Синапсы Хебба. Согласно Хеббу, следы памяти могут формироваться путем модификации синапсов. На этой схеме показано, как два нейрона образуют синапсы на третьем. Сначала (I), когда активен нижний (темный) синапс, происходит возбуждение третьего нейрона, которое не может быть вызвано через слишком слабый верхний (светлый) синапс. Однако при одновременном воздействии обоих синапсов (II) третий нейрон тоже возбуждается и в нем происходит ряд последовательных биохимических процессов, которые усиливают прежде слабый верхний синапс. В результате (III) верхний синапс приобретает способность сам по себе вызывать реакцию третьего нейрона.
«Если аксон клетки А расположен достаточно близко, чтобы возбудить клетку Б, и постоянно или многократно участвует в активации последней, то в одной или обеих клетках происходят процессы роста или обменные изменения, в результате которых усиливается активирующее действие клетки А на клетку Б».
Donald #Hebb #memory #neuron
«Если аксон клетки А расположен достаточно близко, чтобы возбудить клетку Б, и постоянно или многократно участвует в активации последней, то в одной или обеих клетках происходят процессы роста или обменные изменения, в результате которых усиливается активирующее действие клетки А на клетку Б».
Donald #Hebb #memory #neuron
Откуда взялась эта сакральная цифра в 86 миллиардов нейронов? Изотропическое фракционирование.
Сюзана Херкулано-Хузел предложила Роберто Ленту взять образцы каждого точно определенного отдела мозга - ствола, коры, гиппокампа, etc - и гомогенизировать их. Затем окрасить ядра нейронов, чтобы отличать их от ядер глиальных клеток. Теперь только остается подсчитать количество нейронов в некотором объеме и экстраполировать полученное число на вес мозга.
Voila!
#статьи #neuron
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/neuro.09.031.2009/full
Сюзана Херкулано-Хузел предложила Роберто Ленту взять образцы каждого точно определенного отдела мозга - ствола, коры, гиппокампа, etc - и гомогенизировать их. Затем окрасить ядра нейронов, чтобы отличать их от ядер глиальных клеток. Теперь только остается подсчитать количество нейронов в некотором объеме и экстраполировать полученное число на вес мозга.
Voila!
#статьи #neuron
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/neuro.09.031.2009/full
Frontiers
The human brain in numbers: a linearly scaled-up primate brain
The human brain has often been viewed as outstanding among mammalian brains: the most cognitively able, the largest-than-expected from body size, endowed with an overdeveloped cerebral cortex that represents over 80% of brain mass, and purportedly containing…
Oxford Autumn School in Neuroscience 2021
30 сентября - 1 октября
В программе:
30 сентября
1. Depression during a pandemic: an unsystematic review
2. A long road to understanding depression: have we finally arrived?
3. The anatomy of the brain and nerves by Thomas Willis
4. MRI markers of vascular cognitive impairment in ageing and cerebrovascular disease
5. 50 years of Experimental Psychology in Oxford
6. Modelling Alzheimer’s in a dish – how far have we come?
7. Can we prevent dementia? A look at the current challenges and ways forward
8. The role of microglia in neuroinflammation in neurodegenerative disease
9. Neuroimaging in dementia: what can it tell us in small and big datasets?
1 октября
10. Thalamocortical circuits in voluntary motor control
11. Cortico-collicular circuits for flexible control of action
12. Closed-loop control of cortico-basal ganglia oscillations and locomotion
13. The synergistic relationship between action and perception
14. Neurological and psychiatric sequelae of COVID-19: a study of 236,379 survivors
15. Children and young people’s mental health throughout the COVID-19 pandemic: Insights from the Co-SPACE study
16. Children and young people’s mental health throughout the COVID-19 pandemic: Insights from the Co-SPACE study
17. Neurological manifestations in Long COVID
БЕСПЛАТНО
P.S. Более полная программа с участниками и расписанием - в комментариях.
https://www.neuroscience.ox.ac.uk/about/autumn-school-in-neuroscience
#learning #neuron
30 сентября - 1 октября
В программе:
30 сентября
1. Depression during a pandemic: an unsystematic review
2. A long road to understanding depression: have we finally arrived?
3. The anatomy of the brain and nerves by Thomas Willis
4. MRI markers of vascular cognitive impairment in ageing and cerebrovascular disease
5. 50 years of Experimental Psychology in Oxford
6. Modelling Alzheimer’s in a dish – how far have we come?
7. Can we prevent dementia? A look at the current challenges and ways forward
8. The role of microglia in neuroinflammation in neurodegenerative disease
9. Neuroimaging in dementia: what can it tell us in small and big datasets?
1 октября
10. Thalamocortical circuits in voluntary motor control
11. Cortico-collicular circuits for flexible control of action
12. Closed-loop control of cortico-basal ganglia oscillations and locomotion
13. The synergistic relationship between action and perception
14. Neurological and psychiatric sequelae of COVID-19: a study of 236,379 survivors
15. Children and young people’s mental health throughout the COVID-19 pandemic: Insights from the Co-SPACE study
16. Children and young people’s mental health throughout the COVID-19 pandemic: Insights from the Co-SPACE study
17. Neurological manifestations in Long COVID
БЕСПЛАТНО
P.S. Более полная программа с участниками и расписанием - в комментариях.
https://www.neuroscience.ox.ac.uk/about/autumn-school-in-neuroscience
#learning #neuron
Онлайн-ивент "Morphology of neural progenitor cells in neocortex development and evolution"
Четверг, 14.10
5PM CET
Нейральные прогениторные клетки неокортекса, это буквально предтечи того, что впоследствии станет источником личности. Должно быть интересно.
https://zoom.us/j/91568264296
#neuron #event
Четверг, 14.10
5PM CET
Нейральные прогениторные клетки неокортекса, это буквально предтечи того, что впоследствии станет источником личности. Должно быть интересно.
https://zoom.us/j/91568264296
#neuron #event
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Нейроны-нейрончики
Посмотрите на это чудо-чудное, диво-дивное. У нас в черепе ~86 миллиардов таких потрясающих клеток. Бесплатно. Технологии отточенные эонами эволюции. Энергоэффективно. Экологично. Работает без вашего участия. Создает и вмещает в себя весь наш мир включая нас самих.
