Учёные из Университета Техаса впервые увидели, что происходит в мозге, когда происходит ошибка при вспоминании необходимой информации. Также они выяснили чем именно этот процесс отличается от верного вспоминания. Открытие может продвинуть изучение болезни Альцгеймера, а также исследования в области хранения и улучшения памяти. Статья была опубликована в Nature Communications.

Исследователи провели эксперимент, где запускали крыс в пространство с множеством дверей, за одной из которых находилась награда. Сначала животное запускали на задание и помечали дверь, где лежит лакомство, после чего давали небольшое время на отдых и снова запускали искать награду, но убрав опознавательный знак с двери. Если крыса всё равно находила лакомство, то вспоминание считалось успешным. Команда учёных записывала электрофизиологичные сигналы и обнаружила, что во время выполнения задания активацию воспоминания сопровождают тета-ритмы, а во время покоя — SWR ритмы. 

И в правильном, и в неправильном воспоминании пространства исследователи обнаружили одинаковые регионы активации нервных клеток. Отличалась лишь скорость, с которой нейроны активировались. 

«Мы видели, как активируется воспоминание, — сказала Лора Колгин, доцент департамента нейронаук и ведущий автор исследования. — Это похоже на то, как по цепочке падает домино — сначала активируется одна клетка, а за ней и все остальные». 

Когда крысы вспоминали, где находится еда, и верно находили путь до неё, активировался определенный нейронный путь. Эти клетки называются клетками места и ассоциируются с пространственными воспоминаниями (за открытие подобных клеток, ориентирующих нас в пространстве,  в 2014 году была присуждена Нобелевская премия по физиологии или медицине). 

Они находятся в гиппокампе — области мозга, где у животных, включая людей, формируются воспоминания. И именно эта область подвергается дегенерации во время болезни Альцгеймера и сопутствующих заболеваниях. 

«Если мы поймём, что происходит при верном вспоминании, это, возможно, поможет нам выяснить, что происходит в мозге во время болезни Альцгеймера», — говорит Колгин. 

Результаты экспериментов удивили исследователей. Они предполагали, что при ошибочном вспоминании нейроны будут активироваться беспорядочно. Но увидели они то, что цепочка активации была идентична цепочке верного вспоминания, различалась скорость передачи сигналов. 

«Активация нейронной последовательности началась позже и была медленнее, но сам путь повторялся, — объясняет Колгин. — Возможно, в цепочке было меньше энергии, чтобы передавать сигнал, и поэтому воспоминание не сошлось с действием».

Исследователи также обнаружили, что во время отдыха перед верными попытками крысы также пытались вспомнить дорогу. Это напоминает то, как человек повторяет речь перед выступлением.  При этом, во время ошибочных попыток крысы не вспоминали путь прежде чем войти в лабиринт. 

В долгосрочных планах команда из Университета Техаса планирует дальнейшие исследования памяти, которые, возможно, однажды помогут даже людям с нарушениями памяти возвращать потерянные воспоминания с помощью нейроинтерфейсов. Колгин и её команда планируют продолжить исследования и надеются, что смогут понять как формируются и активируются воспоминания в реальном времени.    

«Если мы сможем понять, как эти огромные группы нейронов, представляющих воспоминание, формируются, и что происходит, когда эти воспоминания активируются верно, однажды мы сможем расшифровывать и наоборот внедрять воспоминания», — говорит Колгин. 

Текст: Мария Глушанина

Источник

Ствол мозга отвечает за жизненно важные функции организма: например, регуляцию артериального давления, дыхание. Именно дыханию посвящена статья, опубликованная в журнале PNAS. А точнее, нейронам, которые располагаются в этом отделе. Ученые из Института Солка обнаружили нервные клетки, которые отвечают за остановку дыхания при передозировке опиатами, приводящую к смерти.

На нейронах дыхательного центра в продолговатом мозге располагаются опиоидные рецепторы, при воздействие на которые у человека возникает депрессия дыхания. Это осложнение проявляется при передозировке опиатами (например, героином или морфином). Чтобы спасти человеку жизнь, применяется налоксон, который вытесняет опиаты и блокирует деятельность опиоидных рецепторов.

