​​Спиной мозг оказал умнее, чем предполагали ранее

Роль спинного мозга часто упрощают до простого связующего звена между головой и телом. Однако ученым удалось доказать, что этот орган может обучаться, хранить воспоминания — и все это независимо от внутричерепного «собрата». Рассказываем о том, как исследователям удалось это выяснить и что их открытие значит для медицины.

Спинной мозг располагается внутри позвоночного столба — начиная со ствола головного мозга и вплоть до поясничного отдела позвоночника. Грубо говоря, это такой шнур длиной около 40–45 см, задача которого — передавать информацию от головы по всему телу и обратно. Травма данного органа может быть очень опасной: привести к снижению или потере чувствительности конечностей, неспособности двигаться или даже к гибели. Вот почему для разработки терапии повреждений спинного мозга важно разобраться, насколько он автономен.

Ранее ученые уже демонстрировали, что спинной мозг без участия головного способен самостоятельно реагировать на окружающие раздражители. Если уместно назвать раздражителем лишение головы. Именно так поступали ученые во время эксперимента над насекомыми. Каждого подопытного обезглавили, чтобы понаблюдать за тем, как двигается его тело: оно продолжало использовать лапки так, чтобы обезопасить себя от столкновения с препятствиями. Как такое возможно, до недавнего времени оставалось непонятным.

Нейронные цепи в спинном мозге, которые позволяют ему обучаться независимо от головного, обнаружили совсем недавно. Это сделали бельгийские ученые из Leuven Brain Institute, разработав специальную экспериментальную установку. Она позволила изучить процесс адаптации органа к обучению и формированию собственных «воспоминаний».

Во время опыта мышей помещали в установку так, чтобы задние лапы оказывались подвешены в воздухе. Если мышь их опускала, то по ним бил ток. Одновременно с ней электрический разряд получала и контрольная мышь независимо от того, где находились ее конечности. Уже через 10 минут после начала эксперимента первый грызун научился избегать электрической стимуляции. Он больше не опускал задние лапы, опасаясь снова испытать стресс.

Результаты эксперимента показали, что спинной мозг независимо от головного ассоциировал неприятные ощущения с положением ног и адаптировал двигательную активность так, чтобы избегать боли. Головной мозг в этом процессе не участвовал. Спустя сутки эксперимент повторили, поменяв мышей местами: грызуны продолжали поджимать лапки, тем самым показав, что спинной мозг сохранил память о негативном опыте.

Затем исследователи изучили нейронные цепи, задействованные в процессе обучения. Для этого использовали шесть типов трансгенных мышей. У каждой из них отключили определенный набор нервных клеток спинного мозга. В результате неспособными к двигательному обучению оказались животные с неактивными нейронами верхней части спинного мозга, в которых обычно экспрессируется ген Ptf1a.

В свою очередь, перестали вспоминать пройденный опыт мыши, у которых были отключены нейроны в нижней, вентральной части спинного мозга, активно экспрессирующие ген En1. Если ученые отключали эти нервные клетки на следующий день после обучения, подопытные грызуны вели себя так, будто ничего не было. При этом возбуждение нейронов En1 даже спустя несколько дней увеличивало скорость реакции на раздражитель на 80 %.

Так ученые выявили две группы нейронов спинного мозга: одна из них необходима для адаптивного обучения, другая — для хранения воспоминаний. Авторы исследования считают, что полученные результаты могут помочь в разработке подходов к восстановлению двигательных функций после травмы спинного мозга.

👉Boom! Science

​​Бонобо, — карликовые шимпанзе и ближайшие родственники человека из ныне существующих животных, — знамениты тем, что предпочитают решать споры, занимаясь любовью, а не насилием

В новом исследовании их репутация как хиппи среди обезьян была несколько подмочена: оказалось, самцы бонобо проявляют агрессию в три раза чаще, чем самцы шимпанзе!

