Znajdź zawartość

Mutacje genetyczne, które mają miejsce w niedrobnokomórkowych rakach płuc mogą prowadzić do rozwoju guza poprzez zakłócanie komórkom odbioru normalnych sygnałów wzrostu. Uczeni z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco (UCSF) mówią, że ich odkrycie może być istotne dla zrozumienia sposobu rozwoju wielu nowotworów oraz może przyczynić się do opracowania metod ich skutecznego zwalczania. Zdrowe komórki polegają na ścieżce sygnałowej Ras/MAPK, która służy im do interpretowania zewnętrznych danych służących prawidłowemu wzrostowi, podziałowi i migracji. Jeśli jednak dojdzie do zakłóceń w przekazywaniu sygnałów komórki mogą rozpocząć niekontrolowany wzrost oraz agresywną inwazję w różne części organizmu. Tego typu mutacje znajdowane są w większości nowotworów. A to daje nadzieję, że odpowiednie potraktowanie szlaku sygnałowego Ras/MAPK pozwoli na walkę z z nimi. Podczas dziesięcioleci badań naukowcy doszli do wniosku, że nowotwory napędzane błędami w Ras/MAPK pojawiają się, gdy jeden lub więcej komponentów tego szlaku sygnałowego „zatnie się” na sygnale nakazującym wzrost. Opracowano różne metody, które miałyby wyłączyć taki zacięty włącznik, jednak większość z tych metod nie przeszła testów klinicznych. Naukowcy z UCSF opracowali nową technikę kontroli Ras/MAPK i dokonali zadziwiającego odkrycia na temat tego szlaku sygnałowego. Ta nowa technika to instrument diagnostyczny, który podłączamy do chorej komórki, stymulujemy ją i otrzymujemy z niej dane oraz obserwujemy jej reakcję. W ten sposób natrafiliśmy na komórki nowotworowe, które nieprawidłowo przetwarzają sygnały, przez co rozprzestrzeniają się, w odpowiedzi na sygnały, które normalnie są filtrowane i zatrzymywane, mówi jeden z autorów badan, doktor Wendell Lim. Szlak sygnałowy Ras/MAPK jest złożony, jednak można go w uproszczeniu postrzegać jako łańcuch czterech białek – Ras, Raf, Mek oraz Erk (MAPK). Ras znajduje się w błonie komórkowej i jako pierwsze odbiera sygnał. Przekazuje go do Raf i Mek, które sygnał przetwarzają oraz wzmacniają i przekazują do MAPK. Stamtąd sygnał trafia do jądra komórkowego, w którym uruchamia odpowiednie programy genetyczne. Dotychczas słabo rozumiano, jak czas przekazywania sygnałów wpływa na zachowanie komórki. W San Francisco powstało specjalne narzędzie optogenetyczne, OptoSOS, które za pomocą precyzyjnie dobranych impulsów światła uruchamia Ras. OptoSOS zostało zaimplementowane w wielu różnych liniach komórek zdrowych i nowotworowych, a naukowcy badali, jak zmienia się zachowanie komórek w odpowiedzi na różne wzorce czasowe aktywowania Ras. Okazało się, że zdrowe komórki selektywnie reagują na długotrwałe sygnały wzrostu, ignorując sygnały krótkotrwałe, które były włączane i wyłączane. Najprawdopodobniej takie krótkotrwałe sygnały są przez te komórki uznawane za szum tła i ignorowane. Tymczasem niektóre linie komórek niedrobnokomórkowych raków płuc błędnie interpretowały te krótkotrwałe sygnały jako sygnały silne i długotrwałe, co prowadziło do ich gwałtownego wzrostu i tworzenia się guza. Specjaliści zajmujący się badaniem nowotworów spodziewają się, że szlak sygnałowy jest ciągle włączony i pracuje na najwyższych obrotach. Nasze eksperymenty pokazały, że istnieje też druga możliwość, gdzie zmutowane komórki wciąż odbierają zmienne sygnały zewnętrzne, ale nieprawidłowo na nie reagują, stwierdza doktor Jared Toettcher z Princeton University. Wydaje się, że za nieprawidłową interpretację sygnałów odpowiada pewna specyficzna mutacja proteiny B-Raf, która zakłóca timing sygnałów w ten sposób, że krótkie impulsy zlewają się w długie. Gdy podczas eksperymentów aktywowano Ras krótkimi impulsami z OptoSOS proteina MAPK włączała się i wyłączała po 2 minutach. Jednak w komórkach ze zmutowaną B-Ras po stymulacji przez OptoSOS MAPK była aktywna aż przez 20 minut. Dalsze eksperymenty wykazały, że tak długotrwała aktywność MAPK była związana ze wzrostem i proliferacją komórek. Okazało się również, że niektóre leki przeciwnowotworowe, których zadaniem jest wyłączenie nadaktywnych komponentów szlaku Ras/MAPK mogą zakłócać sygnały tak, jak zakłóca je zmutowana B-Raf. Szczególnie silne niepożądane działanie zauważono w przypadku środków wemurafenib oraz SB590885 należących do grupy wysoce selektywnych inhibitorów kinazy seroninowo-treoninowej BRAF. Leki te, jak się okazało, spowalniają wyłączenie aktywności szlaku Ras/MAPK, co pozwala zrozumieć, dlaczego przyjmowanie tych środków jest związane ze zwiększonym ryzykiem pojawienia się innych nowotworów. Te badania zwracają nam uwagę na niedoceniane dotychczas zjawisko timingu sygnałów i sugeruje, że może ono odgrywać ważną rolę w rozwoju wielu nowotworów. W przyszłości mogą powstać narzędzia diagnostyczne i terapeutyczne, które będą brały pod uwagę zakłócenia sygnałów na poziomie funkcjonalnym, których występowania nie można jednoznacznie wykryć za pomocą sekwencjonowania genomu nowotworu, co jest obecnie standardowym postępowaniem badawczym, stwierdził doktor Trever Bivona z UCSF. « powrót do artykułu