В дыхательном латеральном парабрахиальном ядре исследователи обнаружили группу нейронов (PBLOprm1), производящих определенный тип рецепторов – мю-опиоидные рецепторы, через которые опиаты оказывают свое основное негативное влияние.

Это выяснили несколькими способами. Во-первых, обнаружили прямую связь между активностью нейронов PBLOprm1 и частотой дыхания, которая при введении морфина сводилась к нулю. Также был проведен эксперимент, в котором участвовали трансгенные мыши с отсутствующими мю-опиоидными рецепторами в PBLOprm1. При введении морфина у таких мышей не нарушалось дыхание. 

На следующем этапе ученые исследовали способы восстановления нормального дыхания. Если нейроны PBLOprm1 у трансгенных мышей «включали» после введения морфина, то дыхание восстанавливалось. Таким же образом действовала инъекция налоксона.

Дальнейшие исследования ученые планируют посвятить изучению связей между регуляцией дыхания и восприятием боли, потенциально открывая дверь для разработки более целевых методов лечения опиоидной депрессии дыхания.

Текст: Лена Моргун

Источник

Американские нейробиологи опровергли устоявшуюся теорию о том, что речь сперва обрабатывается  в первичной слуховой коре, а затем преобразуется в слова в других областях мозга. Ученые доказали, что звуки и речь обрабатываются параллельно в разных областях слуховой коры. Своим исследованием они поделились в журнале Cell. 

На протяжении десятилетий считалось, что обработка речи в слуховой коре идет последовательно, напоминая конвейер на фабрике. Предполагалось, что сначала в первичной слуховой коре обрабатывается простая звуковая информация, например, частоты звуков. Затем соседняя область, верхняя височная извилина (superior temporal gyrus, STG), извлекает из этого потока согласные и гласные и складывает их в слова. 

Исследователи под руководством нейробиолога Эдварда Чанга из Калифорнийского университета в течение семи лет изучали процессы в слуховой коре пациентов, которые перенесли операцию на головном мозге, например, для удаления опухоли или лечения эпилепсии. Пациентам вживили в мозг сеть электродов для сбора сигналов о приступах и предложили поучаствовать в исследовании по обработке речи слуховой корой.

Ученые ожидали,  что смогут обнаружить поток информации, который идет из первичной слуховой коры в верхнюю височную извилину. В этом случае две области должны были активироваться  последовательно.  Но к удивлению исследователей, при прослушивании речи области верхней височной извилины и первичной слуховой коры реагировали одновременно.

Кроме того, ученые стимулировали первичную слуховую кору пациентов небольшими электрическими токами.  Участники эксперимента слышали шум,  вызванный стимулами (например, постукивание и жужжание), но могли при этом распознать и повторить сказанные им слова. Однако при стимуляции верхней височной извилины расслышать речь испытуемые уже не могли.

Результаты исследования свидетельствуют о том, что традиционная иерархическая модель распознавания речи мозгом чрезмерно упрощена и, вероятно, неверна. Ученые предполагают, что обработка речи в верхней височной извилине идет независимо от первичной слуховой коры. Возможно, благодаря этому открытию получится понять механизмы и научиться лечить дислексию — состояние, при котором сложно различать звуки речи, научиться читать и писать.

Текст: Вера Васильева

Источник

Ученые Сколковского института науки и технологий и Саратовского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского разработали новый, экономичный метод для визуализации кровотока в сосудах головного мозга. Точность метода настолько высока, что позволяет реконструировать карту сосудов по движению отдельных эритроцитов, причем без использования токсичных красителей и дорогостоящей генной инженерии. Результаты исследования опубликованы в издании The European Physical Journal Plus.

Чтобы лучше понять, как устроено кровоснабжение головного мозга, исследователи картируют сети кровеносных сосудов. Для этого используются различные методы визуализации, в том числе высокоточный метод, основанный на регистрации инфракрасного излучения с введением в кровоток флуоресцентных красителей. К сожалению, красители токсичны и вдобавок способны вызывать изменения в сосудах, что делает изображения менее достоверными. В качестве альтернативы можно использовать генетически модифицированных животных, у которых внутренняя оболочка кровеносных сосудов изменена таким образом, что она излучает свет сама по себе. Однако оба этих метода чрезвычайно дороги.