Think about it.
#neuron
Посмотрите на это чудо-чудное, диво-дивное. У нас в черепе ~86 миллиардов таких потрясающих клеток. Бесплатно. Технологии отточенные эонами эволюции. Энергоэффективно. Экологично. Работает без вашего участия. Создает и вмещает в себя весь наш мир включая нас самих.
Think about it.
#neuron
Клетки Пуркинье
"Роль клеток Пуркинье в том, как мы двигаемся, очень сложно переоценить. Они получают возбуждающие импульсы от лиановидного волокна и моховидных (мшистых) волокон мозжечка и отправляют тормозные импульсы (мы же помним, что ГАМК – основной «тормоз» головного мозга) в глубокие слои мозжечка – его ядра.
Если перевести эту активность на простой язык, то клетки Пуркинье играют важнейшую роль в двигательном обучении, в равновесии и координации движений. Убедиться в этом просто, зная два факта: во-первых, у человека клетки Пуркинье вызревают сравнительно поздно, к восьми годам жизни человека, а во-вторых, они очень чувствительны к воздействию алкоголя. И именно поэтому дети и пьяные движутся так неуклюже."
https://bit.ly/3KkN0Am
#brain #neuron
"Роль клеток Пуркинье в том, как мы двигаемся, очень сложно переоценить. Они получают возбуждающие импульсы от лиановидного волокна и моховидных (мшистых) волокон мозжечка и отправляют тормозные импульсы (мы же помним, что ГАМК – основной «тормоз» головного мозга) в глубокие слои мозжечка – его ядра.
Если перевести эту активность на простой язык, то клетки Пуркинье играют важнейшую роль в двигательном обучении, в равновесии и координации движений. Убедиться в этом просто, зная два факта: во-первых, у человека клетки Пуркинье вызревают сравнительно поздно, к восьми годам жизни человека, а во-вторых, они очень чувствительны к воздействию алкоголя. И именно поэтому дети и пьяные движутся так неуклюже."
https://bit.ly/3KkN0Am
#brain #neuron
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Мышиные нейроны в действии
А по ссылке статья о методе, двухфотонной лазерной микроскопии для наблюдения нейронных цепей in vivo, с помощью установленного на голове у свободно двигающейся мыши микроскопа:
https://go.nature.com/3ASIQLZ
#brain #tech #neuron
А по ссылке статья о методе, двухфотонной лазерной микроскопии для наблюдения нейронных цепей in vivo, с помощью установленного на голове у свободно двигающейся мыши микроскопа:
https://go.nature.com/3ASIQLZ
#brain #tech #neuron
30-летний юбилей зеркальных нейронов
30 лет назад, в 1992 году исследовательским коллективом Витторио Галлезе и Джакомо Риццолатти была описана группа нейронов в области F5 премоторной коры макак, которые активировались как во время активности (макака берет банан), так и во время наблюдения схожей активности (макака смотрит, как обезьяна в белом халате или другая макака берет банан). Назвали их, как нетрудно догадаться, “зеркальными” нейронами (mirror neurons).
Восприятие зеркальных нейронов научной средой было неоднозначным, от восторга (это сделает для психологии столько, сколько открытие ДНК для биологии) до пренебрежения (фу, дешевый хайп). За десятилетия прошедшие с момента их открытия выяснилось, что они не просто “отражают” активность нейронов наблюдаемого сородича, но могут путем прогностической обработки (predictive coding) предвосхищать эту активность даже в отсутствие наблюдаемого поведения, по доступной контекстуальной информации.
Оказалось, что это не просто группка нейронов выступающая как условный рефлектор, а целая их совокупность распределенная по моторным, сенсорным и эмоциональным отделам мозга, которая представляет из себя целый “зеркальный механизм”. Благодаря проекциям идущим из префронтальной области, в премоторную, теменную и визуальную, он “картирует” информацию о наблюдаемом или предвосхищаемом действии другого (other-related information) в нейронных субстратах, которые отвечают за информацию о себе любимом (self-related information). Причем, это нейронное “отражение” мультимодально: оно картирует не только действия, но и ощущения, решения, пространственные репрезентации и даже эмоции.
Просто оцените значимость этого механизма для социального обучения и координации поведения. Будь вы птичка, которой нужно научиться у соплеменников сложной песне, или высший примат, которому жизненно необходимо кооперироваться со своими сородичами, возможность буквально “чувствовать другого”, ощущать (и предвосхищать, что он ощутит) то же, что и он, бесценна.
Mirror neurons 30 years later: implications and applications
#biology #brain #neuron
30 лет назад, в 1992 году исследовательским коллективом Витторио Галлезе и Джакомо Риццолатти была описана группа нейронов в области F5 премоторной коры макак, которые активировались как во время активности (макака берет банан), так и во время наблюдения схожей активности (макака смотрит, как обезьяна в белом халате или другая макака берет банан). Назвали их, как нетрудно догадаться, “зеркальными” нейронами (mirror neurons).