Występujące na Filipinach, Sumatrze i sąsiednich wyspach wyraki Tarsius syrichta są jedynymi naczelnymi, które posługują się czystymi ultradźwiękami. Marissa Ramsier z Uniwersytetu Stanowego Humboldta była zaskoczona, że wyraki otwierają pysk jak przy wokalizowaniu, ale nie towarzyszą temu żadne dźwięki. Badania ujawniły, że dźwięki są, tyle że niesłyszalne dla ludzi... Amerykanie umieszczali 6 dzikich osobników wewnątrz specjalnej komory dźwiękowej. Wykorzystano technologię opracowaną w ramach Programu Ssaczego Marynarki Wojennej USA, która mierzy odpowiedź pnia mózgu na bodźce słuchowe. Wyrakom podawano przez głośniki serię dźwięków zróżnicowanych pod względem częstotliwości i głośności. Wykorzystano także EEG. To, co wg zespołu, miało być ziewaniem, okazało się nawoływaniami o dominującej częstotliwości 70 kiloherców. Ustalono, że zakres słyszenia tych wyraków kończy się na 91 kilohercach. Po zakończeniu pierwszej części eksperymentu 6 wyrakom zwrócono wolność - zostały wypuszczone na wyspie Mindanao. Resztę studium przeprowadzono w naturalnych warunkach. Skoro już wiedziano, co T. syrichta słyszą, trzeba było nagrać ich komunikaty. Udało się to w przypadku 35 okazów. Dzięki temu biolodzy zauważyli, że minimalna częstotliwość sygnału wynosi 67 kiloherców. Posługiwanie się ultradźwiękami zapewnia kilka korzyści. Po pierwsze, ułatwia chowanie przed drapieżnikami i potencjalnymi ofiarami (karaczanami i świerszczami). Po drugie, pozwala na odfiltrowanie niskiego szumu tła - tropikalnej dżungli. Na czym polega wyjątkowość T. syrichta? Choć niektóre naczelne również komunikują się za pomocą ultradźwięków, nigdy nie są to czyste ultradźwięki. Odkryliśmy, że T. syrichta nie tylko słyszy najwyższe dźwięki ze wszystkich naczelnych, ale i generuje wokalizacje o najwyższej udokumentowanej w tej grupie zwierząt częstotliwości. Gatunek, który wydawał się cichy, może wydawać szereg odgłosów. Nie mieliśmy o nich pojęcia, bo są dla nas niesłyszalne. Wielu moich kolegów zaobserwowało ciche otwieranie pyska przez szeroki zakres gatunków. Niewykluczone, że istnieje cały zestaw sygnałów czekających na usłyszenie - ekscytuje się Ramsier. Antropolog podkreśla, że 4-letnie badania jej ekipy ujawniły, że nawet blisko spokrewnione naczelne bardzo różnią się pod względem wrażliwości słuchowej. Zależy to najprawdopodobniej od diety, habitatu, presji ze strony drapieżników i współzawodnictwa.

Pewne zapylane przez nietoperze pnącze wytwarza liście, które wyjątkowo skutecznie odbijają wysłane przez latające ssaki sygnały echolokacyjne. Naukowcy zauważyli, że w porównaniu do Marcgravia evenia pozbawionych przypominających wymyślny abażur liści, kompletna roślina jest lokalizowana aż 2-krotnie szybciej. Studium naukowców z Uniwersytetu Bristolskiego, a także Uniwersytetów w Erlangen i Ulm ukazało się właśnie w prestiżowym piśmie Science. O ile wiadomo, że rośliny korzystające z usług zapylaczy polegających głównie na wzroku wykształciły barwne kwiatów, o tyle rzadko sprawdzano, czy rośliny współpracujące przy zapylaniu i rozprowadzaniu nasion z nietoperzami bazującymi na echolokacji wytworzyły analogiczne do kwiatów sygnały echoakustyczne. U występujących na Kubie M. evenia wklęsłe liście są zawieszone tuż pod kwiatostanem. Niemiecko-brytyjski zespół stwierdził, że stanowią one rodzaj radiolatarni nawigacyjnej, ponieważ odsyłają silny, wielokierunkowy sygnał z łatwo rozpoznawalną, niezmienną sygnaturą akustyczną. Naukowcy wytrenowali jęzorniki ryjówkowate (Glossophaga soricina), by wyszukiwały pojedynczy karmnik ukryty wśród sztucznego listowia. Zmieniano ustawienie karmnika, mierząc czas potrzebny do jego odnalezienia. Czasem karmnik występował sam, czasem doczepiano do niego replikę standardowej blaszki liściowej, a czasem replikę liścia M. evenia. Każdy z wariantów karmnika testowano po jednym razie w 64 różnych ustawieniach z tłem w postaci sztucznych liści. Okazało się, że jęzorniki najdłużej szukały karmników niesparowanych z żadnym liściem. Czas poszukiwań ulegał nieznacznemu skróceniu, gdy do karmnika dodawano standardową blaszkę liściową. Zespół zauważył, że wykorzystanie wklęsłego liścia skracało czas dotarcia do jedzenia mniej więcej o połowę. Mimo że nietypowy kształt i ustawienie liści echolokacyjnych zmniejszają powierzchnię fotosyntetyczną, w porównaniu do blaszki liściowej o podobnych wymiarach, biolodzy sądzą, że koszty są niwelowane przez wzrost liczby przyciąganych zapylaczy. Dzięki tego rodzaju radiolatarni nietoperze skuteczniej wyszukują nektar, a pnącza zapewniają sobie stały dopływ zapylaczy. Dr Marc Holderied z Uniwersytetu Bristolskiego podkreśla, że to korzystna dla obu stron współpraca, ponieważ by zaspokoić swoje potrzeby metaboliczne, nietoperze muszą odwiedzić setki kwiatów, a pnącza M. evenia są tak rzadkie, że potrzebują jak najbardziej mobilnych zapylaczy.

