Новый метод прижизненной идентификации активности нейронов, чем-то напоминающий светофор, создали нейробиологи из Национального института наук о связи здоровья и окружающей среды, входящего в Национальные институты здоровья США (National Institute of Environmental Health Sciences, National Institutes of Health).

Новый метод дает возможность не только увидеть нейроны в действии, но и определить их тип и разобраться в некоторых деталях болезни Паркинсона. Результаты нейробиологов опубликованы в журнале Neuron.

Метод получил название спектрально разрешенной волоконной фотометрии (SRFP). В качестве примера авторы показали согласованную работу различных типов дофаминовых рецепторов в движении мышей.

Исследователями двигало не простое любопытство: такая работа позволит лучше понять двигательные нарушения, возникающие при болезни Паркинсона: как известно, основные моторные патологии при этом заболевании (тремор, мышечная ригидность и потеря контроля над движениями)  возникают на фоне поражения дофаминергической системы.

Что удалось узнать из опытов на мышах? Во время начала и продолжения движения более активны в мозге D1-нейроны, которые напрямую контролируют движение, а при активации нейронов D2 (клетки, оказывающие на двигательную активность косвенное влияние) животное останавливалось. Это оказалось возможным при помощи мечения разных типов нейронов разными флуоресцентными белками – красным и зеленым. Получилось похоже на светофор.

Таким образом исследовательской группе удалось подтвердить гипотезу о том, что моторные нарушения возникают в результате сбоя нормальной дофаминергической передачи. Ранее обоснованно утверждать это было невозможно – даже электрофизиологические методы позволяли лишь установить активность отдельных клеток, но не позволяли понять, к какому типу они относятся.

http://neuronovosti.ru/svetofor/

Компания BeCare Link создало мобильное приложение (готово две версии – для Android и iOs), которое призвано помочь врачу и пациенту контролировать прогресс рассеянного склероза в режиме реального времени. Об этом сообщает портал Medgadget.

Для терапии и поддержки пациентов с рассеянным склерозом – аутоиммунным демиелинизирующим заболеванием – очень важно знать постоянную динамику пациента. К сожалению, пациенты далеко не всегда ведут дневник состояния, а если и ведут, то оценка почти всегда субъективна и далека от истины: часть пациентов считает, что у них все гораздо хуже, чем есть на самом деле, часть – наоборот. Именно для этого и разработано приложение BeCare MS Link.

 Это приложение использует внутренние сенсоры телефона для того, чтобы оценить, сколько времени у пациента занимает выполнение «калибровочных» тестов и насколько точно он их выполняет. По словам производителей, сейчас приложение способно оценивать выполнение 11 тестов из «золотого стандарта» контроля течения рассеянного склероза. Среди них – время, за которое пациент делает 25 шагов, шестиминутная ходьба, тест письма (в данном случае – набора текста) со слуха, тест на быстрое движение пальцев, тест на контрастную чувствительность и другие.

Данные загружаются в облако и дают возможность врачу постоянно следить и за тем, что пациент выполняет контрольные тесты (и напомнить ему по телефону, если что), и за тем, как он их выполняет. По заявлению разработчиков, тестирование приложения на 130 пациентах, позволяет утверждать, что программа контролирует развитие болезни не хуже, чем расширенная шкала статуса инвалидизации Куртцке (EDSS).

http://neuronovosti.ru/ms-gadget/

Среди всех случаев эпилепсии один из самых тяжелых вариантов – лекарственно-устойчивая, которая не поддается лечению ни одним из видов противоэпилептических препаратов. Чаще всего такая вот форма эпилепсии развивается из-за так называемой фокальной корковой дисплазии головного мозга – неправильного развития какого-то участка коры, которое приводит к возникновению эпилептической активности.

Исследователям из бразильского Сан-Паулу, кажется удалось выявить генетические причины развития такой дисплазии. Результаты своих изысканий они опубликовали вжурнале Annals of Neurology.

Неврологи из Университета Канпинаса в крупнейшем городе Бразилии, проведя генетическое исследование образцов тканей пациентов с фокальной кортикальной дисплазией (FCD) показали, что проблема кроется в гене NEUROG2, а точнее – в дисрегуляции его экспрессии. А этот ген отвечает за судьбу клеток нервной системы во время их превращения из стволовых клеток – дифференцировке нейронов, астроцитов, микроглии и олигодендроцитов. В результате образуются недодифференцированные нервные клетки.