Восприятие зеркальных нейронов научной средой было неоднозначным, от восторга (это сделает для психологии столько, сколько открытие ДНК для биологии) до пренебрежения (фу, дешевый хайп). За десятилетия прошедшие с момента их открытия выяснилось, что они не просто “отражают” активность нейронов наблюдаемого сородича, но могут путем прогностической обработки (predictive coding) предвосхищать эту активность даже в отсутствие наблюдаемого поведения, по доступной контекстуальной информации.
Оказалось, что это не просто группка нейронов выступающая как условный рефлектор, а целая их совокупность распределенная по моторным, сенсорным и эмоциональным отделам мозга, которая представляет из себя целый “зеркальный механизм”. Благодаря проекциям идущим из префронтальной области, в премоторную, теменную и визуальную, он “картирует” информацию о наблюдаемом или предвосхищаемом действии другого (other-related information) в нейронных субстратах, которые отвечают за информацию о себе любимом (self-related information). Причем, это нейронное “отражение” мультимодально: оно картирует не только действия, но и ощущения, решения, пространственные репрезентации и даже эмоции.
Просто оцените значимость этого механизма для социального обучения и координации поведения. Будь вы птичка, которой нужно научиться у соплеменников сложной песне, или высший примат, которому жизненно необходимо кооперироваться со своими сородичами, возможность буквально “чувствовать другого”, ощущать (и предвосхищать, что он ощутит) то же, что и он, бесценна.
Mirror neurons 30 years later: implications and applications
#biology #brain #neuron
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Нейротрансмиттеры
Завораживающее зрелище. Микромир функционирующий на неподвластных осознанию скоростях, мириады микрособытий, чей скоординированный танец сокрыт от нашего восприятия.
Пребывая в покое стоит помнить о том, что наша внутренняя машинерия не прекращает свою бурную деятельность. Порой наша главная задача - не мешать ей, и не создавать проблем больше, чем может выдержать наше тело.
#brain #neuron
Завораживающее зрелище. Микромир функционирующий на неподвластных осознанию скоростях, мириады микрособытий, чей скоординированный танец сокрыт от нашего восприятия.
Пребывая в покое стоит помнить о том, что наша внутренняя машинерия не прекращает свою бурную деятельность. Порой наша главная задача - не мешать ей, и не создавать проблем больше, чем может выдержать наше тело.
#brain #neuron
Магия микротрубочек и аксональный гомеостаз
Аксоны - это тонкие, похожие на тросы выступы нейронов длиной до метра, которые электрически соединяют наш мозг и тело. Несмотря на их сложную морфологию, они обычно должны сохраняться в течение всей жизни организма. Это делает их ключевыми очагами поражения в патологических процессах старения, травм и нейродегенерации. Морфология и физиология аксонов в решающей степени зависит от параллельных пучков микротрубочек (МТ), идущих по всей длине и образующих их структурную основу и магистрали для жизнеобеспечивающего транспорта грузов и динамики органелл. Понимание того, как формируются и затем поддерживаются эти пучки, даст важные объяснения биологии и патологии аксона. В настоящее время многое известно о МТ и белках, которые связывают и регулируют их, но очень мало о том, как они функционально интегрируются для регулирования аксонов. В качестве попытки восполнить этот важный пробел в знаниях, в статье объясняется модель локального гомеостаза аксона.
По умолчанию мы наблюдаем, что аксональные МТ имеют сильную склонность к дезорганизации, что, вероятно, вызвано физическими силами, налагаемыми моторными белками и их жизнеобеспечивающими функциями во время внутриаксонального транспорта и динамики.
Предотвращение дезорганизации МТ и продвижение их пучковой конформации требует сложного механизма, включающего большинство или даже все основные классы МТ-связывающих и регулирующих белков. Эта модель предлагает новые объяснения аксонопатий, в частности тех, которые связаны с МТ-регулирующими белками и моторами.
The model of local axon homeostasis - explaining the role and regulation of microtubule bundles in axon maintenance and pathology
#neuron
Аксоны - это тонкие, похожие на тросы выступы нейронов длиной до метра, которые электрически соединяют наш мозг и тело. Несмотря на их сложную морфологию, они обычно должны сохраняться в течение всей жизни организма. Это делает их ключевыми очагами поражения в патологических процессах старения, травм и нейродегенерации. Морфология и физиология аксонов в решающей степени зависит от параллельных пучков микротрубочек (МТ), идущих по всей длине и образующих их структурную основу и магистрали для жизнеобеспечивающего транспорта грузов и динамики органелл. Понимание того, как формируются и затем поддерживаются эти пучки, даст важные объяснения биологии и патологии аксона. В настоящее время многое известно о МТ и белках, которые связывают и регулируют их, но очень мало о том, как они функционально интегрируются для регулирования аксонов. В качестве попытки восполнить этот важный пробел в знаниях, в статье объясняется модель локального гомеостаза аксона.
По умолчанию мы наблюдаем, что аксональные МТ имеют сильную склонность к дезорганизации, что, вероятно, вызвано физическими силами, налагаемыми моторными белками и их жизнеобеспечивающими функциями во время внутриаксонального транспорта и динамики.
Предотвращение дезорганизации МТ и продвижение их пучковой конформации требует сложного механизма, включающего большинство или даже все основные классы МТ-связывающих и регулирующих белков. Эта модель предлагает новые объяснения аксонопатий, в частности тех, которые связаны с МТ-регулирующими белками и моторами.