Но в отличие от шимпанзе, бонобо дерутся почти исключительно с другими самцами, а не с заведомо более слабыми самками и детенышами, и самцы бонобо не убивают друг друга.

К таким выводам пришли этологи-полевики, скрупулезно наблюдая за жизнью 12 самцов бонобо из трех сообществ в заповеднике Коколопори — с момента пробуждения и до момента, когда они устраивались на ночь. Их сравнивали с 14 самцами шимпанзе из Танзании.

Вообще, шимпанзе и бонобо, хоть и очень близкие родственники, но удивительно отличаются поведением. Шимпанзе подобны гопникам, — патриархальны и образуют коалиции самцов, патрулирующих территорию; они бурно и агрессивно реагируют, когда сталкиваются с соседним кланом, и готовы убить друг друга.

А в либеральных сообществах бонобо все скрепы подпилены: самцы — намного большие индивидуалисты, и вообще доминируют самки, а дружеское взаимодействие между разными сообществами — обычное дело, которое, как пишет Science «часто сопровождается проявлением восторженной сексуальной активности». Корень добра — в матриархате?

Ученые считают, что бонобо, как и мы, сами себя одомашнили, — то есть из их поведения постепенно ушли самые разрушительные агрессивные проявления. Никто пока ни разу не видел убийств среди бонобо.

Но, оказалось, как и поведение людей, их поведение плохо вписывается в простой стереотип «миролюбивые». Исследователи предполагают, что они не избегают конфликтов, потому что не боятся последствий и страшной мести, — то есть могут влепить другому самцу затрещину или куснуть, потому что это для обоих не слишком много значит.

И самкам бонобо, как показали наблюдения, именно такие самцы нравятся – не избегающие конфликтов, но компетентно их разруливающие.

👉Boom! Science

Ученые смогли восстановить песню, которую птица видела во сне!

На самом деле, о том, что области мозга птиц, отвечающие за пение, во время сна демонстрируют те же нейронные сигналы, что и во время бодрствования, ученые знают уже примерно 20 лет. Но только сейчас группе исследователей из Университета Буэнос-Айреса удалось перевести мышечную активность гортани спящих птиц в настоящую песню!

В результате оказалось, что во сне птица пела песню, которую во время бодрствования исполняет при защите своей территории, отгоняя чужаков.

👉Boom! Science

Ну а почему бы и не свить гнездо в... светофоре? Там, по крайней мере, тепло

👉Boom! Science

​​Впервые удалось создать листы золота толщиной в один атом

Наночастицы золота интересуют ученых и промышленность как перспективный элемент при создании электроники, биомедицинских изделий и технологий, компонент в химической промышленности. При этом несколько лет назад обнаружилось, что некоторые вещества, если сформировать из них слой толщиной в один атом, получают доселе недоступные свойства.

Достичь такого эффекта для золота уже пытались, но его частицы слишком легко прилипают друг к другу. Все получилось только после применения усовершенствованного в лаборатории метода японских кузнецов.

Сейчас, получив и достаточно изучив новый сверхтонкий материал, ученые имеют новые данные о его свойствах. Стало понятно, что из-за меньшего, чем обычно, числа соединений, высвобождаются две связи у каждой частицы — а значит, потенциально такое золото можно по-новому использовать для переработки углекислого газа, получения водорода, создания новых химикатов, для очистки воды и многих других целей. Кроме того, за счет нового метода, возможно, удастся снизить необходимый объем золота для уже используемых на производстве технологий и удешевить процесс.

👉Boom! Science

Самая большая пещера из аметистовой жеоды — Enchanted Cave. Она такая большая, что человек может зайти внутрь.

👉Boom! Science

Вчера в Индонезии было мощное извержение вулкана Руанг, в котором сверкали молнии из-за статического электричества от горячего и сухого облака пепла

Жуткая красота!

👉Boom! Science

Срочно отключаем шумодав

Исследование показало, что от него мозгу очень плохо: звуки обрабатываются хуже, а в какой-то момент аудиоинформация может вообще перестать восприниматься.