«Мы показываем, что экспрессия микрорнк hsa-miR-34a снижается в ткани головного мозга пациентов с фокальной дисплазией коры головного мозга и что это приводит к переэкспрессии гена NEUROG2. Мы считаем, что этот фактор может быть связан с недостаточностью дифференцировки нервных клеток», — сказал профессор медицинской школы UNICAMP, руководитель исследовательского проекта Исция Лопес-Сендес (Iscia Lopes-Cendes).

И действительно, на гистологических препаратах тканей из очага фокальной дисплазии видны эти «недонервные» клетки – так называемые клетки, подвергшиеся баллонной дистрофии и дисморфичные нейроны.

http://neuronovosti.ru/neurog2/

Что ждет наш мозг в космосе? Полный ответ на этот вопрос дать пока не может никто, как бы активно эта тема не разрабатывалась. Однако, некоторые ответы смог получить коллектив американских исследователей, доказав, что космическое излучение активирует микроглию – иммунную систему мозга, а препарат, разработанный для лечения опухолей, может этот эффект устранять. Подробности опубликованы в статье в журнале Scientific Reports.

Компании SpaceX свойственны громкие заявления, и в очередном Илон Маск пообещал уже через 15 лет отправить к Марсу первый пассажирский корабль. Однако, с точки зрения нейробиологов, которые пока мало знают о воздействии космических лучей на ткани мозга, это кажется как минимум торопливым решением. На Земле нас от активного облучения космическими частицами защищает магнитное поле, но что произойдет с нейронами на далеких от планеты орбитах?

Коллектив авторов из Университета Калифорнии и Университета Лома Линда под руководством Сюзанны Рози (Susanna Rosi), главы отдела нейрокогнитивных исследований в Центре изучения травм головного и спинного мозга в UCSF, подвергал мышей облучению, сходному с воздействием космического ионизирующего излучения. Интересно, что такой эксперимент можно провести только в специальных условиях, которые существуют в Лаборатории космического излучения NASA.

Таким образом исследователи выяснили, что в мозге по этой причине происходит сильная активация микроглии, подобная той, которая регистрируется при болезни Альцгеймера. Она также уничтожает множество важных синапсов, необходимых для поддержания функционально значимых нейронных сетей.

Через неделю после сеанса облучения экспериментальной группе животных начинали вводить вещество под кодовым названием PLX5622, которое сейчас находится в доклинической фазе испытаний фармацевтической компанией Plexxikon на предмет нейропротекторных свойств при опухолях. Курс лечения проходил в течение 15 дней.

Последствия облучения проявились не сразу, а только через три месяца. У мышей, подвергшихся действию космической радиации, значительно ухудшились память и познавательные способности. В тестах они очень долго изучали оба объекта, как в первый раз, хотя один уже видели до этого, и на него у здоровой мыши ушло бы гораздо меньше времени. Те же животные, которые прошли терапевтический курс, показывали результаты тестов, сходные с нормальными грызунами из группы контроля.

В гистологических препаратах мозга у всех животных обнаруживались большие количества активированной микроглии, но ученым удалось убедиться в том, что прием PLX5622 подавляет работу этих клеток и запускает механизмы обновления. Они показали, что обновленная микроглия представляет собой модифицированный функциональный фенотип, в котором понижена экспрессия рецепторов, отвечающих за фагоцитоз, белков лизосомных мембран и рецепторов комплемента, взаимодействующих с синапсами. Более того, в этих клетках повышалась экспрессия белка, помогающего в формировании новых синапсов.

Таким образом, учитывая, что несколько аналогов PLX5622 уже находятся на стадии клинических испытаний, правда, пока по поводу лечения множественных форм рака, можно надеяться на изобретение какой-то антирадиационной таблетки или инъекции, которая предохранит мозг от повреждений во время длительных космических полетов.

http://neuronovosti.ru/space-brain-radiation/

О попытках ранней диагностики болезни Альцгеймера  говорят очень много: это нейродегенеративное заболевание уверенно лидирует в списке подобных недугов. 

В исследовании, опубликованном  в Journal of Alzheimer’s Disease специалисты из шести учреждений британской коллаборации по трансляционным исследованиям деменции при Национальном институте исследований здоровья (The NIHR Translation Research Collaboration in Dementia, D-TRC) включая Бристольский университет провели пилотное исследование связи походки с ранними признаками болезни Альцгеймера.