The model of local axon homeostasis - explaining the role and regulation of microtubule bundles in axon maintenance and pathology
#neuron
Виртуальный пинг-понг нейронов
Макаку играющую в майндпонг через нейралинк видели многие. А представьте себе, если это будут просто нейроны? Согласно нашумевшей теории свободной энергии (Free Energy Principle theory) живые системы “подруливают” в хаотичном потоке событий окружающего мира ориентируясь на один сложный параметр - свободную энергию. Максимально упрощенно, это разница между ожиданием и реальностью. Как метко сказал Анил Сет “мы предсказываем себя в бытие” (we predict ourselves into existence).
Нервные системы не только отслеживают окружающий мир, они еще создают модели мира и модель самого организма. С учетом того, что запоздалая реакция может стоить жизни, то приходится работать на опережение и не просто реагировать, но ПРОГНОЗИРОВАТЬ. Наш мозг непрерывно строит внутреннюю модель мира, на ее основании делает прогнозы о том, что должно произойти, сравнивает прогнозы с поступившей из мира информацией, корректирует картину мира, корректирует прогнозы, цикл замыкается.
Исследователи взяли кортикальные нейроны мышиных эмбрионов и параллельно человеческие индуцированные плюрипотентные клетки, из которых вырастили нейроны. Потом каждой группой колонизировали мультиэлектродные матрицы высокой плотности (high-density multielectrode arrays), дали им прижиться, освоиться и самоорганизоваться в биологическую нейросеть (biological neural network).
Техническая жемчужина эксперимента - система, получившая название DishBrain. Она может использовать свойство нейронов общаться "языком" электрической активности для связи кремниевых и биологических систем посредством электрофизиологической стимуляции и записи. Электроды кремниевого чипа, на котором обустроились нейронные культуры, могут регистрировать электрическую активность в культуре нейронов и обеспечивать "сенсорную" (неинвазивную) электрическую стимуляцию, сравнимую с генерацией потенциалов действия самих нейронов. То есть она записывает условную “болтовню” нейронов, а в ответ на том же “языке” создает им входящий сигнал от окружающей среды.
DishBrain не просто принимает сигналы от нейронов и создает им внешний фон, но с помощью софта симулирует виртуальную реальность пинг-понга. На чипе есть “сенсорная” площадка, на которую транслируется закодированная в электрических стимулах виртуальная реальность с положением “плашек” и мячика, и есть “моторная” с которой считывается активность нейронов и преобразуется в положение плашки в виртуальной реальности.
Как это работает? Смотрим на схему с буквами в кружочках.
Внешние состояния (external states, η) - это положение плашки и шарика в виртуальной реальности. Они превращаются в сенсорные состояния нейронов (sensory states, s) - воспринимаемый ими закодированный сигнал. Общаясь между собой сенсорные и моторные нейроны культуры создают условную репрезентацию окружающего мира (internal states, µ), а активные состояния (active states, a) - это их “ответ”, моторные события, которые считываются чипом, обрабатываются софтом, изменяют положение плашки, кодируются и снова транслируются нейронам замыкая цепь обратной связи.
Мышиные и человеческие нейроны вдобавок разделили еще на несколько групп, одну из которых обучали давая фидбэк, а другие просто вели себя как заблагорассудится. И нейроны, которые обучались получая обратную связь, чаще попадали по мячику. Интересно тут то, каким образом происходило их обучение. Если плашка оказывалась в нужном месте отбивая шарик - нейроны получали предсказуемый (predictable) фидбэк (ага, угадали, модель верна), если мимо - непредсказуемый (модель не соответствует реальности). Цепь обратной связи была устроена таким образом, чтобы предсказуемость сигнала была тем выше, чем ближе плашка к отбиванию мячика. А нейроны работая сообща сенсорной и моторной группой минимизировали эту “меру неопределенности” как могли.
P.S. Больше про свободную энергию и прогностическую обработку (predictive coding) можно прочитать в моём лонгриде.
In vitro neurons learn and exhibit sentience when embodied in a simulated game-world
#neuron #cell #tech
Макаку играющую в майндпонг через нейралинк видели многие. А представьте себе, если это будут просто нейроны? Согласно нашумевшей теории свободной энергии (Free Energy Principle theory) живые системы “подруливают” в хаотичном потоке событий окружающего мира ориентируясь на один сложный параметр - свободную энергию. Максимально упрощенно, это разница между ожиданием и реальностью. Как метко сказал Анил Сет “мы предсказываем себя в бытие” (we predict ourselves into existence).
Нервные системы не только отслеживают окружающий мир, они еще создают модели мира и модель самого организма. С учетом того, что запоздалая реакция может стоить жизни, то приходится работать на опережение и не просто реагировать, но ПРОГНОЗИРОВАТЬ. Наш мозг непрерывно строит внутреннюю модель мира, на ее основании делает прогнозы о том, что должно произойти, сравнивает прогнозы с поступившей из мира информацией, корректирует картину мира, корректирует прогнозы, цикл замыкается.
Исследователи взяли кортикальные нейроны мышиных эмбрионов и параллельно человеческие индуцированные плюрипотентные клетки, из которых вырастили нейроны. Потом каждой группой колонизировали мультиэлектродные матрицы высокой плотности (high-density multielectrode arrays), дали им прижиться, освоиться и самоорганизоваться в биологическую нейросеть (biological neural network).