Kupowanie na pokaz jest u mężczyzn napędzane chęcią przeżycia przelotnego romansu. Choć ta strategia działa na kobiety, jednocześnie potrafią one przejrzeć ukryte motywy działania właściciela luksusowych towarów. Zespół psychologów z Rice University, University of Texas-San Antonio (UTSA) i University of Minnesota przeprowadził serię eksperymentów. Wyniki zebrano w artykule pt. "Pawie, porsche i Thorstein Veblen: konsumpcja na pokaz jako system sygnalizacji seksualnej", który ukazał się w piśmie Journal of Personality and Social Psychology. Badania przeprowadzono na ok. 1000 osobach. Badanie sugeruje, że produkty na pokaz, takie jak porsche, mogą u niektórych mężczyzn spełniać tę samą funkcję, co wspaniałe pióra pawia - podkreśla prof. Jill Sundie z UTSA. Paw rozkłada przed potencjalną partnerką ogon, a mężczyzna demonstruje rzucające się w oczy produkty. Nie wszyscy mężczyźni wybierają tę strategię, zachowują się tak panowie zainteresowani krótkotrwałymi związkami seksualnymi. Naukowcy stwierdzili, że dla kobiet mężczyźni nabywający rzucające się w oczy towary luksusowe są bardziej atrakcyjni od mężczyzn kupujących produkt nieluksusowy, ale tylko jako kandydaci do umówienia się na randkę, a nie w roli partnera do poślubienia. Panie wnioskowały z bijących po oczach wydatków, że mężczyźni ci są zainteresowani wyłącznie przelotnym seksem. Kiedy kobiety zastanawiały się nad długoterminowym związkiem, posiadanie sportowego samochodu nie zapewniało korzyści, w porównaniu do posiadania samochodu ekonomicznego. Ludzie sądzą, że możność pochwalenia się rzucającymi się w oczy rzeczami zwiększa ich atrakcyjność jako partnerów w związku, ale w rzeczywistości wielu mężczyzn wysyła kobietom niewłaściwe komunikaty - tłumaczy prof. Daniel Beal z Rice University. Oczywiście kobiety także wydają masę pieniędzy na drogie rzeczy, ale inaczej niż u mężczyzn przewidywanie romansu nie wyzwala u nich rzucających się w oczy zakupów. Obie płcie zachowują się więc podobnie, ale tylko z pozoru, bo kierują nimi zupełnie inne motywy.

Rytm gamma, który powstaje m.in. w krytycznym dla uczenia się i zapamiętywania hipokampie, staje się silniejszy, gdy ciało szybciej się porusza, czyli np. podczas biegu. Prof. Mayank Mehta z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles zastosował specjalne mikroelektrody, które pozwalały na monitorowanie fal gamma. Okazało się, że rytm gamma stawał się silniejszy, gdy wzrastała prędkość biegu. Naukowcy mają nadzieję, że dzięki temu odkryciu uda się przybliżyć do zrozumienia funkcji mózgu niezbędnych do uczenia i nawigowania. Wyniki eksperymentu opisano w artykule, który ukazał się w piśmie PLoS ONE. Hipokamp szybko utrwala fakty związane z doświadczeniami. Podczas snu te czasowe wspomnienia ulegają konsolidacji i są przenoszone do innych części mózgu, gdzie będą przechowywane. Neurony w hipokampie utrwalają też dane związane z położeniem w przestrzeni. Amerykanie porównują mózg do orkiestry. Rytm gamma to grające stale skrzypce, naznaczone neuronalnymi impulsami podobnymi do uderzeń perkusji - opowiada Zhiping Chen. Sygnały mózgowe to połączenie wielu rytmów i impulsów neuronów z różnych rejonów. Wyzwaniem jest odniesienie języka mózgu do zachowania. Prawa biofizyczne rządzące pojedynczym neuronem są dość dobrze znane. Nie wiemy natomiast, jak miliardy neuronów ze sobą oddziałują i tworzą umysł - dodaje Mehta. Chen podkreśla, że hipokamp jest niezbędny dla nawigowania w przestrzeni. Komórki hipokampa kodują informacje o pozycji, jednak nie wystarczy wiedzieć, gdzie jesteśmy, trzeba jeszcze mieć świadomość, jak szybko idziemy. Doszliśmy więc do wniosku, że dane nt. prędkości koduje odrębny sygnał mózgowy - wyjaśnia Chen. Podczas eksperymentu mierzono sygnały setek mysich neuronów. Do mikroelektrod podłączono przewody 20-krotnie cieńsze od ludzkiego włosa. W ciągu dnia zespół zdobywał w ten sposób prawie 100 gigabajtów danych. Analiza doprowadziła do nieoczekiwanych wniosków. Okazało się bowiem, że występujący podczas uczenia rytm gamma nasilał się, gdy gryzonie zaczynały się szybciej poruszać. Co prawda rzadko natrafia się na tak klarowny związek, jednak Mehta zaznacza, że jest za wcześnie, by twierdzić, że aktywność fizyczna może wpłynąć na proces uczenia. Badania Kalifornijczyków potwierdziły za to ostatnie przypuszczenia naukowców, że fale gamma (skądinąd najszybsze z fal mózgowych) dzielą się na szybkie i wolniejsze sygnały powstające w oddzielnych częściach mózgu. Ku naszemu zaskoczeniu w miarę wzrostu prędkości sygnały stawały się coraz bardziej różne [wyodrębnione] - wyjawia Mehta. W ramach studium Mehta i Chen współpracowali ze specjalistami z Florydzkiego Instytutu Maxa Plancka oraz Instytutu Badań Medycznych Maxa Plancka w Heidelbergu.

