Текст уведомления здесь

У мозга нет центрального «метронома»

Ученые из США и Голландии обнаружили, что вместо использования централизованного «ритмоводителя» различные регионы мозга по-своему справляются с задачей отсчета времени.
Добавить в закладки
Комментарии

Способность задавать ритм или отсчитывать равные промежутки времени необходима нам как в повседневной жизни, так и для выполнения специфических задач: от контроля скорости речи до исполнения музыкальных произведений и занятий спортом. До сих пор ученые не знают точно, как мозг измеряет время. Одна из наиболее распространенных теорий предполагает наличие единого «ритмоводителя», который контролирует работы всего мозга. Но поскольку далеко не для всех действий нам требуется временной отсчет, авторы новой работы предположили, что каждый отдел мозга решает эту задачу самостоятельно и только в случае необходимости.

Чтобы проверить эту гипотезу, ученые проанализировали активность мозга двух макак-резусов во время выполнения заданий, в которых животным требовалось переводить взгляд или нажимать кнопку через равные временные промежутки — 850 или 1500 миллисекунд в разных заданиях. В исследовании ученые записывали электрическую активность трех регионов: таламуса, передающего информацию от органов чувств в кору больших полушарий, дорсомедиальной префронтальной коры, которая отвечает за когнитивные процессы, и хвостатого ядра, вовлеченного в контроль движений и некоторые типы обучения.

Оказалось, что в зависимости от требуемой скорости выполнения действий нейроны масштабируют этапы своей активности: чем меньше был требуемый временной промежуток, тем быстрее нейроны были готовы действовать. Такой результат ученые получили для префронтальной коры и хвостатого ядра. В то же время в таламусе происходил несколько иной процесс: те нервные клетки, которые периодически «зажигались» и «гасли», просто изменяли скорость этих осцилляций в соответствии с заданным темпом.

Такой результат говорит о том, что, вероятнее всего, мозг не ведет постоянный и централизованный учет времени, а реализует этот процесс динамически — по необходимости и разными отделами. Для дальнейшего анализа обнаруженного феномена ученые также разработали компьютерную модель системы нейронов, которая использует ту же стратегию, которую исследователи обнаружили в мозге животных. Анализ этой модели показал еще один интересный факт: для корректной работы такого механизма необходимо, чтобы некоторые нейроны реагировали нелинейно, то есть их выходный сигнал не всегда пропорционален входному

Статья с описанием экспериментов опубликована в журнале Nature Neuroscience.

Недавно другая группа ученых также обнаружила, какие молекулярные «часики» задают ритм жизни на клеточном уровне. Подробнее об этом читайте в материале «Чердака».

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

«Детский» гормон оказался регулятором иммунитета

Хорионический гонадотропин человека, чье содержание в организме многократно повышается во время беременности, стимулирует образование интерлейкина-2 рядом Т-лимфоцитов.
Добавить в закладки
Комментарии

Российские иммунологи продемонстрировали влияние хорионического гонадотропина человека (ХГЧ) на иммунитет. Выяснилось, что этот гормон, концентрация которого в моче беременных максимальна на 7—11-й неделях, изменяет метаболизм Т-клеток, стимулируя их вырабатывать больше интерлейкина-2. Это вещество служит медиатором воспаления, запуская в тканях соответствующие реакции. Вероятное значение таких изменений работы иммунной системы — подготовка организма матери к взаимодействию с плодом, фактически чужеродным объектом.

Для выполнения экспериментов ученые взяли образцы венозной крови у 13 здоровых не беременных женщин в возрасте от 21 года до 36 лет. Из них выделили различные клетки крови, в первую очередь Т-лимфоциты, вырабатывающие определенные молекулы. Также использовали препараты хорионического гонадотропина человека и специальные активаторы Т-клеток. На ряд образцов Т-клеток воздействовали активаторами и ХГЧ в различных концентрациях.

Число разных типов Т-клеток в образцах крови после их активации и добавления хорионического гонадотропина изменилось. В частности, замедлилась пролиферация (деление) и уменьшилась доля Т-клеток памяти. Это Т-лимфоциты, хранящие информацию о чужеродных объектах, с которыми ранее взаимодействовал организм. Благодаря им реакция на однажды встреченные патогены ускоряется. И хотя доля Т-клеток памяти снизилась, они стали выделять больше интерлейкина-2. Это вещество запускает множество воспалительных процессов. Концентрация ХГЧ оказывала незначительное влияние на интенсивность описанных событий.