Техническая жемчужина эксперимента - система, получившая название DishBrain. Она может использовать свойство нейронов общаться "языком" электрической активности для связи кремниевых и биологических систем посредством электрофизиологической стимуляции и записи. Электроды кремниевого чипа, на котором обустроились нейронные культуры, могут регистрировать электрическую активность в культуре нейронов и обеспечивать "сенсорную" (неинвазивную) электрическую стимуляцию, сравнимую с генерацией потенциалов действия самих нейронов. То есть она записывает условную “болтовню” нейронов, а в ответ на том же “языке” создает им входящий сигнал от окружающей среды.
DishBrain не просто принимает сигналы от нейронов и создает им внешний фон, но с помощью софта симулирует виртуальную реальность пинг-понга. На чипе есть “сенсорная” площадка, на которую транслируется закодированная в электрических стимулах виртуальная реальность с положением “плашек” и мячика, и есть “моторная” с которой считывается активность нейронов и преобразуется в положение плашки в виртуальной реальности.
Как это работает? Смотрим на схему с буквами в кружочках.
Внешние состояния (external states, η) - это положение плашки и шарика в виртуальной реальности. Они превращаются в сенсорные состояния нейронов (sensory states, s) - воспринимаемый ими закодированный сигнал. Общаясь между собой сенсорные и моторные нейроны культуры создают условную репрезентацию окружающего мира (internal states, µ), а активные состояния (active states, a) - это их “ответ”, моторные события, которые считываются чипом, обрабатываются софтом, изменяют положение плашки, кодируются и снова транслируются нейронам замыкая цепь обратной связи.
Мышиные и человеческие нейроны вдобавок разделили еще на несколько групп, одну из которых обучали давая фидбэк, а другие просто вели себя как заблагорассудится. И нейроны, которые обучались получая обратную связь, чаще попадали по мячику. Интересно тут то, каким образом происходило их обучение. Если плашка оказывалась в нужном месте отбивая шарик - нейроны получали предсказуемый (predictable) фидбэк (ага, угадали, модель верна), если мимо - непредсказуемый (модель не соответствует реальности). Цепь обратной связи была устроена таким образом, чтобы предсказуемость сигнала была тем выше, чем ближе плашка к отбиванию мячика. А нейроны работая сообща сенсорной и моторной группой минимизировали эту “меру неопределенности” как могли.
P.S. Больше про свободную энергию и прогностическую обработку (predictive coding) можно прочитать в моём лонгриде.
In vitro neurons learn and exhibit sentience when embodied in a simulated game-world
#neuron #cell #tech
Регенерация аксонов и восстановление зрения
Травматические повреждения головного мозга, спинного мозга и зрительного нерва в центральной нервной системе (ЦНС) являются основной причиной инвалидности и второй основной причиной смерти во всем мире.
Травмы ЦНС часто приводят к катастрофической потере сенсорных, моторных и зрительных функций, что является наиболее сложной проблемой, с которой сталкиваются клиницисты и ученые-исследователи.
Неврологи из Городского университета Гонконга (CityU) недавно обнаружили и продемонстрировали маленькую молекулу, которая может эффективно стимулировать регенерацию нервов и восстанавливать зрительные функции после повреждения зрительного нерва, что дает большую надежду пациентам с повреждениями зрительного нерва.
Первым шагом для успешной регенерации аксонов является формирование активных конусов роста, а также синтез и транспортировка материалов для восстановления аксонов. Любой ремонт требует усилий и средств.
Для покрытия затрат энергии митохондрии ("электростанции клетки") транспортируются к поврежденным аксонам на дистальном (удаленном) конце.
Поврежденные нейроны сталкиваются с проблемами, требующими транспортировки митохондрий на большие расстояния от сомы (тела клетки) к дистальным регенерирующим аксонам, где аксональные митохондрии у взрослых в основном неподвижны, а локальное потребление энергии имеет решающее значение для регенерации аксона.
Исследовательская группа выявила терапевтическую малую молекулу M1, которая может увеличить слияние (fusion) и подвижность (motility) митохондрий, что приводит к устойчивой регенерации аксонов на большом расстоянии.
Регенерированные аксоны вызвали нейронную активность в целевых областях мозга и восстановили зрительные функции в течение четырех-шести недель после повреждения зрительного нерва у мышей, обработанных M1.
A small molecule M1 promotes optic nerve regeneration to restore target-specific neural activity and visual function
#brain #neuron
Травматические повреждения головного мозга, спинного мозга и зрительного нерва в центральной нервной системе (ЦНС) являются основной причиной инвалидности и второй основной причиной смерти во всем мире.
Травмы ЦНС часто приводят к катастрофической потере сенсорных, моторных и зрительных функций, что является наиболее сложной проблемой, с которой сталкиваются клиницисты и ученые-исследователи.
Неврологи из Городского университета Гонконга (CityU) недавно обнаружили и продемонстрировали маленькую молекулу, которая может эффективно стимулировать регенерацию нервов и восстанавливать зрительные функции после повреждения зрительного нерва, что дает большую надежду пациентам с повреждениями зрительного нерва.
Первым шагом для успешной регенерации аксонов является формирование активных конусов роста, а также синтез и транспортировка материалов для восстановления аксонов. Любой ремонт требует усилий и средств.
Для покрытия затрат энергии митохондрии ("электростанции клетки") транспортируются к поврежденным аксонам на дистальном (удаленном) конце.