Шумоподавление не пропускает сторонние звуки. Мозг привыкает к такой обстановке и может просто начать игнорировать вообще любой посторонний шум. А дальше есть возможность и вовсе оглохнуть.

Переходим на колонки

👉Boom! Science

Армия из тараканов-киборгов марширует на песчаном полигоне — это не кадры из фильма, а новая разработка сингапурских учёных

Они снарядили насекомых специальными рюкзаками, которые позволяют дистанционно управлять тараканами. В будущем планируется привлекать тараканов к спасательным операциям или выслеживанию людей.

Присмотритесь к таракану на кухне — может он шпион

👉Boom! Science

Доброе утро!

👉Boom! Science

​​Замедлить старение — прекрасно, но гораздо лучше обратить его вспять

Идут многообещающие исследования, в которых мышей омолаживают с помощью «коктейля Яманаки», — четырех белков, перепрограммирующих взрослые клетки в плюрипотентные — вновь юные и забывшие о своей былой специальности (за это открытие Синья Яманака получил Нобелевку в 2012).

Перепрограммирование переводит назад клеточные «биологические часы», определяющие возраст любой клетки, — за счет обращения вспять эпигенетических изменений, происходящих во время старения. Эпигенетические метки — это такая разметка ДНК, которую организм все время осуществляет, чтобы регулировать активность генов. В зависимости от специализации клетки, задач организма и условий среды одни гены в клетке надо активировать часто, а другие вообще не надо.

У старых клеток эпигенетические метки отличаются от молодых, а многие из них просто теряются при повреждениях — из-за этого клетки и ведут себя по-стариковски, утверждает информационная теория старения, которую теперь проповедует один из известнейших исследователей в этой области Дэвид Синклер. В журнале Cell в прошлом году вышла его статья «Потеря эпигенетической информации как причина старения», показывающая в экспериментах на мышах, что старение обратимо путем эпигенетического перепрограммирования, и что управляя эпигеномом, старение можно двигать вперед и назад.

Эх, вот бы можно было менять свой биологический возраст в зависимости от задач и настроения! Специалисты осторожны в оценках. Они напоминают, что старение — это сложный процесс с множеством факторов, и непонятно, насколько омоложение клеток омолодит организм (важную роль в старении организма, играет, например, деградация межклеточного матрикса). Пока в экспериментах на мышах эффекты были умеренными.

Тем временем Синклер тестирует коктейль Яманаки на ослепших от старости обезьянах и говорит что «если все окажется безопасным для людей, план состоит в том, чтобы немедленно приступить к клиническим испытаниям» (в качестве пробного камня он надеется сделать лекарство от ухудшения зрения и слепоты)

А вот что говорит один из самых интересных исследователей старения, профессор Медицинской школы Гарварда Вадим Гладышев:

«Яманака смог вернуть клетки взрослого человека в эмбриональное состояние, то есть омолодил их. Это важнейшее фундаментальное открытие для биологии старения. Когда гены этих четырёх белков встроили в организм взрослых мышей, и включили на некоторое время, клетки в их организмах стали моложе.

В другом исследовании мы смогли омолодить зрительную систему: разрушили мышам оптический нерв, а потом задействовали факторы Яманаки — и произошла регенерация, зрение восстановилось. То есть, как минимум частично организм поддаётся омоложению! Старение нельзя остановить, но можно «освежать» отдельные системы и уменьшать биологический возраст организма. Насколько именно и можно ли сделать это несколько раз, мы пока не знаем...

Когда мы перепрограммируем клетки, нам важно уменьшить возраст, но не изменить функцию. Мы хотим, чтобы нейрон оставался нейроном, а не превращался в фибробласт. Поэтому факторы Яманаки должны присутствовать в клетке не постоянно, а временно — например, в течение суток. Как это сделать? Сначала мы вводим гены этих белков в геном мыши, а потом выстраиваем систему так, что эти гены экспрессируются только в присутствии вещества, которое мы подмешиваем животному в еду.

