Нейропрорывы 2019: что мы узнали
Болезнь Паркинсона «поднимается» из кишечника
Исследователи из Института клеточной инженерии Университета Джонса Хопкинса опубликовали в журнале Neuron, одном из топовых изданий в области нейробиологии, статью, в которой они экспериментально показали: болезнь Паркинсона может зарождаться в кишечнике и затем по блуждающему нерву постепенно проникать в мозг. Более того, природа идиопатической болезни Паркинсона (то есть болезни с непонятным генезом) оказывается близкой к прионным болезням. Возможно – это новая парадигма в изучении и лечении болезни Паркинсона.
Шванновские клетки могут передавать сигнал боли
Исследователи из Каролинского института в Швеции идентифицировали новый орган механической и температурной чувствительности в коже. Он реагирует на сильные стимулы, передавая болевые ощущения. Но самое удивительное в том, что он состоит из шванновских клеток, контактирующих с нервными волокнами, формируя единый нейроглиальный комплекс. Подробнее об исследовании можно узнать в статье в журнале Science.
Новооткрытый орган формируется из сети шванновских клеток, тесно объединенных с нервными окончаниями. Эти глиальные клетки обладают специфичностью и реагируют на температурные и механические раздражения чрезмерной силы. В ответ на них возникает болевой импульс, который шванновские клетки передают на немиелинизированные ноцицептивные нервные окончания. Все это становится пуском для рефлекторного поведения – например, отдергивания руки от горячего чайника.
Раковые опухоли и нейроны
Сразу четыре важные статьи оказались связаны с нейроонкологией. Три из них мы объединили в одном материале. Фрэнк Винклер, невролог из Гейдельбергского университета в Германии, столкнулся с необычным явлением в 2014 году, изучая связи клеточных сетей при некоторых опухолях головного мозга. Он и его команда обнаружили синапсы – структуры, которые нейроны используют для общения друг с другом – в опухолях. Исследователи с трудом могли поверить в обнаруженный феномен – настолько это было невероятно.
Поначалу они предположили, что синапсы в опухоли на самом деле оказались случайным явлением. Но, как сообщают Винклер и его коллеги в своем последнем исследовании в Nature, они обнаружили глутаматергические синапсы (с нейромедиатором глутаматом) в образцах глиомы, выращенных в культуре, клетках человеческой глиомы, трансплантированных мышам, а также в образцах глиомы, взятых у десяти пациентов.
Пока команда Винклера изучала синапсы глиомы у взрослых, Мишель Монье (Michelle Monje), детский нейроонколог из Стэнфордского университета в Калифорнии, и ее коллеги независимо обнаружили синапсы между нейронами и опухолевыми клетками в образцах глиомы у детей. Параллельные исследования, проведенные командами Монье и Винклера, показали, что синапсы в опухоли помогают раковым клеткам процветать.
В третьей статье, опубликованной 18 сентября в том же Nature, Дуглас Ханахан, ученый-онколог из Швейцарского института экспериментальных исследований рака в Лозанне, и его команда описывают опухолевые клетки молочной железы, которые ведут себя подобно нейронам. Известно, что клетки особого типа рака молочной железы, тройного негативного, метастазируют в мозг, и, будучи там, очень трудно поддаются лечению.
Помимо этого, было интересно исследование про опухоли простаты. Известно, что нервные волокна, появляющиеся в опухоли предстательной железы, усугубляют течение заболевания. Однако исследователям долго не удавалось установить их источник. Последние же работы показали, что это могут быть предшественники нейронов мозга, которые проникают в опухоль предстательной железы и дают начало популяции нервных клеток. Исследование тоже было опубликовано в журнале Nature, только чуть раньше.
Мозг «понимает» смысл прочитанного и услышанного одинаково
Работа исследователей из Университета Калифорнии в Беркли поставила вопрос: чем отличается мозг читающего литературное произведение человека от мозга человека, который это же произведение слушает. В ходе исследования люди слушали истории из популярной серии подкастов The Moth Radio Hour, а затем читали те же самые истории. Результаты опубликованы в The Journal of Neuroscience.
Оказалось, что обработка и понимание информации в зависимости от той сенсорной сферы, с помощью которой она была получена, не зависят.
Мозг эрудита
Как и следовало ожидать, отлично эрудированные люди имеют особенности в функционировании мозга. Какие именно – показали нейробиологи из Университета Рур-Бохум и Университета Гумбольдта-Берли с использованием магнитно-резонансной томографии. Результаты представлены в European Journal of Personality.
Более эрудированными оказались люди с более развитой, а значит, более эффективно функционирующей нейронной сетью (имеются в виду как количество нейронов, так и количество связей с другими нервными клетками, то есть разветвленность нейронной сети). Исследователи предполагают, что отдельные единицы знаний рассредоточены по всему мозгу в форме фрагментов, и для обобщения знаний и установления ассоциаций между ними как раз необходимо поддерживать связь между различными областями мозга.
Быстрый сон рыб
Оказалось, что фазы сна, похожие на те, которые есть у млекопитающих, наблюдаются и у рыб. Эта находка говорит о том, что механизмы «сонной» регуляции появились более 450 миллионов лет назад и оказались гораздо древнее, чем считалось ранее. Открытию посвящена статья японских и американских исследователей, опубликованная в журнале Nature.
