего повреждается после инсульта, и стали отслеживать этапы восстановления.

Через шесть месяцев ученые увидели, как нейроны восстанавливали повреждения после инсульта в мозге крыс. Оказалось, что нервные волокна из трансплантированных клеток могли формировать новые связи и в тех частях мозга, куда клетки не пересаживали. Кроме того, ученые заметили в этих участках активность нейронов, которые оказывали влияние на моторные функции крыс.

Аксоны, происходящие из привитых человеческих кортикальных нейронов,
становятся миелинизированными в поврежденном инсультом мозге крысы

По мнению авторов вероятность схожего восстановления после инсульта у людей достаточно высока. Теперь команда намерена выяснить, как трансплантированные клетки влияют на противоположное полушарие головного мозга и, как трансплантат влияет на интеллектуальные функции, такие как память. Кроме того, ученые хотят изучить возможные побочные эффекты.