Хорошие новости для любителей вздремнуть посреди рабочего дня – швейцарские исследователи на группе из 3462 человек показали, что дневной сон 1-2 раза в неделю, продолжающийся до одного часа, может почти вдвое снизить риск развития острых сердечно-сосудистых расстройств (транзиторная ишемическая атака, инфаркт и другие состояния). Чтобы сделать такие выводы и опубликовать их в журнале Heart, ученые наблюдали за людьми, имеющими разные «сонные» привычки, в течение 5,3 лет.

За последние несколько лет много копий сломано в научный спорах о том, как влияет дневной сон на общее состояние организма, общую смертность и здоровье сердечно-сосудистой системы людей. Одни исследования сообщали, что нерегулярная дремота полезна снижает частоты как «коронарных» смертей, так и развития ишемической болезни сердца. В других говорилось о том, что риск сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) при частом и продолжительном дневном сне растет (особенно если среднесуточный сон при этом был более 9 часов). В третьих вообще не находили никакой связи, кроме повышения риска развития ССЗ при дневном сне более 2 часов.

Тем не менее, роль нерегулярного (1-2 раза в неделю) и непродолжительного (до 1 часа) дневного сна продолжает обсуждаться, и новый штрих в дискуссию внесли исследователи из Университетской больницы Лозанны. Они отобрали 3462 здоровых добровольца среднего возраста без каких-либо имевшихся ранее сердечно-сосудистых заболеваний, подробнейшим образом опросили их о частоте и продолжительности дневного сна, а затем наблюдали за каждым в среднем в течение 5,3 лет. За этот период произошло 155 нефатальных и закончившихся смертью случаев ССЗ.

Чтобы рассчитать индивидуальные риски и исключить влияние каких-либо иных факторов риска (лишний вес, курение и др.), исследователи применили специальные статистические инструменты. Кроме того, они сделали поправку на чрезмерную дневную сонливость или обструктивное апноэ сна.

Оказалось, что непродолжительный и нерегулярный дневной сон действительно снижает риск развития ССЗ, причем, почти в два раза (на 48%). И эта тенденция не пропадала даже в скорректированных моделях. Более того, авторы не обнаружили связи между ухудшением состояния сердечно-сосудистой системы и более частой дремотой или увеличенной продолжительности дремоты (если это не было связано с какими-либо другими хроническими заболеваниями). Увы, выяснилось и то, что после 65 лет позитивное влияние дневного сна нивелируется (ученые предполагают, что за счет сочетанного влияния хронических патологий).

Исследователи считают, что частота дремоты может помочь объяснить противоречивые выводы относительно связи между нарушениями сна и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Однако, они отмечают, что они лишь установили закономерности, а не доказали причинно-следственную связь между коротким дневным сном и его пользой для здоровья.

Текст: Анна Хоружая

neuronovosti.ru/daily-napping-help-heart

Сотрудники лаборатории волновых процессов МФТИ и лаборатории нейророботехники МФТИ, совместно с ГК «Нейроботикс» разработали систему мобильного трекера глаз EyeRay. Устройство напоминает обычные очки, в оправу которых встроены камеры и светодиоды. Трекеры такого класса используются в основном в маркетинговых исследованиях, спорте и игровой индустрии. EyeRay стоят втрое дешевле зарубежных аналогов, при этом, помимо стандартного функционала, обладают возможность соединения с нейрогарнитурами для ассистивной помощи людям с моторными дисфункциями. Об этом сообщает пресс-релиз, поступивший в распоряжении редакции.

Мобильный трекер глаз EyeRay в комплекте с нейрогарнитурой NeuroPlay. Предоставлено компанией Нейроботикс

Основной задачей любых систем айтрекинга является отслеживание за перемещением глаз, фиксацией локализации задержки (устремленности) взора и длительности этих фиксаций. Зрительное восприятие информации играет весомую роль в жизни каждого человека, обладающего такой возможностью и то, как мы смотрим на мир, серьёзно отражается в поведении. Стационарные трекеры глаз имеют более узкое применение (для оценки юзабилити сайтов, прохождения компьютерных тестов и т.д.), для большинства применений необходимы мобильные гаджеты, не привязывающие исследуемого к компьютеру и «рабочему месту».