Исследователи Сколтеха и СГУ разработали новый, недорогой метод визуализации, позволяющий различать даже мельчайшие капилляры головного мозга. Метод основан на сочетании оптической микроскопии и обработки изображений и не требует использования красителей. Благодаря высокой точности, он позволяет обнаружить все до единого эритроциты, движущиеся по кровеносным сосудам. В этом его основное преимущество перед другими методами, в том числе не использующими красители, ведь в капиллярах не так уж много эритроцитов и при визуализации каждый из них на счету.

«В нашем методе для обработки изображений головного мозга, полученных с помощью стандартного оптического микроскопа, используется покадровая фильтрация. Метод позволяет различать отдельные движущиеся эритроциты и получать детальные изображения сети кровеносных сосудов головного мозга вплоть до мельчайших капилляров, что в свою очередь обеспечивает точную оценку скорости кровотока методом цифровой трассерной визуализации потоков», — рассказывает ведущий автор исследования, научный сотрудник Сколтеха Максим Курочкин.

Для демонстрации работоспособности метода ученые использовали две биологические модели: мозг мыши и эмбрион курицы. Сначала коллектив показал на примере кровеносных сетей куриного эмбриона возможность картирования мельчайших капилляров, в которых движение эритроцитов может быть непостоянно. Затем метод апробировали на более сложной модели — сосудах головного мозга крысы. Оказалось, что даже в системах с более труднодоступными сосудами, где не видно движение отдельных эритроцитов, а видны лишь цветовые паттерны, которые можно скорее связать с группами сосудов, тем не менее возможно картировать кровеносные сети.

Почему так важно иметь детальную модель кровотока?

Предложенный учеными метод позволяет напрямую получать две важные характеристики кровеносной системы — скорость кровотока и диаметр сосуда. «Получив эти данные, мы можем попытаться извлечь дополнительную информацию, например данные об эластичности сосудов, жесткости мембран, давлении и вязкости крови, — поясняет Курочкин. — Эти параметры могут использоваться физиологами для построения моделей кровообращения, работу которых можно проверять, например, на данных измерений, полученных от датчиков давления и вязкости».

В перспективе полученные результаты позволят лучше понять физиологию эндотелиальных клеток, выстилающих внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. А состояние эндотелия является физиологической основой всех сердечно-сосудистых заболеваний (которые занимают первое место по уровню смертности в мире). Через состояние эндотелия можно определить физическую природу конкретной патологии как в головном мозге, так и в других частях организма.

Например, главная причина геморрагического инсульта — истончение и разрыв стенок кровеносных сосудов головного мозга. При чрезмерном истончении или растяжении образуется выпячивание стенки сосуда, известное как аневризма. «Точная модель сосудистой сети может показать критический уровень истончения стенки сосуда, при котором происходит ее разрыв», — добавляет Курочкин.

Образование бляшек на внутренней поверхности артерий приводит к сужению просвета сосуда и в конечном итоге к развитию ишемической болезни сердца, а отрыв бляшки ведет к закупорке сосуда и остановке кровотока, что является причиной инфарктов и инсультов. «С помощью модели сосудистой сети можно прогнозировать перераспределение кровотока, обусловленное расширением, сужением или закупоркой сосудов», — отмечает ученый.

Состояние кровеносных сосудов актуально и для изучения заболеваний другой природы. В частности, с помощью нового метода визуализации можно исследовать опухоли, которые поглощают аномально много питательных веществ и потому обрастают кровеносными сосудами. Малярия имеет инфекционную природу, но сопровождается повышением вязкости крови, чем обусловлен потенциал картирования сосудов при изучении и этой болезни. Наконец, новый метод визуализации можно применять для изучения процесса регенерации кровеносных сосудов в ткани на месте механического повреждения, например медицинского прокола.

«Понимание поведения объектов, попавших в кровоток, имеет значение не только применительно к оторвавшимся атеросклеротическим бляшкам, но и к другим объектам, в том числе искусственным. Например, для адресной доставке лекарств используются микрокапсулы, которые вводятся в кровоток, и модели кровеносных сетей незаменимы для понимания того, что с этими микрокапсулами произойдет и как они себя поведут», — отмечает в заключение Курочкин.