Спящих рыбок фиксировали в агаре и наблюдали их во время сна со всех сторон – как активность мозга, так и физиологические показатели. Выяснилось, что при детальном изучении и сопоставлении данных наблюдений быстрый сон оказался очень похож на фазу сна у рыб, которую назвали «фазой распространяющихся волн». Медленный же сон по аналогии наименовали «медленным разрывным сном».
Коннектом нематоды
Нематода Caenorhabditis elegans – один из самых популярных модельных объектов не только нейробиологов, но и биологов вообще. С помощью этого довольно примитивно устроенного червя ученые смогли разобраться в механизмах программируемой клеточной гибели, ответить на многие вопросы биологии развития, поведения и других областей биологии. И вот, наконец, получилось полностью расшифровать его коннектом, о чем исследователи рассказали в журнале Nature. Точнее, два коннектома: обоих полов – самцов и гермафродитов.
Одно из самых замечательных свойств этого червя, которого совсем нетрудно выращивать в лаборатории – постоянство клеточного состава (эутелия). В теле самцов во взрослом состоянии всегда насчитывается ровно 1031 клетка, а гермафродитов – 959 клеток, из которых 302 – это нейроны (самок у C.elegans нет). За годы изучения ученые смогли проследить судьбу буквально каждой клетки червя в ходе эмбрионального развития.
Жестко фиксированное число нейронов у C.elegans и относительная простота устройства его нервной системы открывают перед учеными заманчивую возможность сконструировать так называемый коннектом его нервной системы, то есть установить для каждого нейрона, с какими другими нервными клетками он связан. Авторы сумели построить полные коннектомы для особей C.elegans обоих полов – и самцов, и гермафродитов.
И снова о нейрогенезе у взрослых
Разговоры о том, продолжают ли появляться новые нейроны в пожилом возрасте, ведутся уже давно. Несколько десятков лет назад исследователям все-таки удалось разрушить миф об отсутствии регенерации клеток мозга.
Однако в позапрошлом году в Nature ученые опубликовали работу, согласно которой не обнаружили процессов нейрогенеза в гиппокампе. И с тех пор споры не утихают, особенно на фоне результатов других авторов. К примеру, нейробиологи из Мадрида обнаружили новые клетки в мозге у 87-летних старцев, а их коллеги их Колумбийского университета представили результаты, доказывающие, что процесс нейрогенеза вообще не зависит от возраста.
В очень важном исследовании ученые из Иллинойского университета в Чикаго (UIC) обнаружили присутствие молодых нервных клеток в гиппокампе людей в возрасте до 99 лет. Авторы нашли доказательства, что нейроны могут появляться даже у лиц с болезнью Альцгеймера, хотя и со значительно сниженной скоростью. Новая работа поможет найти эффективные подходы к лечению нейродегенеративных заболеваний, чтобы сохранить когнитивные способности пациентов. Подробности – в Cell Stem Cell.
Желудочки космонавтов
Длительное пребывание в космосе приводит к изменениям в физиологии человека. Невесомость — состояние, при котором исчезает вес, но не исчезают масса и гравитация — вызывает атрофию мышц, сокращение потребления организмом кислорода, ухудшение эластичности сосудов, снижение прочности костей, нарушение иммунного ответа. Ослабление плотного прилегания позвонков друг к другу и исчезновение естественных изгибов позвоночника приводит к увеличению роста до 5 см.
В 2019 году пришло еще одно доказательство воздействия космических полетов на мозг. Группа ученых из России, Бельгии и Германии обнаружила у космонавтов Роскосмоса увеличение объема боковых и третьего желудочков мозга. Статья об исследовании была опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Отозванная «осознанность»
«Война ретракций» добралась и до наук о мозге. Точнее, в данном случае – до исследований майндфулнеса (модных в наше время «осознанных практик», «психологического внимания», «медитации осознанности» или «практик осознанного сознания», простите за тавтологию).
Журнал PLoS ONE отозвал статью-метаанализ 2015 года, в которой авторы проанализировали 187 исследований и пришли к заключению, что «данные подтверждают использование MBSR («снижение стресса на основании техник майндфулнес») и MBCT («когнитивно-поведенческая терапия, основанная на технике майндфулнес») для облегчения симптомов, как психических, так и физических, в дополнительном лечении рака, сердечно-сосудистых заболеваний, хронической боли, депрессии, тревожных расстройств и в профилактике у здоровых взрослых и детей».
Чувствует ли человек магнитное поле?
Американские исследователи из Калифорнийского технологического института и Принстонского университета и их японские коллеги из Токийского университета и Токийского технологического института сегодня опубликовали в журнале eNeuro экспериментальную работу, в которой заявили, что человеческий мозг способен воспринимать магнитное поле и его изменение.
В обсуждении некоторые ученые высказали некоторые претензии к эксперименту. Так, например, заявляется, что авторы недостаточное внимание уделяется потенциальному шумовому воздействию (звук от работающих катушек мог вызвать коррекцию альфа-ритма). Критики справедливо замечают, что для того, чтобы исключить это, можно было бы провести эксперимент в условиях белого звукового шума. Тем не менее, результат очень интересен.
Новая функция мозжечка
Ученые сумели выявить прямую связь между мозжечком и частью среднего мозга, отвечающей за наслаждение. Выяснилось, что контакт между ними осуществляется напрямую, а не через кору головного мозга, а значит, мозжечок играет гораздо больший спектр ролей. Исследование опубликовано в журнале Science.
Подготовил Алексей Паевский
Источник: Нейроновости