Берём мышь и раз в неделю на один день активируем в её клетках факторы Яманаки. Потом даём неделю отдыха, снова один день экспрессируем и снова даём отдохнуть. И делаем так долго. То есть мы пытаемся омолодить клетки мыши так, чтобы они не успели утратить свою функцию. Возможно, этот способ подходит не для всех клеток: пока большая часть исследований выполнена на фибробластах. На них воздействуют по разным схемам факторами Яманаки, а потом определяют биологический возраст с помощью эпигенетических часов. Это работа, которая ведётся прямо сейчас»

👉Boom! Science

Фастфуд навсегда ухудшает способность запоминать

Американские исследователи проводили опыты на крысах и обнаружили, что большое количество жирной и сладкой еды в рационе навсегда ухудшает способность запоминать информацию.

Крысам предлагали исследовать новые объекты в разных местах. Через несколько дней животным создали такую же среду, как в первый раз, но добавили один новый предмет.

Подопытные, которые ели нездоровую пищу, не могли вспомнить, что и где уже видели, при том что животные из контрольной группы узнавали знакомые им предметы.

Ученые считают, что подобное пищевое поведение в подростковом возрасте у людей может привести к похожим последствиям, которые сохранятся и во взрослом возрасте даже при переходе на здоровое питание.

👉Boom! Science

​​Рак помолодел: люди начали стареть раньше положенного

Онкозаболевания все чаще возникают у людей моложе 30 лет, хотя раньше они считались болезнями пожилых. Судя по всему, это связано, с ускоренным биологическим старением. По крайней мере, на такую мысль наводят результаты недавно завершившегося масштабного исследования.

На ежегодной конференции Американской ассоциации онкологических исследований ученые из Washington University School of Medicine in St. Louis представили выводы, которые сделали по итогам большой научной работы. Они проанализировали медицинские данные почти 150 тысяч человек в возрасте от 37 до 54 лет.

Специалисты исследовали кровь участников по восьми биомаркерам, которые коррелируют с биологическим возрастом: альбумину, щелочному фосфатазу, креатинину, С-реактивному белку, глюкозе, ширине распределения эритроцитов, числу лейкоцитов и доли лимфоцитов. Значения прогнали через программу PhenoAge, где фактический возраст сравнивался с биологическим. В итоге ученые выявили закономерность: люди, родившиеся в 1965 году или позже, на 17 % чаще были подвержены раннему старению, чем те, кто родился между.

Биологический возраст (эпигенетические изменения в организме) человека гораздо точнее хронологического отражает состояние здоровья. На него значительно влияет образ жизни. Соответственно, чем меньше стресса вы испытываете, тем медленнее биологически стареете.

Вторая стадия исследования подтвердила предположение исследователей о том, что раннее биологическое старение повышает вероятность возникновения онкозаболеваний у людей в возрасте до 55 лет. Так, риск развития рака легких повышается на 42 %, рака желудочно-кишечного тракта — на 22 %, рака матки — на 36 %. Почему доминируют именно эти патологии, ученые пока не готовы ответить. Причинами раннего износа тела они считают ограничения в питании, недостаток занятий спортом, подавленное психическое состояние и стрессовые факторы окружающей среды.

👉Boom! Science

Дети улыбаются около 400 раз в день, а взрослые — 17 раз

Человек начинает улыбаться еще в утробе матери. После рождения ребенок продолжает улыбаться: сначала рефлекторно, а после месяца — уже в качестве реакции.

Только улыбка может заставить тело человека использовать до 53 мышц одновременно, хотя некоторые виды улыбок обходятся 5 движениями мышц. Всего таких видов улыбок 19.

Их разделили на две категории: уважительные «социальные» улыбки, которые используют меньше мышц, и искренние «чувственные» улыбки, которые используют больше мышц на обеих сторонах лица. При искренней, честной, радостной улыбке в уголках глаз появляются маленькие морщины.

👉Boom! Science