Specjaliści z Królewskiego College'u Londyńskiego i Uniwersytetu w Osace zidentyfikowali specyficzne komórki szpiku, które mogą się przekształcać w komórki skóry, by naprawić uszkodzenia tkanki (Proceedings of the National Academy of Sciences). Głębsze zrozumienie procesów naprawczych skóry może, wg naukowców, zrewolucjonizować podejście do leczenia ran, w tym ran chronicznych, np. owrzodzeń nóg, oparzeń czy odleżyn. Rodzi to również nadzieję dla chorych z genetycznymi chorobami skóry, np. pęcherzowym oddzielaniem się naskórka. Już wcześniej podejrzewano, że szpik kostny może odgrywać pewną rolę w gojeniu ran skóry, ale dotąd nikt nie wiedział, jakie komórki szpiku biorą udział w tym procesie, co go uruchamia i jak kluczowe komórki trafiają do uszkodzonego rejonu skóry. Japońsko-brytyjski zespół prowadził eksperymenty na myszach. Porównywano zjawiska zachodzące przy gojeniu z wykorzystaniem przeszczepu skórnego oraz ran bez przeszczepionej skóry. Ustalono, że w tym drugim przypadku bardzo niewiele komórek szpiku przemieszczało się do rany, przez co w niewielkim stopniu przyczyniały się one do gojenia naskórkowego. Kiedy jednak gryzoniom przeszczepiono skórę, do przeszczepu przemieszczała się znacznie większa liczba specyficznych szpikopochodnych komórek. Ich zadanie polegało na przyspieszeniu gojenia i stworzeniu nowej skóry. Badacze wykazali, że ok. 1:450 komórek szpiku ma zdolność do przekształcenia się w komórki skóry i regeneracji skóry. Zwierzętom z pierwszej grupy przeszczepiano skórę pełnej grubości od myszy typu dzikiego. Poza tym przechodziły one transplantację szpiku kostnego od osobników z wszczepionym genem odpowiedzialnym za produkcję zielonego białka fluorescencyjnego (GFP). Co wyzwala cały ciąg zdarzeń? Uszkodzone komórki skóry wytwarzają sygnalizujące dystres białko HMGB1. Może ono mobilizować komórki ze szpiku i kierować je do miejsca, gdzie są potrzebne. We krwi myszy z przeszczepioną skórą jest więcej HMGB1. Zespół podkreśla, że w świetle uzyskanych wyników przeszczep jawi się nie tyle jako zwykłe pokrycie dla rany, ale raczej jako bioreaktor uruchamiający regenerację skóry.

Badacze z Uniwersytetu w Edynburgu odkryli białko, które odpowiada za podtrzymywanie dobrego stanu zdrowia oraz funkcji odcinka aksonu odpowiadającego za bezproblemowe wysyłanie sygnałów elektrycznych. Zespół podkreśla, że dzięki "wytropieniu" białka Nfasc186 będzie można lepiej zrozumieć wiele chorób neurodegeneracyjnych, w tym stwardnienie rozsiane lub demencję, a także padaczkę czy udar. W każdym z tych przypadków przesyłanie impulsów elektrycznych w obrębie układu nerwowego ulega zaburzeniu, a niezdolność prawidłowego kontrolowania ruchów może prowadzić do degeneracji mięśni. Choć aksony osiągają niekiedy imponującą długość 1 metra, za jego najważniejszą część uznaje się nieprzewyższający rozmiarami średnicy ludzkiego włosa segment początkowy aksonu, zwany też segmentem inicjującym (ang. axon initial segment, AIS). Znajduje się on tuż za wzgórkiem aksonu, w którym generowany jest potencjał czynnościowy. Szkoccy akademicy ustalili, że AIS oraz zgromadzone w jego obrębie białko odpowiadają za to, że impuls ma odpowiednie właściwości do przekazania żądanej wiadomości. W każdym momencie dziesiątki tysięcy impulsów elektrycznych przekazują informacje między neuronami naszych mózgów. Zidentyfikowanie białek, które są krytyczne dla zainicjowania potencjałów czynnościowych, może pomóc ujawnić zawiłości funkcjonowania mózgu oraz ścieżki jego ewolucji – uważa dr Matthew Nolan.