Мобильный трекер глаз EyeRay оснащен 3-мя камерами: фронтальная («камера-сцена») с разрешением FHD направлена вперед, она фиксирует то, на что смотрит человек, 2 другие камеры расположены под левым и правым глазом (изображения с этих камер служат для определения направления взгляда для каждого глаза). В оправу равномерно встроено 12 ИК-светодиодов, по геометрии отражения которых определяется направление взгляда (для каждого глаза), специальные алгоритмы рассчитывают направление взгляда на основе модели радужной оболочки. Точность определения направления взора составляет 0,7 градусов.

Системы трекинга глаз широко применяются в маркетинговых исследованиях и спорте, например, чтобы определить предпочтения пользователей при покупке товаров в магазинах или эффективности рекламы, размещенной на уличных билбордах.

В спорте подобные гаджеты позволяют исследовать отличия процессов зрительного восприятия спортсменов с высокими показателями от непрофессионалов, объяснять новичку как повысить свою эффективность. Например, при анализе игры бейсболистов, оказалось, что хороший отбивающий не смотрит на полет мяча, а наблюдает за динамикой движения руки бросающего, чтобы предсказать траекторию движения мяча. Справедливо это со своей спецификой и для других видов спорта (одиночных и групповых).

Импортные системы от компаний SensoMotoric Instruments GmbH (SMI) и Tobii доминируют на российском рынке, их стоимость начинается от 10-ти тысяч евро, а покупка доступна только организациям с большим объемом финансирования. Стоимость гаджета EyeRay в три раза ниже.

Владимир Конышев, заведующий лаборатории нейроробототехники МФТИ и генеральный директор ГК «Нейроботикс»: «Возможность использовать более бюджетный мобильный трекер глаз, помимо стандартных применений, в направлении нейромедтехника NeuroNet НТИ открывает новые перспективы повышения качества жизни для людей, лишенных способности самостоятельно передвигаться, например, при сопряжении EyeRay с нейроинтерфейсом позволит парализованным людям управлять элементами умного дома, больничной палаты или нейроколяски».

Текст: МФТИ

neuronovosti.ru/v-rossii-sozdan-pervyj-mobilnyj-treker-glaz

Эпидемиология психологических травм cвидетельствует: посттравматическое стрессовое расстройство гораздо более характерно для девушек, чем для юношей. Если быть точным, то после травмы ПТСР развивается у 8% юных представительниц прекрасного пола и лишь у 2% юношей. Новое исследование, проведенное нейробиологами из Стэнфорда и опубликованное в Depression and Anxiety, проливает свет на то, почему так происходит.

Для этого авторы провели фМРТ-исследование коры головного мозга 59 человек в возрасте от 9 до 17 лет, разбитых на четыре группы. В первые две группы вошли 30 человек, 14 девочек и девушек, 16 мальчиков и юношей с развившимся посттравматическим расстройством. Вторые две группы работали «контролем»: 15 здоровых участников женского пола и 14 мужского.

Исследование было направлено на островковую кору головного мозга (insula), которая залегает на дне латеральной ямки большого мозга. Давно было показано, что именно островковая кора (или островок, как её еще часто называют) играет важную роль в сенсорной, когнитивной, аффективной интеграции и в самосознании.

ФМРТ показало, что у здоровых испытуемых островковая кора примерно одинакова, а вот юноши с ПТСР имели больший объем круговой борозды островка (sulcus circularis insulae), чем девушки с ПТСР.

Таким образом, исследователям удалось найти нейробиологическое отличие, которое может помочь найти и индивидуальный подход в терапии посттравматического стрессового расстройства в подростковом возрасте.