На «наивные» Т-клетки, еще не встречавшиеся с патогенами, хорионический гонадотропин действовал несколько по-другому. Он тоже усиливал выработку интерлейкина-2 в них, но не замедлял их пролиферацию и дифференцировку (приобретение «специализации»), а, наоборот, ускорял ее. То есть часть «наивных» Т-лимфоцитов под действием ХГЧ получала свойства Т-клеток памяти. Тем не менее активность Т-клеток памяти, образующих определенные молекулы, падала. По всей видимости, в организме матери это способствует повышению толерантности к веществам, выделяемым плодом, и позволяет не отторгать его. [ ... ]

Читать полностью

Голуби видят время как приматы

Ученые из США выяснили, что голуби воспринимают пространство и время примерно так же, как и приматы. Для голубя долгим или коротким может быть как отрезок на экране, так и время, а сам отрезок может быть и частью линии, и периодом времени.
Добавить в закладки
Комментарии

Исследования, которые ранее проводили на человеке и других приматах, показали, что их восприятие времени и пространства взаимосвязано: испытуемым кажется, что чем больше объект, тем дольше его показывают. По мнению ученых, это значит, что за восприятие времени и пространства отвечает «система общих величин», которая находится в теменной коре мозга. Ученые из Университета Айовы провели эксперимент на голубях, чтобы выяснить, существует ли такая система у птиц, ведь у них нет теменной коры.

Эксперимент проводили по той же схеме, что и в случае с приматами. Голубям показывали две линии по очереди — короткую и длинную (6 и 24 сантиметра соответственно), и голуби должны были клюнуть правильную кнопку, чтобы оценить линию как «длинную» или «короткую». Обучение подкрепляли угощением.

Затем голубей учили оценивать продолжительность времени. Птицам опять показывали линии — одинаковой длины, но разное время, от двух до восьми секунд. Голуби также должны были клюнуть кнопку, означающую, что отрезок показывали долго, либо кнопку, которая значит, что отрезок показывали недолго. Обучали птиц, давая еду за правильный ответ.

Обучив голубей, ученые стали показывать им отрезки самой разной длины и разное время — по две секунды, по три, по пять и так далее. Птицы должны были решить, какой отрезок можно уверенно назвать длинным, а какой — нет. С временем — то же самое: голуби на свой вкус определяли, какое время демонстрации линии считать длинным, а какое коротким. [ ... ]

Читать полностью

У антицитокиновой терапии нашли новый побочный эффект

Канадско-российская группа ученых обнаружила, что фактор некроза опухоли участвует в поддержании нормального кровяного давления и здоровья сердца. Подавление этого цитокина при лечении аутоиммунных заболеваний стоит рассматривать с осторожностью.
Добавить в закладки
Комментарии

Небольшие пептидные молекулы цитокинов используются для межклеточных коммуникаций. Они могут запускать воспалительный ответ и сдерживать развитие воспаления, регулировать иммунитет. Так, один из цитокинов, фактор некроза опухоли (Tumor Necrosis Factor, TNF), стимулирует воспаление и играет большую роль в защите от внутриклеточных паразитов, включая вирусы.

Нарушение в работе TNF наблюдается при целом ряде заболеваний, в том числе аутоиммунных, таких как псориаз. В этих случаях больным могут назначать антицитокиновую терапию: существуют и препараты-антагонисты TNF, блокирующие его связывание рецепторами клеток, и вещества, напрямую снижающие его количество в организме. Однако такое лечение может иметь прежде неизвестные побочные эффекты, на которые указывает новая работа биологов из Канады и России.

Ученые использовали уникальную линию лабораторных мышей, которые были модифицированы именно для того, чтобы стать подходящими модельными организмами в исследованиях TNF. Манипулируя их геномом, авторы избирательно удалили ген TNF из клеток гладкой мускулатуры животных, показав, что это ведет к снижению давления в периферических сосудах на 20%. Падение артериального давления сопровождалось увеличением пульса, так что минутный объем кровообращения повысился на 16 процентов, говорится в сообщении МГУ.

Аналогичный эффект оказывало и применение на животных этанерцепта — известного ингибитора TNF, а также прием того же препарата другими млекопитающими, включая человека. Все это позволило ученым предположить о существовании у TNF еще одной функции — регуляции кровообращения. [ ... ]

Читать полностью