Dotąd sądzono, że dendryty przewodzą sygnał do ciała komórki (stanowią wejście), a aksony wyprowadzają sygnał na zewnątrz (są wyjściem). Okazuje się, że to nie do końca prawda, bo aksony mogą też działać w przeciwną stronę i przewodzić sygnał do ciała neuronu. Poza tym naukowcy z Northwestern University wykazali, że aksony, inaczej neuryty, mogą się ze sobą porozumiewać. Przed przesłaniem sygnału w odwrotną stronę przeprowadzają własne wyliczenia – bez udziału ciała komórki czy dendrytów. To przeciwieństwo typowej komunikacji neuronalnej, gdzie akson jednego neuronu komunikuje się z dendrytem lub ciałem drugiej komórki, lecz nie z innym aksonem. Wyliczenia w aksonach zachodzą tysiące razy wolniej niż w dendrytach, co daje neuronom szansę na przetworzenie istotnych danych w dendrytach, a mniej palących kwestii w aksonach. Odkryliśmy wiele zjawisk fundamentalnych dla sposobu działania neuronów, które są sprzeczne z informacjami zamieszczonymi w podręcznikach biologii/neurologii. Sygnał może się przemieszczać z końca aksonu do ciała neuronu, podczas gdy typowo ruch odbywa się w przeciwnym kierunku. Widząc to, byliśmy zdumieni – opowiada prof. Nelson Spruston. Zespół Sprustona jako pierwszy odkrył, że pojedyncze neurony mogą wysyłać sygnały nawet przy braku elektrycznej stymulacji w obrębie ciała komórki czy dendrytów. Podobnie jak nasza pamięć krótkotrwała, komórki nerwowe czasami gromadzą i integrują bodźce przez dłuższy czas (od dziesiątych sekundy po parę minut). Po przekroczeniu pewnego progu, nawet pod nieobecność bodźca, wysyłają długie serie sygnałów – potencjałów czynnościowych. Naukowcy nazwali to zjawisko przetrwałymi wyładowaniami (ang. persistent firing). Wydaje się, że wszystko to ma miejsce właśnie w aksonie. Amerykanie stymulowali neuron przez 1-2 minuty. Kolejne bodźce aplikowano co 10 sekund. Neuron wyładowywał się w tym czasie, ale po zakończeniu stymulacji potencjały czynnościowe były nadal generowane przez minutę. To bardzo niezwykłe myśleć, że neuron może się wyładowywać stale pod nieobecność bodźca. To coś całkiem nowego, że komórka nerwowa integruje informacje przez długi czas, dłuższy od typowej, liczonej od milisekund po sekundę, prędkości operacyjnej neuronu. Opisany właśnie mechanizm działania neuronów może odgrywać ważną rolę zarówno w procesach prawidłowych, w tym pamięciowych, jak i chorobowych. Niewykluczone, że przetrwałe wyładowania neuronów hamujących przeciwdziałają stanom nadmiernego pobudzenia w mózgu, np. występującym podczas napadów padaczkowych. Jako pierwszy przetrwałe wyładowania zaobserwował student Mark Sheffield. Inni naukowcy zapewne także zwracali na nie uwagę, ale uznawali je za błąd w zapisie sygnałów. Gdy Sheffield stwierdził obecność potencjałów czynnościowych, poczekał, aż wszystko się uspokoi. Potem znów stymulował komórki nerwowe przez pewien okres, przestawał i obserwował pojawiające się dalej wyładowania. Spruston i Sheffield odkryli, że procesy pamięci komórkowej zachodzą w aksonach, a potencjał iglicowy jest generowany znacznie dalej niż można by się spodziewać (zamiast w pobliżu ciała neuronu powstaje bliżej końca aksonu). Po eksperymentach na pojedynczych neuronach, pobranych z hipokampów i kory nowej myszy, akademicy zaczęli pracować na grupach komórek nerwowych. Wtedy też zauważyli, że aksony komunikują się ze sobą. Stymulowano jeden neuron, a przetrwałe wyładowania występowały w innej niestymulowanej komórce. W komunikacji tej nie pośredniczyły ani dendryty, ani ciała komórek. W przyszłości trzeba będzie rozstrzygnąć, na jakiej zasadzie porozumiewają się aksony i czy jest to rzadkość, czy rozpowszechnione zjawisko.

Na Borneo odkryto gatunek endemicznych żab zdolnych do porozumiewania się ze sobą wyłącznie za pomocą ultradźwięków. To pierwszy raz, gdy odkryto taki sposób komunikacji u płazów. Odkrycia dokonali naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego. Jak donoszą na łamach czasopisma PLoS ONE, zwierzęta, należące do gatunku Huia cavitympanum, są w stanie wytwarzać i wykrywać fale akustyczne o częstotliwości aż do 38 kiloherców (kHz). Dla porównania, ludzie słyszą dźwięki o częstotliwości do 20 kHz, zaś nasza mowa jest przenoszona za pomocą fal z zakresu ok. 2-3 kHz. Niezwykłe płazy zaobserwowano już podczas pierwszego dnia pobytu na Borneo. Jak wspomina magistrantka Victoria Arch, ich widok był dość niezwykły: patrzysz na żabę i widzisz, że wydobywa z siebie dźwięki. Widzisz to, bo poruszają się jej worki głosowe, ale nie słyszysz żadnego dźwięku. To niesamowite. Jak wspomina młoda badaczka, odkrycie zdolności wokalnych żab było możliwe dopiero po zastosowaniu specjalistycznego sprzętu. Sekretem niezwykłych zdolności H. cavitympanum jest budowa głowy. W przeciwieństwie do niemal wszystkich pozostałych żab, błona bębenkowa ich narządu słuchu nie znajduje się na bocznej powierzchni czaszki, lecz w zagłębieniu, podobnie jak u ludzi. Żaby o podobnej, nietypowej budowie ucha odnaleziono już trzy lata temu w Chinach. Tamtejsze płazy wytwarzały jednak jednocześnie ultradźwięki oraz fale o częstotliwościach słyszalnych dla człowieka. Gatunek odkryty na Borneo jest tymczasem zdolny do emisji "czystych" ultradźwięków o niezwykle wysokiej częstotliwości. Nietypowy sposób komunikacji wynika najprawdopodobniej z licznych źródeł zakłóceń. Przedstawiciele H. cavitympanum żyją bowiem w pobliżu wartkich strumieni, których szum skutecznie tłumi dźwięki z zakresu słyszalnego dla ludzi. Wykorzystanie ultradźwięków pozwala na ominięcie tej niedogodności, choć dzieje się to kosztem ograniczonego zasięgu fal. Żaby mogą jednak wytwarzać osobno dźwięki o niższych częstotliwościach, dzięki czemu szansa na nawiązanie kontaktu z innymi przedstawicielami gatunku znacznie rośnie.

Znalezienie ukradzionego węża nie należy do łatwych zadań. W Australii udało się to dzięki zjedzonemu przez gada zagrożonemu wyginięciem torbaczowi. Zwierzę wyposażono w GPS, dzięki któremu wytropiono zarówno "posiłek", jak i jego pogromcę... Dwumetrowy pyton rombowy zaginął z centrum badawczego w pobliżu Perth niedługo po spożyciu kanguroszczura. Naukowcy i policja wychwycili sygnał wysyłany przez urządzenie i jak po nitce do kłębka trafili do domu w Heathridge. Wystarczy powiedzieć, że ci ludzie byli zszokowani, gdy nas zobaczyli. Nie mieli pojęcia, że wąż miał w żołądku przyrząd naprowadzający – opowiada sierżant Damian Ellson. Na swoje szczęście pyton upolował kanguroszczura z nadajnikiem. Został przewieziony do centrum badawczego, by tam – pod czujnym okiem specjalistów – zwymiotować zagrażającą jego życiu elektronikę. Złodzieja, 31-letniego mężczyznę, aresztowano. Śledztwo nadal trwa.