Поврежденные нейроны сталкиваются с проблемами, требующими транспортировки митохондрий на большие расстояния от сомы (тела клетки) к дистальным регенерирующим аксонам, где аксональные митохондрии у взрослых в основном неподвижны, а локальное потребление энергии имеет решающее значение для регенерации аксона.
Исследовательская группа выявила терапевтическую малую молекулу M1, которая может увеличить слияние (fusion) и подвижность (motility) митохондрий, что приводит к устойчивой регенерации аксонов на большом расстоянии.
Регенерированные аксоны вызвали нейронную активность в целевых областях мозга и восстановили зрительные функции в течение четырех-шести недель после повреждения зрительного нерва у мышей, обработанных M1.
A small molecule M1 promotes optic nerve regeneration to restore target-specific neural activity and visual function
#brain #neuron
Молекулярный тормоз тревоги
Тревожные расстройства (включающие генерализованное тревожное расстройство, панические атаки, фобии, обсессивно-компульсивное расстройство и посттравматическое стрессовое расстройство) являются наиболее распространенными психиатрическими заболеваниями, диагностируемыми в настоящее время и поражающими ∼25% населения хотя бы раз в жизни.
Давайте совершим короткое, но головокружительное путешествие в мир нейронной архитектуры тревожной экспериментальной мыши, туда, где исследователи, возможно, нашли молекулярный тормоз тревоги. Вы наверняка слышали о миндалине (которая амигдала) – области мозга, находящейся аккурат возле гиппокампа. Она много в чём участвует, но нас интересует её роль как узла нейронной цепи ответственной за обработку пугающих стимулов и опасливого/тревожного поведения. Миндалина собирает пространственную и сенсорную информацию об окружающей среде через гиппокамп, таламус и кору головного мозга, поступающую в ее базолатеральный (снизу по бокам) отдел.
Стресс способствует росту дендритных отростков в пирамидальных нейронах в базолатеральной миндалине, что коррелирует с высокой тревожностью. То есть в ответ на события в окружающей среде происходит ремоделирование нервных клеток, которое сказывается на поведении. В нейронаучпопе гуляет расхожая фраза про то, что обучение стимулирует образование новых дендритных шипиков (dendritic spines) и потенцирование синаптической передачи (вау, нейропластичность!). А вот при долгосрочной депрессии, к примеру, количество дендритных шипиков снижается – опять-таки, перестройка нейронной архитектуры.
В статье описывается точечное эпигенетическое воздействие микроРНК (miRNA) на гены связанные со стрессом. miRNA - это небольшие некодирующие РНК (∼22 нуклеотида), которые посттранскрипционно (то есть на этапе, когда произошел этап “считывания” (транскрипция) гена, но ещё не запущен процесс “производства” соответствующего протеина (трансляция), модулируют экспрессию генов, либо подавляя трансляцию, либо вызывая деградацию матричной РНК. miRNA в изобилии присутствуют в мозге человека и (внезапно!) проявляют разнообразные регуляторные функции в центральной нервной системе (ЦНС). Одна из новых ролей miRNA заключается в клеточном ответе на стресс.
При стрессе в синаптическом отделе нейронов миндалины повышается экспрессия miR-483-5p, которая репрессирует (подавляет) три стресс-ассоциированных гена (Pgap2, Gpx3 и Macf1) через связывание с их соответствующими мРНК. То есть генетическая информация “прочитана” (ген транскрибирован), матрица для производства протеина (мРНК) есть, а вот за счёт её блокировки синтеза протеина (трансляции) не произойдёт – соответственно и “эффекта” от этого гена не будет.
Регуляция miR-483-5p приводит к избирательному сокращению дистальных (удаленных) дендритов и способствует формированию зрелых, грибовидных дендритных отростков, имеющих решающее значение для формирования, обработки и хранения эмоциональной памяти. Филоподии и “пенькообразные” (stubby) шипы незрелы и редко образуют синапсы, в то время как грибовидные шипы образуют стабильные синапсы. Это обеспечивает клеточный субстрат для стабилизации эмоционального статуса животного, делая его более устойчивым к воздействию тревожных стимулов. Таким образом, miR-483-5p может рассматриваться как молекулярный тормоз, накладываемый на стресс-индуцированную пластичность дендритных шипиков для поддержания анксиолитических поведенческих профилей.
А хорошая новость здесь в том, что как miR-483-5p, так и её "цель", расположенная в мРНК, кодирующей Pgap2, являются консервативными у различных видов. Если работает у мышей – есть надежда, что у нас работает похожим образом. А значит, можно что-то с этим делать.
На рисунке:
A введение miR-483-5p в базолатеральную амигдалу мышей (слева). Иммуногистохимическая визуализация (справа).
B Общий вид нейрона и синапса
C Морфология дендритных шипиков
miR-483-5p offsets functional and behavioural effects of stress in male mice through synapse-targeted repression of Pgap2 in the basolateral amygdala
#brain #neuron #behavior
Тревожные расстройства (включающие генерализованное тревожное расстройство, панические атаки, фобии, обсессивно-компульсивное расстройство и посттравматическое стрессовое расстройство) являются наиболее распространенными психиатрическими заболеваниями, диагностируемыми в настоящее время и поражающими ∼25% населения хотя бы раз в жизни.
Давайте совершим короткое, но головокружительное путешествие в мир нейронной архитектуры тревожной экспериментальной мыши, туда, где исследователи, возможно, нашли молекулярный тормоз тревоги. Вы наверняка слышали о миндалине (которая амигдала) – области мозга, находящейся аккурат возле гиппокампа. Она много в чём участвует, но нас интересует её роль как узла нейронной цепи ответственной за обработку пугающих стимулов и опасливого/тревожного поведения. Миндалина собирает пространственную и сенсорную информацию об окружающей среде через гиппокамп, таламус и кору головного мозга, поступающую в ее базолатеральный (снизу по бокам) отдел.