Текст: Алексей Паевский

neuronovosti.ru/weak-insula

Наверняка вы не раз замечали, что когда голодны, вся еда кажется гораздо вкуснее и насыщеннее, особенно «тянет» на сладкое. Более того, неприятные вкусы (например, горечь) при этом становятся менее заметными. Японские исследователи выяснили, кто «виновен» в таком вкусовом беспределе, часто заставляющем от голода переедать, а о результатах своей работы рассказали в журнале Nature Communications.

Для многих животных, включая человека, сладкая пища кажется более привлекательной, поскольку в ней с большой вероятностью содержится много калорий, так необходимых для поддержания энергии на нужном уровне. Горький и кислый вкусы, наоборот, призваны отпугивать от некачественной или опасной для здоровья пищи. Но, как оказалось, голод способен усиливать восприятие сладкого и ослаблять чувство горького.

Центр голода, как и множество других центров вегетативной регуляции (сна, жажды, насыщения и др.), находится в гипоталамусе. Поэтому чтобы установить природу подобного преломления во вкусах, ученые из Национального института физиологических наук в Японии в первую очередь начали исследования с него. Работали они на крысах и при помощи методов искусственного управления нейронами – хемогенетики (использующей «дизайнерские» рецепторы и специфические вещества к ним) и оптогенетики – управляли нейронами, производящими агути-подобные пептиды (AgRP). Это вещество активно вырабатывается во время голода (то есть нехватки в крови питательных веществ – прежде всего, глюкозы) и инициирует пищевое поведение.

В итоге исследователям удалось раскрыть два нейронных механизма, которые лежат в основе вызванных голодом изменений вкусовых предпочтений. Оказалось, что глутатматергические (вырабатывающие глутамат) нейроны латерального гипоталамуса, на которые воздействовали нервные клетки с агути-подобным пептидом из аркуатного ядра, проецировались в два разных направления. Те из них, которые уходили в латеральную перегородку, усиливали восприятие сладкого, а те, которые тянулись к латеральной уздечке (lateral habenula), ослабляли горький вкус.

 «Следующий шаг – изучение того, изменяются ли эти гипоталамические нейрональные пути при патофизиологических состояниях, таких как диабет и ожирение. Например, мы уже знаем, что люди с ожирением предпочитают сладкое; это может быть связано с изменением активности глутаматергических нейронов, идущих в латеральную перегородку», — говорят авторы.

Текст: Анна Хоружая

neuronovosti.ru/hungry-like-sweets

Заветная мечта нейрофизиологов – прижизненное наблюдение за изменениями мембранного потенциала в нейронах бодрствующего млекопитающего, особенно во время разных поведенческих реакций. Недавно на страницах Nature ученые сообщили о создании генетически кодируемого флуоресцентного индикатора напряжения на мембране, который получил название SomArchon. Препринт работы находится в открытом доступе на BioRxiv.

Какие нейроны активируются при разных поведенческих реакциях млекопитающих? Этот вопрос для нейрофизиологов один из самых важных. И недавно исследователи разработали очередной инструмент для ответа на него – генетически кодируемый флуоресцентный сенсор напряжения на мембране нейронов, который назвали SomArchon.

В сочетании с оптогенетическими подходами он позволяет в течение миллисекунд регистрировать изменения мембранного потенциала, более того, по сравнению с разработанными ранее сенсорами SomArcho nобладает повышенной чувствительностью, позволяет лучше отделять сигнал от шума и, самое главное, одновременно наблюдать за гораздо большим числом нейронов.

С использованием обычной однофотонной микроскопии SomArchon позволяет рутинно анализировать активность приблизительно 13 нейронов одновременно в разных зонах мозга – коре, гиппокампе и полосатых телах – у бодрствующих мышей с фиксированным положением головы. Ученым удалось подробно изучить активность нейронов полосатых тел во время движения у мышей, однако не с помощью инвазивных методов электрофизиологии, а с помощью генетически кодируемого флуоресцентного сенсора.