Nekroforeza to zjawisko, które występuje u owadów społecznych i polega na wynoszeniu martwych członków kolonii poza mrowisko czy termitierę. Skąd jednak mrówki wiedzą, że dany osobnik wciąż żyje? Okazuje się, iż potrafią to stwierdzić dzięki obecności dwóch związków chemicznych (Proceedings of the National Academy of Sciences). Wcześniejsze badania sugerowały, że wskazówką uruchamiającą to wrodzone zachowanie jest rozkład ciała martwych robotnic. Tymczasem Dong-Hwan Choe i zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside twierdzą, że wynoszenie rozpoczyna się w godzinę po śmierci mrówki, czyli o wiele za wcześnie, by doszło do nagromadzenia produktów rozkładu, w tym kwasów tłuszczowych. Chemiczne wskazówki uruchamiające nekroforezę są zatem obecne zawsze, ale za życia owada maskują je inne substancje, np. iridomyrmecyna. Gdy ich zabraknie, pozostali członkowie kolonii wiedzą, co robić... Amerykanie przetestowali swoją teorię, ingerując w zachowanie robotnic wobec larw. W normalnych okolicznościach są one transportowane i wnoszone z powrotem do gniazda. Entomolodzy postanowili sprawdzić, co się stanie, gdy zostaną popryskane wydzieliną chemiczną dorosłych owadów, które dopiero zginęły lub nie żyją od godziny. Kiedy larwy pokryto ekstraktami i pozostawiono na zewnątrz kolonii, ignorowano wyłącznie te, które potraktowano wyciągiem z pancerzyków niedawno zabitych owadów. Naukowcy wybrali do eksperymentów mrówki argentyńskie (Linepithema humile), ponieważ stają się one coraz bardziej uciążliwymi szkodnikami.

Dzięki nowej technologii podłączania miniaturowych czujników, po raz pierwszy stało się możliwe jednoczesne zarejestrowanie sygnałów z różnych części komórki. Technologia ta umożliwi zbadanie, w jaki sposób funkcjonują i komunikują się ze sobą np. komórki serca czy mózgu. Charles Lieber i jego koledzy z Uniwersytetu Harvarda wykorzystali tranzystor polowy z nanokabli (NWFET - nanowire field effect transistor), który składa się z nanokabla o średnicy 20 nanometrów umieszczonego na dwutlenku krzemu i połączonego z z elektrodami. Na tym samym podłożu można umieścić wiele kabli, dzięki czemu możliwe jest rejestrowanie wielu sygnałów. Dotychczas jednak nie udało się NWFET zastosować w badaniu komórek, gdyż nie istniała metoda umożliwiająca wymuszenia na komórkach by rosły w precyzyjnie dobranym miejscu tak, żeby można było mierzyć sygnały. Naukowcy z Harvarda najpierw wyhodowali komórki na podłożu z przezroczystego polimeru, a następnie przenieśli je na macierz tak, że każda komórka miała kontakt z 10 nanokablami. To z kolei umożliwiło jednoczesny pomiar sygnałów z różnych części komórki oraz z różnych części grupy komórek.

Odtwarzanie uszkodzonych fragmentów mózgu z wykorzystaniem komórek macierzystych może być trudniejsze, niż sądzono - twierdzą badacze z MIT. Dowiedli oni, że rozwijające się wówczas neurony zaczynają otrzymywać sygnały znacznie wcześniej, niż są w stanie wysyłać własne. Regeneracja tkanek z wykorzystaniem własnych komórek macierzystych pacjenta od dłuższego czasu była postrzegana jako możliwa metoda leczenia wielu schorzeń. W przypadku układu nerwowego terapia taka może być jednak znacznie utrudniona. Okazuje się bowiem, że integracja nowych komórek z istniejącą tkanką może zaburzać przepływ informacji w obrębie odtwarzanych fragmentów mózgu. Carlos E. Lois, jeden z autorów odkrycia, porównuje rozbudowę uszkodzonego układu nerwowego do podłączania nowych komponentów do uruchomionego komputera: najprawdopodobniej oprogramowanie tego komputera zawiesi się z powodu nagłego dodania nowego sprzętu. Niestety, w przeciwieństwie do urządzeń elektronicznych całkowite wyłączenie mózgu nie jest możliwe, co znacznie utrudnia przeprowadzenie leczenia. Mózg dorosłego człowieka wytwarza nowe neurony najprawdopodobniej tylko w dwóch miejscach. Są to: opuszka węchowa, związana z przewodnictwem bodźców zapachowych, oraz hipokamp - element odpowiedzialny za pamięć. Bardzo prawdopodobne, że zrozumienie ich fizjologii pozwoli na skuteczne i bezpieczne dodawanie nowych komórek nerwowych do istniejących sieci. W swoich badaniach Lois był wspierany przez dr. Wolfganga Kelscha oraz magistrantkę Chia-Wei Lin. Naukowcy zaobserwowali, ze powstające z komórek macierzystych neurony rozwijają się w "niewygodny" z punktu widzenia terapii sposób: elementy odpowiedzialne za odbieranie informacji powstają w nich znacznie wcześniej, niż te umożliwiające wysyłanie własnych impulsów. Co więcej, gdy zdolność do nadawania sygnałów zostanie już wypracowana, rozsyłane porcje informacji początkowo nie są "dostrojone" do potrzeb otaczających neuronów. Powoduje to zakłócenie przepływu impulsów w obrębie danego fragmentu mózgu. Autorzy publikacji twierdzą, że dokonane odkrycie wskazuje kierunek badań koniecznych dla ulepszenia metod terapeutycznej regeneracji układu nerwowego. Zdaniem Loisa, badania sugerują, że jakiekolwiek próby zastępowania [brakujących] neuronów z wykorzystaniem komórek macierzystych będzie najprawdopodobniej wymagało rozwiązania problemu związanego z faktem, iż podczas "okresu dostosowania" połączenia tworzone przez nowe neurony zaburzają funkcjonowanie dotychczasowych neuronów. Wygląda więc na to, że naukowcy pracujący nad tą niezwykle obiecującą techniką napotkali kolejne ciężkie wyzwanie. Miejmy nadzieję, że uda im się rozwiązać ten problem w możliwie krótkim czasie.