Исследователи привлекли к испытанию 20 пациентов с ранним дебютом заболевания и надели на них устройство с трехосевым акселерометром, которое позволяло оценить походку пациентов как в клинике, так и дома. Первичный анализ данных – как макро (поведенческие паттерны), так и микро (пространственно-временные мгновенные характеристики) показал, что анализ походки может стать «очень многобещающим» для ранней диагностики болезни Альцгеймера, тем более, что акселерометр очень хорошо воспринимался больными. Особенно важными оказались данные движения пациентов в непринужденной домашней обстановке.

Дополнительным бонусом стало то, что такое носимое устройство могло вовремя сигнализировать врачу (или тем, кто ухаживает за пациентом), что он нуждается в срочной помощи в случае падения или других ургентных состояний.

http://neuronovosti.ru/ya-miluju-uznau/

Новый магнитный стимулятор мозга разработал доцент Школы биомедицины Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) Борис Юнг. Предложенная технология позволяет безопасно, точно и дозировано воздействовать на глубокие структуры головного мозга для тренировки и развития нейроресурсов, восстановления утраченных функций, а также при когнитивных исследованиях.

Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) — это стимуляция коры головного мозга с помощью коротких магнитных импульсов. Как отметил Борис Юнг, существующие сегодня аппараты ТМС не позволяют воздействовать на глубокие структуры, имеют много противопоказаний и побочных эффектов. Новый метод обеспечивает движение магнитного потока вне головы пациента по гибкому магнитопроводу. При этом центр вращения вектора индукции магнитного поля расположен непосредственно в зоне стимуляции мозга.

«Новый стимулятор представляет собой шлем, внутри которого расположена техническая база, — рассказал доцент департамента фундаментальной медицины ДВФУ, кандидат технических наук Борис Юнг. — Главное отличие от аналогов — безопасность и точность. Параметры стимуляции соизмеримы с естественными параметрами магнитного поля Земли и не превышают нормы СанПин, уровень электромагнитных помех значительно ниже. К тому же, новый метод позволяет воздействовать на глубокие структуры головного мозга с точностью до 1,5 миллиметров».

Ученый ДВФУ уже получил на свое изобретение три патента. На следующем этапе планируется создать прототип стимулятора, ведутся переговоры с одним из крупнейших заводов Дальнего Востока по производству аппаратов. Ориентировочная рыночная стоимость нового устройства будет в 7-9 раз ниже мировых аналогов, поэтому разработка имеет все шансы занять лидирующие позиции на рынке технических средств ТМС.

http://neuronovosti.ru/fefu-tms/

Премия Кавли – премия в размере одного миллиона долларов в США, которую раз в два года вручает Норвежская академия наук совместно с фондом Кавли и министерством образования и исследований Норвегии. Премию учредил норвежский филантроп Фред Кавли. Ее номинации отличаются от Нобелевских: ее обладатели – «те, которые изучают самое-самое».

Астрофизики получают ее за изучение самого большого – космоса,  нанотехнологи – за самое маленькое. Ну а нас, конечно же, интересует премия за самое сложное: номинация по нейронаукам.

Премию в области нанонаук получат разработчики технологии CRISPR-Cas9, Эммануэль Карпентер (Институт инфекционной биологии общества Макса Планка, Германия), Дженнифер Дудна (Университет Калифорнии, США) и Виргиниус Шикшнис (Университет Вильнюса, Литва). Давно разработанная система получила широкую огласку особенно в последнее время из-за того, что позволяет направленного редактировать геном, а ее квинтессенция – первые эксперименты на человеческих эмбриона, поставленные в США и Китае.

В области астрофизики премия присуждена Эвине ван Дисхук, нидерландскому астрохимику, президенту Международного астрономического союза, «за ее вклад в теоретическую, наблюдательную и экспериментальную астрохимию, позволивший выяснить жизненный цикл межзвездных облаков и механизмы образования звезд и планет». Благодаря ее теоретически расчетам и экспериментальные моделям стало понятно, как в космосе образуются сложные молекулы и лед на космической пыли.

