На этой неделе в известных и авторитетных журналах из области нейронаук вы сможете прочитать о причинах развития рассеянного склероза, узнать, что такое эпигенетика памяти, понять, как препараты от бессонницы помогают побороть инсульт, а также выяснить, как головной мозг воспринимает звуки.
Механизм, запускающий развитие рассеянного склероза
Nature Neuroscience, 14 December 2015
Рассеянный склероз – неврологическое заболевание, при котором в результате аутоиммунной реакции повреждается миелиновая оболочка нервных волокон в центральной нервной системе. Причины возникновения иммунного ответа на собственные антигены миелиновой оболочки нервов остаются неизвестными. В статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience, объясняется механизм, который запускает аутоиммунную реакцию при рассеянном склерозе. Экспериментируя на генетически модифицированных мышах (DTA-модель), ученые избирательно убивали олигодендроциты (основа миелиновой оболочки нервов), в результате чего у мышей возникали симптомы, схожие с проявлениями рассеянного склероза. По мере восстановления нервной системы симптомы заболевания постепенно пропадали. Однако, уже на 30 неделе симптомы рассеянного склероза возникали вновь. При этом в центральной нервной системе мышей обнаружили большое количество активированных CD4+ Т-лимфоцитов, которые вызывали повреждение миелиновой оболочки и массовую гибель нервных волокон. Исследователям также удалось остановить прогрессирование рассеянного склероза, прервав аутоиммунную реакцию с помощью наночастиц, связанных с гликопротеином миелина олигодендроцитов (MOG), которые вводили экспериментальным мышам внутривенно.
Traka M., Podojil J.R., McCarthy D.P., et al. Oligodendrocyte death results in immune-mediated CNS demyelination / Nature Neuroscience, December 14, 2015.
Эпигенетика памяти
Nature Neuroscience, 14 December 2015
В настоящее время считается, что обучение и формирование памяти связано с образованием устойчивых связей между нервными клетками посредством феномена нейропластичности. Авторы статьи, опубликованной в журнале Nature Neuroscience, исследовали молекулярно-генетические механизмы, которые отвечают за формирование долгосрочной памяти. Эксперимент проводили на мышах, которым эту долгосрочную память с помощью специальных тренировок стимулировали. Ученые сфокусировали свои усилия на изучении эпигенетических механизмов регуляции экспрессии генов, участвующих в реализации нейропластичности. Это метилирование ДНК и модификация гистонов (белки, которые упаковывают ДНК). Изменения в нервных клетках, вызванные обучением животного, изучали в определенных регионах мозга, которые участвуют в формировании памяти: СА1 регион гиппокампа и передняя поясная кора. По результатам исследования обнаружено, что различные модификации затрагивают оба регуляторных механизма: как в нейронах, так и в клетках нейроглии. При этом изменение регуляторных механизмов приводило к активации экспрессии генов, ответственных за реализацию нейропластичности и формирование связей между нейронами.
Halder R., Hennion M., Vidal R.O., et al. DNA methylation changes in plasticity genes accompany the formation and maintenance of memory / Nature Neuroscience, December 14, 2015.
Препараты от бессонницы помогают восстанавливаться после инсульта
Brain, 18 December 2015
Восстановление после ишемического инсульта занимает долгий период времени. Причем восстановить удается далеко не все утраченные функции. Известно, что в начальном периоде восстановления после инсульта в зоне поражения в головном мозге возрастает количество функциональных ГАМК-ергических синапсов между нейронами. Авторы статьи, опубликованной в журнале Brain, изучали, как лекарства от бессонницы, которые воздействуют на ГАМКергические синапсы, влияют на восстановление после инсульта. Для своих экспериментов ученые использовали мышей, на которых сначала воспроизводили два вида инсультов: один затрагивал зоны чувствительности, второй приводил к двигательным расстройствам. Через три дня после инсульта одной группе мышей вводили средство от бессонницы — золпидем в субседативных дозах (мыши не спали), который влияет на синаптическую передачу между нейронами тормозного медиатора ГАМК. Другой группе вводили контрольный раствор. Далее исследователи проводили мышам тесты на двигательные функции и чувствительность. Оказалось, что мыши, которым давали золпидем, восстанавливались после инсульта значительно быстрее и справлялись с заданиями уже через несколько дней. В то же время у той группы мышей, которым не давали лекарство, период восстановления занимал около месяца.
Hiu T., Farzampour Z., Paz J.T. et al. Enhanced phasic GABA inhibition during the repair phase of stroke: a novel therapeutic target / Brain, December 18, 2015.
Восприятие речи и музыки в головном мозге
Neuron, 18 December 2015
Кора головного мозга участвует в реализации когнитивных функций, а также в анализе и обработке сенсорной информации. На сегодняшний день множество исследований посвящено детальному изучению функциональной организации коры больших полушарий. В работе, опубликованной в журнале Neuron, рассказывается об обнаружении в слуховой коре групп нейронов, которые селективно отвечают за восприятие речи и музыки. Исследование проводилось на 10 добровольцах, каждому из которых предлагали прослушать 165 звуков, включавших в себя различную музыку, речь и повседневные звуки (например, стук каблуков при ходьбе). В это же время у испытуемых с помощью фМРТ измеряли ответную реакцию слуховой коры головного мозга. Низкая разрешающая способность фМРТ не позволила исследователям составить подробную карту слуховой коры. Однако, в результате сканирования ученым удалось выделить шесть «функциональных компонент» ответа слуховой коры, четыре из которых отвечали за восприятие определенных характеристик звука (громкость, тембр, высота). Но две другие компоненты имели отчетливую избирательность в восприятии речи и музыки. Причем, оказалось, что восприятие звуков речи и музыки практически не перекрывается с другими четырьмя компонентами. Более того, исследователи установили, что восприятие речи и музыки происходит в разных регионах слуховой коры.
Norman-Haignere S., Kanwisher N.G., McDermott J.H. Distinct Cortical Pathways for Music and Speech Revealed by Hypothesis-Free Voxel Decomposition / Neuron, December 16, 2015.