Naukowcy udowodnili, że możliwe jest przesyłanie impulsów z mózgu bezpośrednio do kończyn, z pominięciem kręgosłupa. To nadzieja dla osób, które po urazach kręgosłupa nie są w stanie poruszać kończynami. Uczeni z University of Washington użyli swojego "interfejsu mózgowo-maszynowego" na tymczasowo sparaliżowanej małpie. Urządzenie, wielkości telefonu komórkowego, interpretuje sygnały z mózgu i zamienia je na sygnały elektryczne, pobudzające mięśnie rąk. Wykazano, że po założeniu blokady na kręgosłup zwierzęcia i wykonaniu połączenia pomiędzy mózgiem a ramionami, małpa była w stanie kurczyć mięśnie. To pierwszy krok w kierunku bardziej skomplikowanych ruchów, jak chwytanie kubka czy naciskanie guzika. Główny autor badań, doktor Chet Moritz, uważa że uda się tak przystosować jego urządzenie, by w przyszłości sparaliżowani odzyskali władzę w kończynach. Przy okazji odkryto, że małpy są w stanie nauczyć każdą z komórek nerwowych kory motorycznej by zawiadowała ruchem mięśni. Nie muszą być to te komórki, które zwykle za to odpowiadają. Minie prawdopodobnie kilkadziesiąt lat, zanim podobne techniki trafią do powszechnego użytku. Urządzenie zostało przetestowane na zwierzęciu, które w rzeczywistości nie miało uszkodzonego kręgosłupa. Nie wiadomo też, czy sprawdzi się ono u człowieka. Ponadto działa ono tylko w jedną stronę, od mózgu do kończyny. Do prawidłowego ruchu konieczna jest informacja zwrotna do mózgu.

Powiedzenie komuś, kto się nam podoba, czegoś w rodzaju "Naprawdę cię lubię" sprawia, że i my wydajemy się mu się bardziej atrakcyjni. Podobnie działa nawiązywanie kontaktu wzrokowego i uśmiechanie się (Psychological Science). Dr Ben Jones z Aberdeen University zbadał grupę 230 kobiet i mężczyzn. Z eksperymentów jego zespołu wynika, że sygnały społeczne, które wskazują, jak bardzo inni nas pożądają, są kluczowe dla siły przyciągania do nich. Psycholog argumentuje, że jego odkrycia pozwolą singlom lepiej pokierować swoim życiem uczuciowym. Zwracając uwagę na wymieniane przez Brytyjczyków wskazówki, nie będą tracić czasu na nawiązanie kontaktu z kimś, kto w oczywisty sposób nie jest nimi zainteresowany. Łączne uwzględnianie danych na temat czyjejś atrakcyjności fizycznej z informacjami dotyczącymi jego bądź jej zainteresowania nami to sposób na skuteczne "ulokowanie" wysiłków społecznych. Podczas eksperymentu ochotników proszono o przyjrzenie się kartom przedstawiającym twarze o różnym wyrazie: pozwalające na nawiązanie kontaktu wzrokowego lub niedające takiej możliwości oraz uśmiechające się bądź nie. Potem należało ocenić, jak bardzo były one atrakcyjne. Preferencja dla twarzy atrakcyjnych była dużo silniejsza, gdy podczas oglądania uśmiechały się do badanych albo na nich spoglądały. Dr Lynda Boothroyd, psycholog z Uniwersytetu w Durham, wyjaśnia, że ludzie lubią, gdy osoby atrakcyjne odnoszą się do nich pozytywnie. Poza tym starają się nie zadawać z kimś niedopasowanym do ich własnego poziomu atrakcyjności. Być może jednym ze sposobów zdobycia wiedzy na temat własnej atrakcyjności jest to, jak inni się wobec nas zachowują.

W jaki sposób umysł radzi sobie z określaniem czasu zbyt krótkiego, by go zarejestrować? Naukowcy twierdzą, że odkryli mózgowy stoper, a zatem i klucz do wielu zaburzeń z dysleksją włącznie. Mózg ciągle ocenia interwały czasowe tak niewielkie, że musi to czynić na poziomie nieświadomym. Badaczy stale nurtowało pytanie: jak mu się to udaje... Gdy np. kogoś słuchamy, stale "obliczamy", kiedy kończy się jedno słowo, a zaczyna drugie. Podczas chodzenia natomiast nasza koordynacja bazuje na zdolności do ciągłego czasowania ruchu stóp. Niektórym badaczom nie podobał się pomysł, że w mózgu znajduje się wewnętrzny zegar, zbudowany z regularnie pulsujących komórek, który odmierza króciutkie interwały czasowe. Dean Buonomano z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles wyjaśnia, że gdyby naprawdę tak było, dysponowalibyśmy wysoce obiektywnym narzędziem pomiarowym. Kiedy jednak ktoś prosi nas o porównanie "mgnień oka" różnej długości, mamy z tym problem. Nie wiemy, ile to jest milisekunda. W swoim eksperymencie Buonomano i zespół wykazali, jak łatwo wpłynąć na ludzkie postrzeganie bardzo krótkich czasów. Zadaniem wolontariuszy była ocena czasu upływającego między dwoma dźwiękami. Zmieniała się ona w zależności od momentu wystąpienia poprzedzającego bodźca rozpraszającego. W trzech użytych zestawach bodziec ten prezentowano na 50, 150 lub 200 milisekund przed właściwą parą dźwięków. Według Buonomano, mózg nie dawałby się tak łatwo wprowadzić w błąd, gdyby mógł odnieść czasowanie tonów do wskazań wewnętrznego zegara. Zamiast tego sądzi, że opiera się on raczej na wskazówkach zewnętrznych. Ocenia czas potrzebny do przepływu sygnału przez nerwy z jednej swojej części do drugiej. Naukowiec porównuje to do wrzucania po sobie do jeziora dwóch kamyków i oceny upływającego czasu na postawie momentu, kiedy wytworzona podczas upadku fala osiągnie określony z góry punkt. Jeśli jednak w międzyczasie do wody wpadnie jeszcze jeden przedmiot, zakłóci to rozchodzenie się fal. Pojedynczy dźwięk generuje w mózgu serię impulsów. Buonomano uważa, że pierwszy dźwięk w 3-częściowej sekwencji zakłóca rozchodzenie się sygnałów wytworzonych przez następującą po nim właściwą parę. Nieświadome odmierzanie milisekund jest bardzo ważne dla wielu czynności, m.in. rozumienia języka. Jeśli proces ten nie przebiega prawidłowo, pojawiają się rozmaite zaburzenia, np. dysleksja, która dotyczy zarówno mowy, jak i pisania. Catalin Buhusi z Medical University of South Carolina w Charleston sądzi, że człowiek dysponuje wewnętrznym zegarem. Używa go jednak do oceny dłuższych okresów, np. minut czy godzin. Badacz wskazuje przy tym na grupy neuronów (np. w prążkowiu), które stale się aktywują, generując mniej więcej 5 impulsów na sekundę. Nasz mózg wyewoluował w taki sposób, by radzić sobie z czasem ujmowanym w różnych skalach.