А теперь поговорим о главном для нас: к награде в области нейронаук. Ее получают нейрофизиологи Джеймс Хадспет (Университет Рокфеллера, США), Роберт Феттиплейс (Университет Висконсина, США) и Кристин Пети (Институт Пастера, Франция). Премия присуждена за исследование механизмов слуха. Казалось бы, все понятно и давно описано, однако зачастую белые пятна имеются там, где их меньше всего ждут. Общая концепция слуха не изменилась, но вот молекулярные биомеханические процессы были описаны именно этими выдающимися учеными. Их работы в сумме позволяют провести единую нить событий, возникающих в ходе превращения механических звуковых колебаний в электрический импульс (Хадспет). Помимо вклада в общее понимание этих механизмов были описаны специфические аспекты.

Как оказалось, разные волосковые клетки внутреннего уха обладают селективностью в отношении частот акустических волн. Как и клетки сетчатки, разные типы слуховых клеток воспринимают мир по-своему, и суммарный результат тех деятельности предстает перед нами в виде субъективных ощущений (Феттиплейс). Кристин Пети же смогла индентифицировать более 20 генов, определяющих развитие нашей слуховой системы и описала, как мутации в них влияют на слух.

Напомним, что два года назад премию Кавли по нейронаукам получили Майкл Мерзенич, Карла Шац и Ева Мардер за изучение нейропластичности.

http://neuronovosti.ru/kavli2018/

Американские ученые выяснили, как кокаин меняет экспрессию генов в клетках головного мозга. Это изменяет работу системы внутреннего подкрепления и создает специфический молекулярный ответ мозга. Работа, опубликованная в Biological Psychiatry, позволяет наметить мишени для создания методов лечения от кокаиновой зависимости.

В исследовании описываются уникальные генетические изменения в работе системы подкрепления головного мозга. Они связаны с употреблением кокаина. Исследователи из Школы медицины Икана Медицинского центра Маунт-Синай, Нью-Йорк, впервые полностью описали измененный кокаином транскриптом клеток шести регионов головного мозга, составляющих систему подкрепления. Данные снимались в течение всего «жизненного цикла» кокаиновой зависимости.

При экспрессии генов происходит перенос с ДНК на РНК информации, нужной для строительства необходимых в данный момент белковых цепочек. Эти несущие в клетку «указания» РНК – транскрипт. Совокупность всех транскриптов клетки, группы клеток или целого организма и называется транскриптомом. Если геном – устойчивая «запись», единая для большей части клеток организма, то транскриптом может постоянно меняться в зависимости от запросов организма и условий окружающей среды. Именно транскриптом показывает, какие гены экспрессируются (то есть активны) в конкретный момент времени.

В предыдущих работах исследователи сосредотачивались на описании изменений в экспрессии отдельных генов или изменений, возникающих в отдельных участках мозга. При разработке методов лечения зависимости от кокаина возникали сложности, так как одни и те же гены в разных участках мозга вели себя по-разному.

В этом исследовании ученые постарались воссоздать на мышах человеческую модель употребления наркотика. Мыши сами определяли дозу и частоту употребления кокаина, а также имели периоды вынужденного воздержания: короткого (на сутки) и длительного (на месяц). После этого им снова давали наркотик.

В результате оказалось, что изменения экспрессии некоторых генов во всех регионах, которые образуют систему подкрепления, однонаправлены. Это значит, что в перспективе можно создать такое лекарство, которое будет влиять на все эти процессы в клетках-мишенях по всей системе подкрепления.

На данный момент действенной лекарственной терапии от кокаиновой зависимости нет, а основной метод лечения аддикции – поведенческая терапия и группы поддержки. Этот метод дает ограниченный эффект, и появление работающей лекарственной терапии может очень сильно помочь.

http://neuronovosti.ru/kokain-genes/

Искусственную нервную систему, которая может позволить протезам и роботам ощущать прикосновение, создали исследователи из Стэнфордского университета. Разработка чувствительна настолько, чтобы идентифицировать буквы в алфавите Брайля, а подробнее с работой можно ознакомиться в Science.

«Мы воспринимаем кожу как нечто само собой разумеющееся, а на самом деле это сложная система восприятия и передачи информации. Наша искусственная сенсорная нервная система – шаг к созданию сенсорных нейронных сетей, подобных коже», — объяснил Жена Бао (Zhenan Bao), один из авторов.

Разработка представляет собой искусственный сенсорный нервный контур, который можно встроить в покрытие нейропротезных устройств и мягкой робототехники. Она включает в себя три компонента: сенсорный датчик, электронный нейрон и синаптический транзистор.