Стресс способствует росту дендритных отростков в пирамидальных нейронах в базолатеральной миндалине, что коррелирует с высокой тревожностью. То есть в ответ на события в окружающей среде происходит ремоделирование нервных клеток, которое сказывается на поведении. В нейронаучпопе гуляет расхожая фраза про то, что обучение стимулирует образование новых дендритных шипиков (dendritic spines) и потенцирование синаптической передачи (вау, нейропластичность!). А вот при долгосрочной депрессии, к примеру, количество дендритных шипиков снижается – опять-таки, перестройка нейронной архитектуры.
В статье описывается точечное эпигенетическое воздействие микроРНК (miRNA) на гены связанные со стрессом. miRNA - это небольшие некодирующие РНК (∼22 нуклеотида), которые посттранскрипционно (то есть на этапе, когда произошел этап “считывания” (транскрипция) гена, но ещё не запущен процесс “производства” соответствующего протеина (трансляция), модулируют экспрессию генов, либо подавляя трансляцию, либо вызывая деградацию матричной РНК. miRNA в изобилии присутствуют в мозге человека и (внезапно!) проявляют разнообразные регуляторные функции в центральной нервной системе (ЦНС). Одна из новых ролей miRNA заключается в клеточном ответе на стресс.
При стрессе в синаптическом отделе нейронов миндалины повышается экспрессия miR-483-5p, которая репрессирует (подавляет) три стресс-ассоциированных гена (Pgap2, Gpx3 и Macf1) через связывание с их соответствующими мРНК. То есть генетическая информация “прочитана” (ген транскрибирован), матрица для производства протеина (мРНК) есть, а вот за счёт её блокировки синтеза протеина (трансляции) не произойдёт – соответственно и “эффекта” от этого гена не будет.
Регуляция miR-483-5p приводит к избирательному сокращению дистальных (удаленных) дендритов и способствует формированию зрелых, грибовидных дендритных отростков, имеющих решающее значение для формирования, обработки и хранения эмоциональной памяти. Филоподии и “пенькообразные” (stubby) шипы незрелы и редко образуют синапсы, в то время как грибовидные шипы образуют стабильные синапсы. Это обеспечивает клеточный субстрат для стабилизации эмоционального статуса животного, делая его более устойчивым к воздействию тревожных стимулов. Таким образом, miR-483-5p может рассматриваться как молекулярный тормоз, накладываемый на стресс-индуцированную пластичность дендритных шипиков для поддержания анксиолитических поведенческих профилей.
А хорошая новость здесь в том, что как miR-483-5p, так и её "цель", расположенная в мРНК, кодирующей Pgap2, являются консервативными у различных видов. Если работает у мышей – есть надежда, что у нас работает похожим образом. А значит, можно что-то с этим делать.
На рисунке:
A введение miR-483-5p в базолатеральную амигдалу мышей (слева). Иммуногистохимическая визуализация (справа).
B Общий вид нейрона и синапса
C Морфология дендритных шипиков
miR-483-5p offsets functional and behavioural effects of stress in male mice through synapse-targeted repression of Pgap2 in the basolateral amygdala
#brain #neuron #behavior
Синцитиальная нервная сеть ктенофор
Сантьяго Рамону-и-Кахалю мы обязаны концепцией нервной системы состоящей из дискретных единиц – нейронов. В 1906 году он с Камилло Гольджи получил Нобелевскую Премию “за раскрытие внутренней красоты нервной системы”, хотя концепция Гольджи о том, что нервная система, это синцитий (т.н ретикулярная теория) – многоядерная клетка (образованная в результате слияния нескольких) была опровергнута результатами электронной микроскопии в 1950х. Красивенная ктенофора Mnemiopsis leidyi непочтительно называемая “морским орехом” (sea walnut), утешила бы Гольджи.
Ктенофоры (также известные как гребенчатые медузы или морской крыжовник) - свободноживущие морские организмы. Название "ктенофора" означает "гребненосная", от греческого κτείς, означающего "гребень", и греческого суффикса -φορος, означающего "несущая". Большинство ктенофор выглядят как призрачные, прозрачные медузы с восемью гребенчатыми рядами радужных, сложных ресничек, используемых в плавании, и многие из них имеют длинные, втягивающиеся щупальца с гребенчатым рядом боковых отростков. Боковые отростки щупалец покрыты коллобластами - клетками, содержащими везикулы с липким веществом, используемым для захвата добычи, например, копепод.
Большинство жизненных циклов ктенофор включают стадию хищной цидиппиды (cydippid), во время которой, у некоторых видов, ктенофора способна размножаться только через несколько дней после вылупления. Реконструкция предкового состояния позволяет предположить, что цидиппидный план тела является плезиоморфным* признаком ктенофор. С помощью объемной электронной микроскопии и трехмерных реконструкций для характеристики нервной сети ктенофоры, обнаружили, что нейроны в субэпителиальной нервной сети (syncithyim nerve net, SNN) Mnemiopsis leidyi имеют непрерывную плазматическую мембрану, которая образует синцитий.