Kołysanie biodrami w czasie chodzenia nie jest zamaskowanym sygnałem wysłanym przez kobietę, by zasygnalizować gotowość do rozmnażania. Naukowcy z Queen's University doszli do takiego wniosku po przebadaniu sposobu chodzenia wolontariuszek i porównaniu go z poziomem hormonów płciowych w ślinie. Okazało się, że seksownie kołyszące biodrami panie były w rzeczywistości w fazie cyklu najdalszej od owulacji. Czemu więc służy taki zabieg? Meghan Provost sądzi, że kobiety symulują płodność, by zawczasu odrzucić nieodpowiednich partnerów (Archives of Sexual Behavior). Provost analizowała chód ochotniczek. Następnie nagranie pokazywano 40 mężczyznom, którzy mieli ocenić atrakcyjność sposobu poruszania się danej kobiety. Uzyskane noty zsumowano z wynikami badań laboratoryjnych. Wyniki były tak zaskakujące, że zespół zdecydował się na powtórzenie eksperymentu z inną grupą mężczyzn. Najbardziej płodne w danym momencie kobiety w mniejszym stopniu poruszały biodrami, trzymały też kolana bliżej siebie. Wcześniejsze studia również wykazały, że kobiety ukrywają owulację przed wszystkim mężczyznami oprócz wybranego. Zapobiega to napastowaniu w okresie szczytu płodności. Poruszanie biodrami mogłoby być zbyt oczywiste, dlatego należało postawić na subtelniejsze sygnały, które widać/czuć tylko z bliska, np. zapach czy niewielkie zmiany w wyrazie twarzy. Inni eksperci, w tym dr John Manning, zgadzają się z teorią Provost. Wg niego, subtelne oznaki owulacji sprzyjają monogamii. Z ewolucyjnego punktu widzenia kobiecie zależy na wytworzeniu silnej więzi z jednym mężczyzną i niedopuszczeniu do walk samców w okresie płodności.

W eksperymentach na myszach wykazano, że dieta wysokotłuszczowa "znieczula" mózg na działanie hormonów hamujących apetyt. W ten sposób mózg staje się nieświadom otyłości ciała. Akademicy uważają, że podając ludziom leki pomagające mózgowi ponownie reagować na leptynę, będzie można w przyszłości leczyć otyłość. U zwierząt, a więc i u ludzi, komórki tłuszczowe wydzielają leptynę. Dostaje się ona do podwzgórza, które zawiaduje różnymi procesami fizjologicznymi, m.in. uczuciem głodu i pragnieniem. Teoretycznie powinno być tak, że gdy ciało staje się bardziej otłuszczone, uwalniania się więcej leptyny, co w efekcie doprowadza do spadku łaknienia. Michael Cowley i zespół z Oregon National Primate Research Center wykazali jednak, że nie wystarczy podanie lub samodzielne wytworzenie przez organizm hormonu, aby zwalczyć nadwagę czy otyłość. Dzieje się tak właśnie z powodu spadku wrażliwości mózgu na leptynę. W ramach eksperymentu identyczne genetycznie myszy podzielono na dwie grupy. Jednej podawano wysoko-, a drugiej niskokaloryczne pokarmy. Wszystkie gryzonie z drugiej grupy pozostały szczupłe, podczas gdy w drugiej część przytyła, a część nie. Nie wiadomo, dlaczego się tak stało. Następnie zwierzętom usuwano podwzgórze i badano, w jaki sposób reaguje ono na leptynę. Podwzgórza otyłych myszy nie wydzielały pod wpływem hormonu substancji hamujących apetyt. Mózgi szczupłych gryzoni (bez względu na rodzaj diety) reagowały natomiast normalnie. Podczas dalszych dociekań okazało się, że w neuronach grubych myszy gromadził się pewien związek chemiczny, a mianowicie SOCS-3. Naukowcy podejrzewają, że nie dopuszcza on do zarejestrowania w komórce sygnału wysyłanego przez leptynę. Cowley podkreśla, że badania jego zespołu powinny zmienić zapatrywania na otyłość. Społeczeństwo często uznaje ją za skutek braku silnej woli, podczas gdy ma ona podłoże biologiczne. W kolejnych eksperymentach otyłe myszy odchudzono, przestawiając je z diety wysokokalorycznej obfitującej w tłuszcze na dietę niskotłuszczową z taką samą liczbą kalorii. Neurony z ich podwzgórz zaczęły ponownie reagować na leptynę, co oznacza, że mamy do czynienia z procesem odwracalnym (Cell Metabolism).