Первый – сенсорный датчик – может воспринимать даже сигналы незначительной силы. Далее он посылает эти сигналы через второй компонент – гибкий электронный нейрон. Так стимулируется третий компонент — искусственный синаптический транзистор, смоделированный на примере синапса человека.

«Биологические синапсы могут передавать сигналы, а также хранить информацию для принятия простых решений. Синаптический транзистор выполняет эти функции в цепи искусственного нерва», — добавил Тэ-Ву Ли (Tae-Woo Lee), один из авторов, лаборатория которого и занималась разработкой третьего компонента системы.

В качестве примера Ли использовал рефлекс коленного сустава. У человека при растяжении мышц коленного сустава рецепторы передают сигнал в мозг. Нейронная сеть узнает внезапное растяжение и одновременно посылает два сигнала: один заставляет мышцы колена рефлекторно сокращаться, а второй, менее срочный, регистрировать ощущение в мозге.

Разработке предстоит пройти долгий путь, прежде чем она достигнет такого уровня сложности. Но в работе авторы описывают, как электронный нейрон передавал сигналы синаптическому транзистору. Последний спроектирован так, что он умеет распознавать и реагировать на импульс на основании интенсивности и частоты сигнала, как и биологический синапс.

Ученые также протестировали способность системы генерировать рефлексы. Они подключили свой искусственный нерв к ноге таракана, а затем оказывали легкое воздействие на сенсорный датчик. Электронный нейрон преобразовал сигнал датчика в цифровые сигналы и передал их через синаптический транзистор. Это заставило ногу энергично подергиваться. Также искусственный нерв смог отличить буквы в шрифте Брайля.

Тем не менее, технология искусственного нерва пока остается в зачаточном состоянии. Исследователи отмечают: чтобы создать искусственные покрытия для протезов, подобные коже, нужно разработать новые устройства для определения тепла и других ощущений, научиться встраивать их в гибкие цепи, а затем найти способ связать все это с мозгом.

http://neuronovosti.ru/naturesci92-artificalbrain/

Научная группа из Университета Дьюка (психиатры, педиатры, нейроученые и компьютерщики) опубликовала в журнале  npj Digital Medicine результаты годового тестирования мобильного приложения для скрининга аутизма.

Приложение для iPhone  и iPad было создано и выложено на App Store в 2016 году. Исследовательская программа получила название Autism and Beyond. Вообще, надо сказать, когда в 2015 году впервые сообщалось об этой программе, говорили, что начало работ было оплачено Управлением военно-морских исследований США (Office of Naval Research): военные надеялись научиться диагностировать у участников боевых действий посттравматическое стрессовое расстройство и черепно-мозговые травмы, однако в качестве «побочного» плода разработок появилось гражданское приложение, гораздо более важное: ведь расстройство аутистического спектра сейчас диагностируется у одного американского ребенка из 68.

Идея проста: сначала родители проводят 20-минутное анкетирование, по которому можно заподозрить расстройство аутистического спектра у ребенка. А затем родители показывают своему ребенку специальное видео на экране мобильного устройства, на котором всего несколько минут показывают разные фрагменты: мыльные пузыри и прочее. Одновременно фронтальная камера снимает лицо ребенка, а нейросеть строит мимическую модель лица из точек (своеобразный граф), отслеживая эмоциональную реакцию на ключевые моменты видео.

Например, на появление радужных пузырей ребенок должен улыбнуться, где-то испугаться и так далее. После чего приложение загружает видео реакций на сервер, а дальше программа может предположить наличие у ребенка расстройства аутистического спектра и направить семью к специалисту.

Как сообщается в статье, за год исследования было зарегистрировано около 10 000 скачиваний приложения, в результате чего 1756 семей с детьми в возрасте от 12 до 72 месяцев заполнило анкеты и провело 5618 скринингов, загрузив на сервер 4441 видео с мимическими реакциями ребенка. По словам исследователей, пригодными для изучения оказались 87,6 % видео.

Как оказалось, результаты, которые выдает нейросеть, вполне коррелируют с данными анкетирования, а, значит, впервые дают психологам возможность масштабирования скрининга расстройств аутистического спектра, который раньше был возможен только в клинических условиях.

http://neuronovosti.ru/autism-screening-2/