Текст: Сколтех

Источник

13 октября 2021 года в Москве состоится I ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «АМБУЛАТОРНАЯ НЕВРОЛОГИЯ».

Трансляция будет осуществляться на ambneuro.ru

Внимание! Необходима предварительная регистрация по ссылке на сайте ambneuro.ru

Организаторы конференции:

• Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова
• Всероссийское общество неврологов
• Российское научно-медицинское общество терапевтов

Научное сопровождение: кафедра неврологии (зав. – профессор Э.Ю. Соловьева,) ФДПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова.

ОРГКОМИТЕТ. Председатели:

• Гусев Евгений Иванович – академик РАН, председатель Всероссийского общества неврологов 
• Мартынов Анатолий Иванович – академик РАН, председатель Российского научно-медицинского общества терапевтов
• Мартынов Михаил Юрьевич – член-корреспондент РАН, профессор, главный внештатный специалист-невролог Минздрава России
• Федин Анатолий Иванович – почетный профессор РНИМУ им. Н.И. Пирогова, заслуженный врач РФ

Сайт конференции: www.ambneuro.ru

И. Б. Цорин,   А. О. Ефимова, Е. С. Пекельдина и др.

Цель исследования. В опытах на модели ишемии задней конечности у крыс изучить влияние агониста TrkA-рецепторов димерного дипептидного миметика 4-ой петли NGF соединения ГК-2 на микроциркуляцию в ишемизированной скелетной мышце.

Методы. Ишемию задней конечности вызывали у белых беспородных крыс самцов резекцией бедренной артерии. Соединение ГК-2 вводили в/б в дозе 1 мг/кг/сут в течение 14 дней. Показатели микроциркуляции регистрировали с помощью компьютерного лазерного анализатора «ЛАКК-ОП2». Регистрацию осуществляли одновременно в интактной и оперированной конечности до операции, через 1 и 14 суток после неё.

Результаты. В условиях модели ишемии задней конечности показано, что соединение ГК-2 к 14-му дню после операции практически полностью восстанавливает показатель перфузии и коэффициент его вариации в ишемизированной мышце до уровня интактной контрлатеральной конечности.

Заключение. Можно полагать, что противоишемическое действие соединения ГК-2 связано с восстановлением микроциркуляции в результате усиления процессов неоангиогенеза.

Фармакокинетика и Фармакодинамика. 2020;(4):9-13. https://doi.org/10.37489/2587-7836-2020-4-9-13

Саковец Т.Г., Богданов Э.И. 

Синдром Гийена–Барре (СГБ) характеризуется острым, прогредиентным  монофазным течением с преобладанием в типичных  случаях моторных нарушений, возникает в результате аберрантного  дизиммунного ответа вследствие инфицирования организма рядом  бактерий и вирусов. С учетом того что непосредственной причиной  острой дизиммунной невропатии служат ганглиозидные комплексы, предполагается, что сочетанное поражение структуры периферических  нервов, а также нейрогипофиза и гипоталамуса может базироваться на  сходных иммунопатогенетических механизмах. Представлено  клиническое наблюдение, демонстрирующее сочетание вторичного  поражения гипоталамо-гипофизарной системы в виде несахарного  диабета и острого воспалительного дизиммунного повреждения  сенсорных и вегетативных периферических нервных волокон, которое  прежде не фиксировалось.  Длительное персистирование артралгий, сопровождавшееся субфебрилитетом в сочетании с однократным  положительным анализом на наличие антител класса IgG к  денатурированой ДНК, атипичным вариантом СГБ, гипофизитом,  обусловило необходимость включения в алгоритм диагностического  поиска системных ревматических заболеваний, первичных и вторичных  васкулитов. В ходе обследования и наблюдения наличие этих нозологий  не было подтверждено; также были исключены в качестве  этиологических факторов поражения нервной системы порфирии,  повреждение щитовидной железы.

Описанный клинический случай демонстрирует необходимость своевременного определения характера патологического процесса, вызывающего поражение периферических нервных волокон,  нейроэндокринной системы для выбора адекватной тактики лечения.

Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2021;13(2):79-85. https://doi.org/10.14412/2074-2711-2021-2-79-85

Коваленко А.П., Родионов А.С., Кремлёв Д.И. и др.

Нарушения ходьбы являются частым следствием инсульта. Новые технологии, например применение экзоскелетов (ЭС), могут помочь в восстановлении, но их эффективность еще недостаточно доказана.

Цель исследования – оценка эффективности применения медицинских ЭС и лечения спастичности для восстановления ходьбы у пациентов с последствиями острого повреждения головного мозга в виде спастического гемипареза.

Пациенты и методы. Обследовано 42 пациента с последствиями инсульта давностью от 1,5 года до 4 лет, выражающимися в спастичности и нарушениях ходьбы. Использовалась шкалы: Тардье (TS), модифицированная Эшворта (MAS), Ренкин, визуальная аналоговая шкала (ВАШ); тесты комфортной ходьбы на 10 м (10MWT) и баланса Берга (BBТ), индекс мобильности Ривермид (RMI). Пациенты были разделены на две репрезентативные группы (22 и 20 человек). Пациенты 1-й группы в течение 10 дней занимались в ЭС ExoAtlet (применялись оригинальные методики и методика дифференцировки  усилия), 2-й группе были назначены занятия лечебной физкультурой на  тот же срок. Затем всем было введено под контролем ультразвука 300– 400 Ед ботулинического нейротоксина (БоНТ) в спастичные мышцы  нижней конечности. Обследование проводилось по трем контрольным  точкам (КТ): 1-й (1-я), 12-й (2-я) и 33-й день (3-я).

Результаты и обсуждение. Сравнение обеих групп на 2-й КТ показало значимо (p<0,05) лучшие результаты в 1-й группе: 10MWT (0,43 и 0,47 м/с), ВВT (42 и 44,5), оценка по TS мышц задней поверхности бедра –  хамстрингов (132° и 137,5°). Скорость ходьбы, очевидно, увеличилась из-за тренировки баланса, коррекции постурально-фобических расстройств, растяжения спастичных мышц и угнетения стретч-рефлекса. На 2-й КТ проведены инъекции инкоботулотоксина  (Ксеомина®). На 3-й КТ получены значимо (p<0,05) лучшие результаты  в 1-й группе по тестам: 10MWT (0,49 и 0,56 м/с), BBT (46 и 49), TS (144° и  155°). При сравнении групп по разнице между 1-й и 3-й КТ обнаружены абсолютные приросты показателей тестов (p<0,01): 10MWT (0,07 и 0,12  м/с), BBT (3,5 и 8,5), TS (14,5° и 22°). Улучшение показателей ходьбы на 3-й КТ демонстрирует потенцирующий эффект инъекций БоНТ и занятий в  ЭС. 

Заключение. Использование ЭС ExoAtlet является перспективной методикой для восстановления ходьбы: совместное использование экзоскелета и БоНТ дает выраженный потенцирующий эффект.

Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2021;13(2):56-64. https://doi.org/10.14412/2074-2711-2021-2-56-64

Шамрей В.К., Курасов Е.С., Зобин Я.С., Цыган Н.В.

Цель исследования – оценка возможности применения лабораторных биомаркеров для объективизации психопатологических нарушений у пациентов с расстройствами депрессивного спектра (РДС).

Пациенты и методы. В исследование включено 63 пациента (средний возраст – 31,7±8,9 года) с впервые выявленными РДС разной этиологии. В 1-ю группу вошли пациенты (n=21) с депрессивным эпизодом (ДЭ) легкой и средней степени; во 2-ю группу – пациенты (n=42) с невротическими депрессивными расстройствами (расстройствами  адаптации). Выраженность тревоги и депрессии определяли по шкалам Гамильтона для оценки депрессии (Hamilton Depression Rating Scale, HDRS) и тревоги (Hamilton Anxiety Rating Scale, HARS), Госпитальной шкале оценки тревоги и депрессии (Hospital Anxiety and Depression Scale, HADS). Кроме того, исследовали лабораторные показатели: уровень кортизола, гомоцистеина, пролактина, витамина В12, кортизола, интерлейкина 1β (ИЛ1β), ИЛ6, фактора некроза опухоли α (ФНОα) в сыворотке крови и тромбоцитарного серотонина. Также  оценивали динамику наиболее значимых лабораторных показателей у  31 больного с депрессивными расстройствами: у 15 – с ДЭ и 16 – с  невротической депрессией на фоне 4-недельной монотерапии  агомелатином в дозе 25 мг/сут. 