*
*
Ктенофоры и их нервная система. (A) Ктенофоры - одна из самых ранних ветвящихся линий животного царства. (B) Стадии жизненного цикла M. leidyi. (C) 3D-реконструкция нервной сети, ряды гребней, сенсорных клеток, мезоглеальных нейронов и щупалец по данным данных SBFSEM 1-дневного цидиппид. (Вставка) Фазово-контрастное изображение 1-дневной цидиппиды. Белая рамка - область, реконструированная в (С).
На рисунке 2:
(Сверху) Локализация каждой цепи (розовый квадрат). (Средняя) 3D-реконструкции сенсорных и эффекторных клеток. (Внизу) Предполагаемая схема соединения. (А) Цепь между сенсорными клетками типа 1 и типа 4 и СНН.
(B) Множественные синаптические связи между сенсорной клеткой типа 2 с коротким цилием и гребенчатыми клетками. (C) Синаптическая связь между сенсорной клеткой 3-го типа возле щупальца и мезоглеальным нейроном. (D) Сенсорная клетка 4-го типа с одним филоподиевым синапсом к нервной сети.
Посмотрите на эволюционное древо (Рис. 1А), когда ответвились ктенофоры – давненько. На примере скромной медузы мы видим иной тип нейронной архитектуры, отличный от кишечнополостных (Cnidaria) и двусторонне-симметричных (Bilateria). Это же...!!!Просто охереть!
Syncytial nerve net in a ctenophore adds insights on the evolution of nervous systems
#biology #evolution #neuron
Сантьяго Рамону-и-Кахалю мы обязаны концепцией нервной системы состоящей из дискретных единиц – нейронов. В 1906 году он с Камилло Гольджи получил Нобелевскую Премию “за раскрытие внутренней красоты нервной системы”, хотя концепция Гольджи о том, что нервная система, это синцитий (т.н ретикулярная теория) – многоядерная клетка (образованная в результате слияния нескольких) была опровергнута результатами электронной микроскопии в 1950х. Красивенная ктенофора Mnemiopsis leidyi непочтительно называемая “морским орехом” (sea walnut), утешила бы Гольджи.
Ктенофоры (также известные как гребенчатые медузы или морской крыжовник) - свободноживущие морские организмы. Название "ктенофора" означает "гребненосная", от греческого κτείς, означающего "гребень", и греческого суффикса -φορος, означающего "несущая". Большинство ктенофор выглядят как призрачные, прозрачные медузы с восемью гребенчатыми рядами радужных, сложных ресничек, используемых в плавании, и многие из них имеют длинные, втягивающиеся щупальца с гребенчатым рядом боковых отростков. Боковые отростки щупалец покрыты коллобластами - клетками, содержащими везикулы с липким веществом, используемым для захвата добычи, например, копепод.
Большинство жизненных циклов ктенофор включают стадию хищной цидиппиды (cydippid), во время которой, у некоторых видов, ктенофора способна размножаться только через несколько дней после вылупления. Реконструкция предкового состояния позволяет предположить, что цидиппидный план тела является плезиоморфным* признаком ктенофор. С помощью объемной электронной микроскопии и трехмерных реконструкций для характеристики нервной сети ктенофоры, обнаружили, что нейроны в субэпителиальной нервной сети (syncithyim nerve net, SNN) Mnemiopsis leidyi имеют непрерывную плазматическую мембрану, которая образует синцитий.
*
Плезиоморфия (предковый признак) – эволюционный признак, который гомологичен в определенной группе организмов, но не является уникальным для членов этой группы. Наглядный пример – позвоночник. Есть у птиц и млекопитающих, но не помогает отнести животное к той или иной кладе.
Если у них нет синапсов, то каким же образом тогда работает механорецепция, плавание и поведение по захвату добычи у молодых ктенофор в фазе цидиппид?. Многочисленные сенсорные нейроны связаны через химические синапсы с нервной сетью, которая в свою очередь образует химические синапсы на эффекторные клетки. Похоже, что SNN может функционировать как нейроэндокринная система, способная высвобождать трансмиттеры в мезоглею* через слияние везикул с плазматической мембраной в различных участках нейрита.*
Мезоглея – внеклеточный матрикс, обнаруженный у таких хищников, как кораллы или медузы, который выполняет функцию гидростатического скелета.
На рисунке 1:Ктенофоры и их нервная система. (A) Ктенофоры - одна из самых ранних ветвящихся линий животного царства. (B) Стадии жизненного цикла M. leidyi. (C) 3D-реконструкция нервной сети, ряды гребней, сенсорных клеток, мезоглеальных нейронов и щупалец по данным данных SBFSEM 1-дневного цидиппид. (Вставка) Фазово-контрастное изображение 1-дневной цидиппиды. Белая рамка - область, реконструированная в (С).
На рисунке 2:
(Сверху) Локализация каждой цепи (розовый квадрат). (Средняя) 3D-реконструкции сенсорных и эффекторных клеток. (Внизу) Предполагаемая схема соединения. (А) Цепь между сенсорными клетками типа 1 и типа 4 и СНН.
(B) Множественные синаптические связи между сенсорной клеткой типа 2 с коротким цилием и гребенчатыми клетками. (C) Синаптическая связь между сенсорной клеткой 3-го типа возле щупальца и мезоглеальным нейроном. (D) Сенсорная клетка 4-го типа с одним филоподиевым синапсом к нервной сети.
Посмотрите на эволюционное древо (Рис. 1А), когда ответвились ктенофоры – давненько. На примере скромной медузы мы видим иной тип нейронной архитектуры, отличный от кишечнополостных (Cnidaria) и двусторонне-симметричных (Bilateria). Это же...!!!
#biology #evolution #neuron