Более того, благодаря SomArchon исследователи смогли достичь большей точности, чем с использованием распространенных кальциевых сенсоров. С помощью SomArchon нейробиологи также изучали активность нейронов гиппокампа, причем им удавалось регистрировать не только потенциалы действия, но и более слабые, подпороговые ответы нейронов.

Будем надеяться, что SomArchon еще поможет разгадать немало тайн касательно электрической активности нейронов в разных отделах мозга у бодрствующих животных.

Текст: Елизавета Минин

neuronovosti.ru/naturesci157-somarchon

Навигационная система Navient Cranial, которую выпустила компания ClaroNav Kolahi из Канады, получила одобрение на использование в Европе. Это устройство сконструировано таким образом, что значительно облегчит проведение малоинвазивных стереотаксических операций, требующих предварительного расчета координат по заранее составленным схемам и точного попадания в цель манипулятором. Предполагается, что система также будет очень полезной хирургам, занимающимся глубокой стимуляцией мозга.

Устройство можно использовать не только в чрескожных малоинвазивных операциях, но и открытых хирургических вмешательствах. Для его применения не нужно устанавливать сферические маркеры, и самое большое удобство – это отсутствие кабелей. Над монитором есть датчик, который можно выдвинуть над местом операции и с его помощью установить откалиброванные навигационные зонды для четкой анатомической разметки.

На всех зондах имеются постоянные маркеры (черно-белые), а адаптер, который встроен в систему, позволяет зажимать любой инструмент, использующийся в хирургической практике – от аспиратора до биопсийной иглы. Встроенный калибратор позволяет за несколько секунд установить в нужном положении кончики инструментов, и точность этого оценивается на экране монитора.

В системе нет одноразовых элементов, и все инструменты спокойно могут проходить паровую обработку. Весит она 30 кг и весьма легко транспортируется с места на место.

Текст: Анна Хоружая

neuronovosti.ru/navient-cranial

Японские ученые из Центра наук о мозге при институте RIKEN нашли способ диагностировать шизофрению по волосам, вернее, по их фолликулам. Как они пришли к этому, исследователи описали в статье из журнала EMBO Molecular Medicine.

Сегодня диагноз «шизофрения» ставится на основе детального анализа жалоб пациента и его поведения. Есть свидетельства генетической обусловленности некоторых случаев шизофрении, однако в случае шизофрении геномные данные не дают возможности однозначно ее диагностировать, а лишь могут говорить о предрасположенности. Таким образом, надежных биомаркеров шизофрении обнаружить пока не удавалось.

У человека и многих других позвоночных при наличии слабого предварительного стимула снижается моторная реакция на следующий за ним сильный стимул (например, тихий звук и следующий за ним громкий). Эта реакция называется преимпульсным ингибированием. В 1970-х годах установили, что у людей с шизофренией она выражена слабее, поэтому они часто вздрагивают при сильных стимулах, даже если им предшествовали слабые.

Исследователи из Японии использовали генетические линии мышей с очень высоким и очень низким преимпульсным ингибированием. Анализ образцов их мозга показал, что у последних значительно повышено содержание в мозге фермента Mpst, который способствует выработке сероводорода. Тогда ученые измерили содержание сероводорода в тканях мозга, и оно тоже оказалось выше у мышей со слабым преимпульсным ингибированием.

«Никто никогда не думал о причинно-следственной связи между сероводородом и шизофренией. Как только мы обнаружили это, мы поняли, что должны выяснить, как это происходит и будут ли эти особенности мышей наблюдаться у людей с шизофренией», — отмечает ведущий автор исследования Такео Тошикава (Takeo Yoshikawa).

Эксперименты показали, что снижение выработки Mpst усиливает преимпульсное ингибирование. Также исследователи изучили образцы мозга умерших людей с шизофренией и выяснили, что у них была выше экспрессия генов, ответственных за выработку фермента. Его содержание в мозге тоже оказалось повышенным, причем чем больше регистрировали сероводорода, тем выраженнее были симптомы шизофрении незадолго до смерти.

