На этой неделе в свежих номерах высокоимпактных журналов читайте о создании модели головного мозга крысы, о трансгенных певчих птицах, которые не умеют петь, а также об участии микроглии в развитии болезни Альцгеймера и о распознавании запахов мозгом дрозофилы.
8 октября 2015, Cell.
Компьютерная модель фрагмента коры головного мозга крысы
На этой неделе команда ученых из разных университетов, участвующих в проекте Blue Brain опубликовала результаты своей работы в журнале Cell. В статье повествуется о создании компьютерной модели участка коры головного мозга новорожденного крысенка размером 0,3 мм3. Ученым удалось создать 31000 виртуальных нейронов и порядка 37 миллионов синапсов, учитывая при этом особенности строения самих клеток, а также особенности их электрической активности. Для создания компьютерной модели были использованы результаты множества исследований мозга на животных. При этом группы виртуальных нейронов могут проявлять как синхронную, так и асинхронную электрическую активность, что соответствует физиологии мозга животного.
Reconstruction and Simulation of Neocortical Microcircuitry. Cell, 2015; 163 (2)
5 октября 2015, Nature Neuroscience.
Трансгенные певчие птицы, неспособные петь
Известно, что речевые и вокальные нарушения сопровождают некоторые неврологические заболевания. Патогенез неврологических заболеваний активно изучается, однако смоделировать вокальные нарушения на животных до сих пор не удавалось. Исследователи из Университета Рокфеллера (Нью-Йорк, США) опубликовали статью, в журнале Nature Neuroscience, в которой рассказывается о создании мутантных певчих птиц, с вокальными нарушениями. Для этого пришлось использовать человеческий ген, ответственный за синтез белка хантингтина. Этот белок играет важную роль в патогенезе болезни Хантингтона, сопровождающейся прогрессивным ухудшением двигательных и когнитивных функций. В результате у, в целом, здоровых зябликов наблюдались серьезные вокальные нарушения: они не могли имитировать звуки, заикались и были не способны к мелодичному пению. Таким образом, предложенная модель вокальных нарушений может быть в дальнейшем использована для разработки стратегий лечения и генетических манипуляций, направленных на устранение речевых и вокальных дефектов при неврологических заболеваниях.
Liu WC, Kohn J, Szwed SK, Pariser et al. Human mutant huntingtin disrupts vocal learning in transgenic songbirds. Nat Neurosci. 2015 Oct 5.
Роль микроглии в развитии болезни Альцгеймера
Болезнь Альцгеймера – одна из самых распространенных форм деменции. Одной из отличительных черт заболевания является накопление патологической формы тау-белка, что сопровождается нарушениями памяти, речи, ориентации и постепенно приводит к полной беспомощности больного. Известно также, что с тау-патологией тесно связана микроглия - клетки, которые являются частью иммунной системы мозга. Ученые из школы медицины Бостонского университета (Бостон, США) опубликовали результаты своей работы в журнале Nature Neuroscience. В статье повествуется о проведенном эксперименте, в рамках которого с помощью аденоассоциированного вируса была воспроизведена модель болезни Альцгеймера на мышах. Исследователи обнаружили, что именно микроглия способствует распространению тау-белка, путем секреции экзосом с этим протеином. Так, подавление активности микроглии и синтеза экзосом приводило к торможению развития тау-патологии у мышей.
Asai H, Ikezu S, Tsunoda S et al. Depletion of microglia and inhibition of exosome synthesis halt tau propagation. Nat Neurosci. 2015 Oct 5. doi: 10.1038
8 October 2015, Nature
Обработка информации о запахе и индивидуальный поведенческий ответ дрозофилы
Сенсорная информация, поступающая от различных рецепторов, играет важнейшую роль в жизни любого существа. Запахи в частности могут предупреждать об угрозе или помогать в обнаружении пищи. Однако не совсем понятно как именно происходит обработка сенсорной информации и то, как мозг определяет соответствие сенсорной информации с ее значением (например, запах пищи или опасности). Исследователи из Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор опубликовали статью в журнале Nature, в которой повествуется о том, как сенсорная информация (запах) обрабатывается в головном мозге мушки-дрозофилы. Восходящие пути поступления сенсорной информации в мозг дрозофилы оканчиваются 34 выходными нейронами грибовидного тела (парный отдел мозга у насекомых).
Грибовидные тела на фото видны в виде двух ножек.
Ученые обнаружили, что каждая из 34 этих клеток имеет свою индивидуальную проекцию ответа мухи на запах, определяя его как «хороший» или «плохой». Но самое главное заключается в том, что ответ отдельно взятой мухи на запах индивидуален. Причина заключается в нейропластичности (формировании определенных связей между нейронами), так как каждая муха живет своей жизнью и встречает множество запахов, то ответ мухи на запах (подлететь ближе или улететь) будет зависеть от ее прошлого обонятельного опыта. Это удалось установить, проведя эксперименты на мухах, у которых выключен ген rutabaga, связанный с памятью. При этом индивидуальность ответа мух на разные запахи терялась. Таким образом, исследователям впервые удалось установить место, где обонятельная информация обрабатывается и преобразуется в ответ, а также установить причины индивидуальности поведенческих ответов разных организмов.
Hige T, Aso Y, Rubin GM, Turner GC. Plasticity-driven individualization of olfactory coding in mushroom body output neurons. Nature. 2015 Oct 8;526(7572):258-62.
