Публиченко Павел Андреевич / Pavel A. Publichenko
Наука и знание - лучшее средство от бедности и недоедания
|
|
![]()
|
Нанотехнологии и интересные разработкиРоссийские ученые сделали мозг «прозрачным»Российские ученые разработали методы, которые позволяют в «прямом эфире» наблюдать, как работают клетки головного мозга в процессе обучения и запоминания новой информации. Об этом рассказал на конференции «Кикоинские чтения» в Курчатовском институте заведующий отделом системогенеза НИИ нормальной физиологии РАМН Константин Анохин.
По его словам, продвижение в этой сфере стало возможно благодаря соединению методов физики, молекулярной биологии и нейрологии. Ускоренные повторыАнохин напомнил, что в головном мозге человека находится 70 миллиардов нейронов – столько же, сколько звезд в нашей Галактике, а количество связей между ними достигает 60 триллионов. Однако за последние годы исследователи начали понимать, как «выглядят» многие процессы в мозге. Ученый рассказал об эксперименте с фиксацией электрических импульсов в мозге мыши, которую обучали проходить лабиринт в поисках пищи. Исследователи выяснили, каким образом в процессе обучения формируется нейронная сеть – как становятся активными те или иные группы клеток. Как оказалось, в состоянии покоя мозг животного в ускоренном режиме проигрывает заново те последовательности активизации нейронов, которые наблюдались, когда мышь действовала.
Клеточное разрешениеВ настоящее время нейронаука имеет достаточно мощный теоретический инструмент, который позволяет интерпретировать экспериментальные данные – это теория функциональных систем. Согласно данной теории, говорит Анохин, все действия, в частности, процессы припоминания, обучения сопровождаются формированием распределенных сетей нейронов, которые синхронизируются друг с другом за счет одновременного возбуждения. Такие сети формируются в процессе обучения и приобретения опыта, они могут модифицироваться, распадаться по мере запоминания и забывания. Однако исследование столь сложных систем в бодрствующем мозге во время когнитивных операций, требует, по словам Анохина, выполнения нескольких условий. В частности, ученым необходим способ наблюдения за отдельными нейронами. Существующие методы фиксации электрической активности мозга позволяют различать активизацию областей, в которых содержатся десятки и сотни клеток, единичный нейрон они «увидеть» не могут.
Кроме того, исследователям нужно видеть мозг в целом, и это должен быть живой, действующий мозг.
Оптика заглядывает в мозгПо словам ученого, выполнить все эти условия поможет соединение методов оптики, генетики и нейрологии – нейрооптогенетика. Анохин рассказал, что нервные импульсы не только вызывают изменения электрического потенциала на мембране нервных клеток, но и вовлекают в работу ядро клетки, активизируя определенные гены.
Он напомнил, что в биологии широко используется метод флюоресцентных меток, белков, которые могут светиться при облучении светом определенной длины волны. Биологи научились прикреплять ген, производящий флюоресцентные белки, к целевым генам, состояние которых надо отследить, а затем наблюдать, как этот ген проявляется в организме.
Для этого понадобилось сделать мозг в буквальном смысле слова прозрачным – мозг мыши помещали в препарат, имеющий тот же коэффициент преломления, как клеточная мембрана и некоторые белки, что делает мозг почти или полностью прозрачным. Кроме того, необходимо было получить данные о точной локализации активных нейронов. Для этого мозг просвечивался очень узким лазерным лучом, возбуждающим флюоресценцию в очень тонкой плоскости (около 6–10 микрон).
Мозг в «прямом эфире»Единственный недостаток описанного метода заключается в том, что наблюдается статическая картина, сказал Анонхин. Однако, добавил ученый, сейчас он и его коллеги разработали метод наблюдений живого мозга. Для этого в черепной коробке делается специальное отверстие, куда через световод подводится луч лазера, вызывающий флюоресценцию.
По его мнению, развитие подобных методов в ближайшем будущем может привести к крупным прорывам в исследовании мозга.
|
© 20082012 «Публиченко Павел Андреевич» E-mail: О сайте |