Получив достаточно информации, чтобы считать Mpst (и экспрессирующий его ген MPST) потенциальным биомаркером шизофрении, исследователи стали искать способ измерить его у живых людей. И повышенную экспрессию матричной (с информацией о первичной структуре ДНК) РНК гена MPST удалось обнаружить в волосяных фолликулах испытуемых.

Разумеется, не все случаи шизофрении можно связать с уровнями сероводорода в мозге, отмечают исследователи. Тем не менее, анализ волос может, по крайней мере, указать на возможное ее наличие.

Современные лекарства от шизофрении воздействуют на выработку дофамина и серотонина. Но их эффективность ограничена, а список побочных эффектов довольно обширен. Ученые надеются, что снижение уровней сероводорода в мозге больных шизофренией позволит улучшить их состояние.

Текст: Алла Салькова

neuronovosti.ru/vyyavit-shizofreniyu-po-volosam-vozmozhno

Исследователи из Института мозга Пола Аллена продолжают свою самоотверженную работу по созданию различных атласов мозга. В предпоследний день октября в журнале Nature вышла их статья, в которой сообщалось о создании нового кусочка одного из их общедоступных атласов, Allen Mouse Brain Connectivity Atlas, который посвящен связям коры и таламуса (ему у нас посвящена отдельная статья) –  так называемому кортикоталамическому коннектому.

Иерархия связей коры и таламуса, визуализированная исследователями. Сredit: Benedicte Rossi

В мозге мыши примерно 85 миллионов нейронов, в тысячу раз меньше, чем у человека. И эти нейроны образуют около 100 миллиардов синапсов друг с другом. Понятно, что пока никто не создал полный коннектом «от синапса до синапса», однако основные магистральные связи уже в основном установлены. Новая работа погружается на уровень глубже, так называемый мезо-коннектом, который пытается установить связи на уровне основных типов нейронов.

На этой анимации вы видите аксоны пяти различных типов нейронов, расположенных в кортикальных слоях. Каждый тип нейрона маркирован своим цветом

Авторы применили хорошо известный метод с использованием так называемой Cre-рекомбиназы для того, чтобы маркировать разные типы нейронов и обнаружили целую иерархию различных нейронных проекций на уровне «кора-кора» (кортико-кортикальные связи),  «таламус-кора» (таламокортикальные проекции) и «кора-таламус».  Впрочем, поначалу в данных просматривался один хаос.

 «То, что получилось из этих данных, выглядело большим беспорядком связей, и на первый взгляд казалось, что все связано со всем, — сказала Джулия Харрис, одна из ведущих авторов исследования. — Главный вопрос для нас был, какой можно найти смысл в этих моделях? Есть ли в этом какая-то логика?»

Используя вычислительный подход, исследователи обнаружили, что различные участки коры головного мозга и таламуса могут быть связаны особой иерархией, во многом похожей на организационную структуру крупной компании. Части коры, которые специализируются на информации, собираемой нашими органы чувств, такими как зрение и обоняние, находятся на нижних ступенях, а области, которые обрабатывают более сложную информацию — например, воспоминание, вызванное знакомым запахом — расположены наверху. Связи направленны как вверх, так и вниз по организационной диаграмме мозга, но связи, направленные вверх, отличаются от тех, которые направлены вниз. Исследователи также обнаружили, что не все связи соблюдают эти иерархические законы, и смысл этого тоже предстоит понять.

Кстати, есть намеки на то, что человеческая кора и ее связи с таламусом используют похожую самую организационную систему. По крайней мере, одна старая работа, Дэвида ван Эссена, проведенная еще в 1991 году, показала аналогичную иерархию в зрительных областях коры приматов.

Напомним, что алленовский атлас — не единственный атлас таламуса в мире. В 2018 году ученые баскского Центра по изучению мозга и языка совестно с исследователями Университетского колледжа Лондона и Университета Кастилии-Ла-Манча создали атлас таламуса, по которому можно распознать расположение его ядер, а также установить нарушения в работе его структуры.

