Приборы, которые позволяют нейробиологам регистрировать функциональную активность человеческого мозга, сегодня пользуются большим спросом. Традиционно исследователи для этого используют такие методы, как функциональная магнитно-резонансная томография, однако он данный метод не способен регистрировать нервную активность в высоком пространственном разрешении, так же как регистрировать её у движущихся объектов. В последние годы оптогенетика произвела значительный прорыв в создании технологий регистрации нейронной активности животных в реальном времени с разрешением для отдельных нейронов. Оптогенетические инструменты используют свет для управления нейронами и записи сигналов в тканях, которые генетически модифицированы для экспрессии светочувствительных и флуоресцентных белков. Однако существующие технологии визуализации световых сигналов мозга имеют недостатки в разрешении, скорости визуализации и контрастности, что ограничивает их применение в экспериментальной нейробиологии. Недавно международная группа ученых разработала имплантируемый зонд для визуализации мозга с помощью светового слоя. Технология, называемая световой флуоресцентной визуализацией, перспективна для визуализации активности мозга в 3D с высокой скоростью и контрастом (преодолевая многочисленные ограничения других технологий визуализации). При применении данного метода тонкий слой лазерного света (световой лист, англ. ‘light sheet’) направляется через интересующую область ткани мозга, и датчики флуоресцентной активности в тканях мозга реагируют испусканием сигналов, которые способны обнаружить микроскопы. Сканирование светового листа в ткани позволяет получать высокоскоростное, высококонтрастное, объемное изображение мозговой активности.
***
Мозг обрабатывает информацию, используя как медленные, так и быстрые потоки. До сих пор исследователям приходилось использовать электроды, помещенные внутри мозга, чтобы измерить последние. Впервые исследователи из Charité – Universitätsmedizin Berlin и Physikalisch-Technische Bundesanstalt смогли успешно визуализировать эти быстрые мозговые сигналы извне – и обнаружили удивительную степень их вариабельности. Согласно статье, опубликованной ими в Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые использовали особенно чувствительное устройство магнитоэнцефалографии, чтобы совершить данный прорыв.
***
Категоризация – привычный инструмент мозга для организации всего, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни. Группировка информации по категориям упрощает сложность мира и помогает человеку быстро и эффективно реагировать на новый опыт. Ученые из Института нейробиологии Макса Планка показали, что мыши тоже на удивление хорошо распределяют информацию по категориям. Исследователи идентифицировали нейроны, кодирующие изученные категории, и тем самым продемонстрировали, как абстрактная информация представляется на нейронном уровне.
***
Динамика нейронной активности мозга мыши ведет себя необычным, зачастую неожиданным образом, который возможно теоретически смоделировать без какой-либо тонкой настройки. Созданная учеными модель может иметь приложения для изучения и прогнозирования ряда динамических систем, состоящих из множества компонентов и имеющих различные входные данные с течением времени, от нейронной активности мозга до торговой активности на фондовом рынке.
***
***
Способность людей воспринимать звуки речи хорошо изучена учеными, особенно на первом году жизни человека. Но пока оставалось неясно, что происходит в первые часы после рождения: рождаются ли дети с врожденными способностями воспринимать звуки речи или процессы нейронного кодирования должны на какое-то время формироваться? Исследователи из Института неврологии Университета Барселоны (UBNeuro) и Исследовательского института Сан-Хуан-де-Деу (IRSJD) предложили новаторскую методологию, чтобы попытаться ответить на этот вопрос.
***
В одном из недавних экспериментов ученые смогли идентифицировать гены творчества у Homo sapiens, которые отличают современных людей от шимпанзе и неандертальцев. Исследователи выявили 267 генов, которые встречаются только у современных людей и, вероятно, играют важную роль в эволюции поведенческих характеристик, отличающих Homo sapiens, включая творчество, самосознание, сотрудничество и здоровое долголетие.
***
Нервные клетки спинного мозга, разветвляющиеся по телу, напоминают деревья с ветвями, расходящиеся во всех направлениях. Данное изображение также можно использовать, чтобы рассказать историю о том, как эти нейроны, и их работа со временем становятся все более специализированными и эволюционируют. Исследователи проследили развитие нейронов спинного мозга, используя генетические сигнатуры, и выяснили, как разные подтипы клеток могли развиваться и в конечном итоге функционировать, регулируя движения тела.
***
Исследователи разработали экспериментальный препарат, который обратил вспять ключевые симптомы болезни Альцгеймера у мышей. Препарат активизирует механизм очистки клеток, который избавляется от нежелательных белков путем их переработки.
***
Язык – одна из самых заметных способностей человека. Он позволяет нам выражать сложные смыслы и передавать знания из поколения в поколение. Важным вопросом биологии человека является то, как эта способность развивалась. Исследователи из университетов Барселоны, Кельна и Токио рассмотрели и проанализировали развитие языковой функции в недавно опубликованной статье.
Автор: Шилина А.
Читать статью полностью на английском в блоге Paradigm или в Телеграме.