Результаты и обсуждение. Показано, что дифференциальная диагностика психопатологических нарушений, основанная на клинико- психопатологическом методе и психометрической оценке состояния  пациента, является затруднительной. Установлено, что объективизация этих расстройств с использованием известных лабораторных  биомаркеров (кортизола и тромбоцитарного серотонина) не дает  однозначного ответа. В то же время оценка иммунологических  показателей (уровней провоспалительных цитокинов – ИЛ6, ФНОα)  может способствовать решению данной проблемы. Исследование также продемонстировано, что применение антидепрессантов с  «немоноаминовым» механизмом действия (агонистов мелатониновых  рецепторов MT1/MT2-типов) способствует снижению уровня  провоспалительных цитокинов, что открывает возможности для поиска  новых терапевтических подходов к лечению РДС. 

Заключение. Применение биологических маркеров может  способствовать не только повышению точности диагностики  психических расстройств, но и разработке новых подходов к их лечению. При этом выборочное использование отдельных  биологических маркеров (биохимических, метаболических, иммунологических и т. д.) малоинформативно, поэтому требуется их  комплексная оценка.  

Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2021;13(2):34-39. https://doi.org/10.14412/2074-2711-2021-2-34-39

Гафаров В.В., Громова Е.А., Панов Д.О. и др.

Цель исследования – изучить ассоциацию полиморфного маркера Val158Met гена COMT c депрессией в открытой популяции 25–44 лет.

Пациенты и методы. В рамках скрининга (бюджетная тема ГЗ №0324- 2018-0001, рег. № АААА-А17-117112850280-2), проведенного в 2013– 2016 гг., была обследована репрезентативная выборка лиц 25–44 лет из  населения Октябрьского района г. Новосибирска (427 мужчин, средний  возраст – 34±0,4 года, респонс – 71%; 548 женщин, средний возраст – 35±0,4 года, респонс – 72%).  Участники скрининга помимо стандартного эпидемиологического обследования прошли психологическое тестирование, в котором определялся уровень депрессии. Из участников исследования была случайным образом сформирована когорта, в нее вошли 224 мужчины и 217 женщин, которым было  проведено генотипирование полиморфизма Val158Met (rs4680) гена  COMT. Для проверки статистической значимости различий между  группами использовали критерий χ2 Пирсона. Значимость во всех видах  анализа была принята при уровне p≤0,05.

Результаты и обсуждение. В открытой популяции населения 25–44 лет  распространенность высокого уровня депрессии (ВД) составила 13,2%,  среднего уровня – 24,4%. Среди носителей генотипа G/G гена COMT ВД  встречался чаще (61,8%), чем среди носителей генотипа A/A (38,2%;  χ2=6,097; df=2; p=0,047); также у носителей аллеля G (55,3%) чаще  наблюдался ВД, в сравнении с носителями аллеля A (44,7%; χ2=5,408;  df=1; p=0,02). Среди мужчин – носителей генотипа A/A гена COMT ВД  встречалась реже (15,8%), чем среди носителей генотипа G/A (84,2%; χ2=4,603; df=1; p=0,032). У носительниц генотипа G/G чаще  диагностировали ВД (65,5%), чем у носительниц генотипа A/A (34,5%;  χ2=4,769; df=1; p=0,029). Аллель G (58,2%) чаще встречался среди  женщин с ВД, чем аллель A (41,8%; χ2=6,658; df=2; p=0,01). На  логистической регрессионной модели показано, что генотип Val/Val  гена COMT в популяции [относительный риск (ОР) 1,594], а также аллель  G (Val) как в популяции (ОР=1,378), так и среди женщин (ОР=1,557) повышает риск возникновения депрессии.

Заключение. Полученные данные позволяют предполагать, что полиморфный маркер G/G гена COMT может быть связан с высоким  уровнем депрессии.

Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2021;13(2):19-25. https://doi.org/10.14412/2074-2711-2021-2-19-25