Текст: Алексей Паевский

neuronovosti.ru/naturesci158-cortico-thalamic

На ежегодной конференции Society for Neuroscience-2019 в Чикаго исследователи из Мичиганского университета представили пока еще не опубликованные результаты своей работы, в ходе которой оценивали мозговую активность у одного человека, выполняющего несколько задач. Они пришли к выводу, что подобная оценка позволяет создать более достоверную функциональную карту мозга, чем усреднение мозговой активности нескольких людей, выполняющих одно и то же действие.

Обычно, чтобы построить карту мозговой активности во время выполнения какого-нибудь действия, исследователи просят разных испытуемых выполнить задание и визуализируют работу мозга. Затем полученные от ряда участников эксперимента изображения сопоставляются и усредняются.

Но мозг каждого человека сугубо индивидуален – от размера до стратегий решения и выполнения задач. Исследователи посчитали, что полученные таким образом изображения могут быть не совсем корректными, а то и вовсе неверными.

Для того, чтобы проверить свою гипотезу, они использовали фМРТ-сканы, доступные в рамках проекта «Коннектом человека», от 40 участников. Каждый из испытуемых выполнял несколько разных ментальных задач. Поскольку выполнение одной задачи активирует один и тот же нейронный контур, а разные задачи могут иметь перекрывающиеся участки таких цепей, ученым удалось построить суммарные карты активности мозга для каждого типа заданий.

Они обнаружили, что такие карты мозговой активности, полученные от одного человека, больше похожи друг на друга, чем усредненные карты мозга, скомпилированные из изображений от всех 40 участников, выполняющих одну и ту же задачу.

Представленные результаты доказывают, что большая выборка – не всегда залог достоверной статистики в исследовании. Похоже, теперь многим исследователям в области нейронаук будет необходимо пересмотреть стратегии разработки дизайна своих исследований, построенных на функциональной магнитно-резонансной томографии.

Текст: Дарья Тюльганова

neuronovosti.ru/sfn2019-new-fmri

Почему мы получаем удовольствие от музыки, и кто виноват, если мы к ней равнодушны? Группа исследователей изучила, какие нейронные механизмы отвечают за любовь к музыке, и что «не так» у тех, кто к ней безразличен. Результаты работы опубликованы в PNAS.

Исследователи из Барселонского университета совместно с канадскими учёными отобрали 45 здоровых студентов с разной восприимчивостью к музыкальным композициям. Их разделили на 3 группы – по восемь женщин и 7 мужчин в каждой. В первую группу вошли особые любители музыки, во вторую – то, кто обычно испытывает среднее удовольствие. А в третью попали студенты с музыкальной ангедонией – те, кому она безразлична.

Каждый участник послушал 16 музыкальных отрывков. В это время учёные оценивали активность различных зон головного мозга при помощи функциональной МРТ.

Что же получилось? Учёные выяснили, что у студентов с музыкальной ангедонией активность в прилежащем ядре головного мозга ниже, чем в двух других группах. Именно эта область отвечает за чувство удовольствия. Но это не значило, что студенты третьей группы вообще ничему не могут радоваться. Так что пришлось разбираться дальше.

В ходе работы исследователи всё-таки выяснили основные причины такого равнодушия. У студентов с музыкальной ангедонией ослаблены функциональные связи между зоной правого полушария, ответственного за восприятие звуков, и вентральным стриатумом, который отвечает за эмоциональную реакцию на раздражитель. Потому участники из этой группы безразличны к музыке, но не апатичны к другим радостям.

Так что авторы подтвердили, что удовольствие от музыки – это взаимодействие слуховой коры и мезолимбической системы. В дальнейшем такие эксперименты помогут понять, как человек научился получать удовольствие от музыки в процессе эволюции.

Текст: Любовь Пушкарская

neuronovosti.ru/music