Изучение мозга и сознания, перспективы оцифровки личности. Обзор новостей за октябрь 2017

Это ежемесячный обзор наиболее важных и интересных новостей от экспертной группы проекта Технологии Долголетия. Сайт группы rlegroup.net

В данном разделе мы рассматриваем новости, описывающие открытия, изобретения, новые подходы либо оригинальные метаанализы в сфере, относящейся к изучению деятельности мозга, как с целью восстановления и расширения утрачиваемых с возрастом функций, так и для разработки механизмов “оцифровки” памяти и личности.

В начале октября в Сиэтле прошел GeekWire Summit, на котором выступил директор Института Аллена по изучению мозга и один из самых известных в мире нейробиологов Кристоф Кох. По оценкам эксперта, первые операции по имплантации устройств, объединяющих мозг и программное обеспечение, возможно, сделают уже через 10-20 лет.

Источник: https://www.geekwire.com/2017/brain-scientist-christof-koch-merge-machine/

Перестроить собственный мозг и изменить соотношение разных типов клеток в выбранных отделах — звучит как научная фантастика. Но в настоящее время это вполне реальное поле для работы. В октябре была опубликовано исследование, в котором ученые из Флоридского института нейронаук имени Макса Планка используют метод, благодаря которому можно редактировать гены в нейронах живых мышей. Гомологичная репарация в избранных клетках, особенно in vivo, открывает широкие горизонты для биомедицинских исследований.

Ранее считалось, что применение этого типа рекомбинации ограничено только делящимися клетками и невозможно в постмитотических нейронах, которые уже не делятся. Однако,в статье показано, что точное редактирование генома через гомологичную рекомбинацию возможно как в зрелых постмитотических нейронах, так и в митотических клетках в мозге мыши путем комбинирования расщепления ДНК с помощью системы CRISPR-Cas9 и эффективной доставкой донорского материала с аденоассоциированным вирусным вектором. Метод, называющийся vSLENDR, позволяет нейронам, которые больше не делятся, использовать гомологичную репарацию.

Команда исследователей смогла продемонстрировать, что vSLENDR подходит для точного редактирования генетической информации в любой клетке любой части тела, что открывает большие перспективы лечения и профилактики заболевания нервной системы и дает удивительно мощный инструмент для любых манипуляций с мозгом.

Источник: http://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(17)30933-9

На русском: https://hightech.fm/2017/10/20/edit-genes-in-the-human-brain

Институт Аллена по изучению мозга выложил в открытый доступ Allen Cell Types Database. В базе данных, которая будет регулярно обновляться, содержится информация о нервных клетках человека. Уже сейчас в ней можно ознакомиться с электрическими свойствами примерно 300 кортикальных нейронов разных типов, которые получили от 36 живых пациентов, вместе с 3D реконструкцией их формы или анатомии и компьютерными моделями, имитирующими электрическую активность этих нейронов. База данных будет содержать профили экспрессии генов, основанные на измерениях активности всех генов в 16 000 отдельных клеток мозга трёх взрослых человек. Все это позволит более точно исследовать сложные компоненты, схемы и функции неокортекса человека, включая то, что делает мозг каждого человека уникальным.

Источник: https://www.alleninstitute.org/what-we-do/brain-science/news-press/press-releases/allen-institute-shares-first-open-database-live-human-brain-cells

Ученые из Национального института неврологических расстройств и инсульта в США доказали наличие системы самоочищения в мозге. Оказалось, что иммуноциты и спинномозговая жидкость выводятся через лимфатические сосуды, как и в других органах. Лимфатические сосуды на поверхности мозга были обнаружены еще в 1816 году итальянским анатомом, но на две века это открытие было забыто. До недавнего времени исследователи не находили никаких признаков лимфатической системы в мозге и было принято считать, что этот орган имеет особый статус. Два года назад сразу в двух исследованиях было заявлено об обнаружении лимфатической системы в твердой мозговой оболочке мышей. С тех пор исследователи целенаправленно искали нечто подобное и у человека.

Сканируя на МРТ мозг здоровых волонтеров, которым была сделана инъекция контрастного средства гадобутрола, ученые обнаружили “дренажную систему” в твердой мозговой оболочке, которая позволяет выводить отходы через лимфатические сосуды. Эти результаты подтверждают, что сосуды могут выступать в роли “трубопровода” между мозгом и иммунной системой. Что в свою очередь открывает новую страницу в исследовании некоторых неврологических расстройств.

Источник: https://www.nih.gov/news-events/news-releases/nih-researchers-uncover-drain-pipes-our-brains

На русском: https://hightech.fm/2017/10/04/brain_waste_system

Распределение нейронных цепей и нейронов различных типов в мозге до сих пор точно не известно. В октябре была опубликована первая часть проекта “qBrain” (количественный мозг), над которым работает команда из Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор. В работе отслеживается распределение тормозящих нейронов, которые производят нейропептиды соматостатин, парвальбумин, вазоактивный кишечный пептид и еще четырех подтипов нейронов.

Исследование показало, что вопреки ожиданиям, количество и соотношение трех основных тормозящих типов нейронов варьируется стереотипным образом по всей коре головного мозга мыши. Это наблюдение дает право предполагать, что различные участки коры головного мозга, и те, которые отвечают за сознание и те, которые обрабатывают сенсорные стимулы эволюционировали таким образом, чтобы адаптировать локальные нейронные цепи к определенным функциям головного мозга. Второе открытие проекта заключалось в том, что количество нейронов в коре не зависело от пола, но в 11 подкорковых областях имелись отличия. Не смотря на то, что мозг самцов мыши, как правило больше, количество модулирующих нейронов в 10 из 11 этих наблюдаемых подкорковых областей оказалось больше в мозге самок.

В ближайшие 5 лет команда планирует создать онлайн базу данных (http://mouse.brainarchitecture.org/ost), которая будет включать карты распределения и клеточной морфологии более 100 различные типов клеток в мозге мыши. Руководитель проекта Павел Остин отмечает, что «если мы хотим понять как работают нейронные цепи в мозге, прежде всего нам нужно знать количество звеньев, какого они типа и как распределяются. До сих пор неизвестно точное количество видов клеток в головном мозге млекопитающих. Считают, что их около 500, но может быть и тысячи”. Работа в этом направлении поможет понять, как работает мозг и возможно ли полноценно ее воспроизвести на технических носителях.

Источник: http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)31069-3

В октябре вышло исследование, в котором показано, как, используя теорию управления, возможно предсказать работу отдельных нейронов в коннектоме нематоды C. elegans. Исследователи определили структурную контролируемость мышц тела нематоды (т.е. как много отдельных мышц можно независимо контролировать) от входящих сигналов специфичных сенсорных нейронов. Затем определили какие нейроны в сети могли бы уменьшить управляемость этими мышцами, если их исключить. Чтобы проверить прогностическую способность модели, исследователи с помощью лазерного луча уничтожали нейроны, которые, согласно модели, должны были играть важную роль в контроле мышц. Затем, с помощью микроскопа с автоматизированной системой мониторинга, движения нематода записывали и анализировали машинным зрением.

По словам исследователей, математическая модель довольна устойчива и не чувствительна к удалению слабых связей и пропускам в связях, поэтому вполне применима для прогноза работы нейронов в более масштабных и менее детализированных коннектомах.

Источник: https://www.nature.com/articles/nature24056

Автор: Екатерина Шахбазян

Перепечатка разрешается при сохранении ссылок на источник публикации.

Если вы не хотите пропустить новости проекта Технологии Долголетия, подписывайтесь на нашу рассылку https://cp.unisender.com/ru/v5/subscribe-form/view/69pn7wk67c7dh949w41ucnr9nb7rjpjidjxeqxqo

Источник: cp.unisender.com

Комментарии: