Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Jeden za wszystkich
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Gdy naukowcy z University of Chicago i Argonne National Laboratory porównali ponad 15 000 synaps u makaków i myszy, ze zdumieniem zauważyli, że neurony w korze wzrokowej makaków mają od 2 do 5 razy mniej synaps niż neurony u myszy. Różnica wynikać może prawdopodobnie z metabolicznego kosztu utrzymywania synaps. Naczelne uważane są za bardziej inteligentne od gryzoni, tymczasem okazuje się, że w neuronach myszy występuje więcej synaps.
Po dokonaniu odkrycia naukowcy zasiedli do modelowania komputerowego, które wykazało, że im bardziej rozbudowana sieć neuronów, tym mniej synaps w każdym neuronie. Tworzenie i utrzymanie synaps jest tak kosztowne, że ich liczba jest ograniczana.
David Freedman z UChicago i Narayanan Kasthuri z Argonne przyjrzeli się zarówno synapsom pobudzającym jak i hamującym. Większość wcześniejszych badań skupiała się na synapsach pobudzających. Za pomocą mikroskopu elektronowego wykonali obrazy 107 neuronów z kory wzrokowej makaków i 81 neuronów kory wzrokowej myszy. Okazało się, że w 107 neuronach makaków występuje niemal 6000 synaps, a w 81 neuronach myszy uczeni naliczyli ponad 9700 synaps. Bliższe analizy wykazały, że neurony makaków posiadają od 2 do 5 razy mniej połączeń synaps niż neurony myszy.
To zaskakujące dlatego, że zarówno w neurologii jak i wśród ogółu społeczeństwa przyjęło się założenie, że im więcej połączeń między neuronami, tym wyższa inteligencja. Ta praca jasno pokazuje, że pomimo iż w mózgach naczelnych występuje większa liczba połączeń, to jeśli policzymy je nie ogólnie, a na poziomie pojedynczych neuronów, to naczelne mają mniej synaps. Jednocześnie wiemy, że neurony naczelnych są w stanie wykonywać działania, do których neurony myszy nie są zdolne. To zaś rodzi interesujące pytania, na przykład o konsekwencje budowy większych sieci neuronowych, takich jakie widzimy u naczelnych, wyjaśnia doktor Gregg Wildenberg z Argonne.
Zawsze sądziliśmy, że zagęszczenie synaps u naczelnych będzie podobne do zagęszczenia u gryzoni, a może nawet większe, gdyż z mózgu naczelnych jest więcej miejsca i więcej neuronów. Jednak w świetle tego zaskakującego odkrycia musimy się zastanowić, dlaczego neurony naczelnych tworzą mniej połączeń niż się spodziewaliśmy. Sądzimy, że może to być skutkiem ewolucji. Być może różnica wynika z energetycznego kosztu utrzymania mózgu. Stworzyliśmy więc model sztucznej sieci neuronowej i ją trenowaliśmy, ale nałożyliśmy na nią ograniczenia narzucane przez metabolizm w prawdziwych mózgach. Chcieliśmy zobaczyć, jak wpłynie to na ilość połączeń w tworzącej się sieci, mówi Matt Rosen, który pomagał w modelowaniu komputerowym.
Stworzony model uwzględniał dwa potencjalne koszty metaboliczne. Pierwszy to koszt pojedynczego sygnału elektrycznego przesyłanego między neuronami. Jest on bardzo duży. Drugi z uwzględnionych kosztów to koszt zbudowania i utrzymania synaps.
Dzięki takiemu modelowi odkryli, że im więcej neuronów w sieci, tym większy koszt metaboliczny działania takiej sieci i tym większe ograniczenia w tworzeniu i utrzymywaniu synaps, co skutkuje ich zmniejszoną gęstością.
Masa mózgu to jedynie około 2,5% masy ciała, jednak zużywa on około 20% całej energii organizmu. To bardzo kosztowny organ. Uważa się, że większość tej energii mózg przeznacza na synapsy, zarówno na komunikację między nimi, jak i na ich budowę i utrzymanie, dodaje Wildenberg.
Niezwykłe odkrycie pomoże w przyszłych badaniach. Myślę, że wszyscy neurobiolodzy chcieliby zrozumieć, co czyni nas ludźmi. Co odróżnia nas od innych naczelnych i od myszy. Konektomika badania anatomię układu nerwowego na poziomie poszczególnych połączeń. Wcześniej nie rozumieliśmy dobrze, gdzie na tym poziomie znajdują się różnice, które mogłyby wyjaśnić ewolucję różnych rodzajów mózgu. Każdy mózg zbudowany jest z neuronów i każdy neuron łączy się i komunikuje z innymi neuronami. Jak więc ewolucja stworzyła różne mózgi? Trzeba przebadać wiele różnych gatunków, by zacząć rozumieć, co tutaj się stało.
Ponadto lepsze zrozumienie zagęszczenia synaps, a zwłaszcza stosunku synaps pobudzających i hamujących, może pomóc w ustaleniu podstaw występowania takich chorób jak autyzm czy choroba Parkinsona. Jeśli zbadamy stosunek synaps pobudzających do hamujących u myszy i założymy, że jest on taki sam dla wszystkich gatunków, może to wpłynąć na rozumienie takich chorób. Znaleźliśmy różnice w stosunku synaps pobudzających i hamujących pomiędzy myszami a makakami. Teraz musimy się zastanowić, jakie ma to przełożenie na mysie modele chorób neurologicznych dotykających człowieka, dodaje Wildenberg.
Szczegółowy opis badań został opublikowany na łamach Cell Reports.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Jackson Laboratory prowadzili badania na młodych myszach z genetyczną podatnością na jaskrę. Zauważyli, że jednorazowe potraktowanie pojedynczego oka promieniami rentgena zapewnia przeważnie całkowitą ochronę przed chorobą prowadząca do postępującego i nieodwracalnego uszkodzenia nerwu wzrokowego i komórek zwojowych siatkówki. W dodatku ochronę na całe życie...
Doktorzy Gareth Howell i Simon John posłużyli się też metodami genomicznymi, które miały pozwolić określić, jakie szlaki ulegają zmianie na samym początku choroby.
Około 10 lat temu laboratorium Johna wykazało, że przygotowujące do przeszczepu szpiku kostnego napromienianie całego ciała zapewnia ochronę przed jaskrą. Rok później jaskry nie wykryto w 97% napromienianych oczu, w porównaniu do 20% oczu w grupie kontrolnej. Niecodzienne spostrzeżenie pokrywa się z obserwacjami epidemiologów śledzących losy osób, które przeżyły zrzucenie bomb atomowych na Nagasaki i Hiroszimę. O ile ekspozycja na promieniowanie zwiększała zapadalność na raka tarczycy i inne nowotwory, o tyle wydawała się chronić przed jaskrą.
Ostatnie badanie laboratorium Johna demonstruje, że zabezpieczająco działa również napromienianie pojedynczego oka. W dodatku sprawdzają się dawki niższe niż zastosowane poprzednio. Zanim jednak przejdziemy do działań na ludziach, trzeba przeprowadzić badania na innych modelach zwierzęcych. Pozwolą one na ocenę skuteczności oraz bezpieczeństwa tego typu zabiegów.
Studium wykazało, że w odpowiedzi na wczesny stres tkankowy do nerwu wzrokowego i siatkówki migrują monocyty, które wydzielają substancje uszkadzające nerw wzrokowy. Wnikanie monocytów, największych z leukocytów, wydaje się częściowo kontrolowane przez komórki śródbłonka, a więc wysoce wyspecjalizowaną wyściółkę naczyń. Radioterapia zmienia reakcję komórek endothelium na stres.
Choć potrzeba dalszych badań, by zrozumieć, w jaki sposób napromienianie zapewnia długoterminową ochronę, wydaje się, że utrudnia ono przyleganie i migrację monocytów w rejony oka podatne na uszkodzenie nerwu - podsumowuje Howell.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Wykształcenie i doświadczenie muzyczne mają biologiczny wpływ na proces starzenia. Dotąd zakładano, że związane z wiekiem opóźnienia w procesie czasowania neuronalnego są nieuniknione. Można je jednak wyeliminować lub skompensować właśnie dzięki "uprawianiu" muzyki.
Naukowcy z Northwestern University mierzyli automatyczne reakcje mózgu starszych i młodszych muzyków oraz niemuzyków na dźwięki mowy. Okazało się, że starsi muzycy nie tylko wypadali lepiej od niezwiązanych z muzyką rówieśników, ale i odkodowywali dźwięk tak samo dokładnie i szybko jak młodsi niemuzycy. To wspiera teorię, że stopień, do jakiego aktywnie doświadczamy dźwięków w ciągu życia, wywiera pogłębiony wpływ na działanie naszego układu nerwowego - podkreśla Nina Kraus.
Wytrenowany mózg jest w stanie częściowo przezwyciężyć związaną ze starzeniem utratę słuchu. Co więcej, pomaga nawet edukacja rozpoczęta w jesieni życia. Wcześniej Kraus wykazała, że doświadczenia muzyczne mogą kompensować ubytki pamięciowe i problemy ze słyszeniem mowy w hałaśliwym środowisku - dwie bolączki starszych osób. Jej laboratorium badało wpływ doświadczeń muzycznych na plastyczność mózgu w różnym wieku (zarówno w normalnej populacji, jak i wśród chorych z różnymi zaburzeniami).
Kraus przestrzega, że wyniki najnowszych badań nie wskazują, że muzycy mają przewagę nad niemuzykami w każdym zakresie i ich neurony szybciej reagują na każdy dźwięk. Studium zademonstrowało, że doświadczenie muzyczne wybiórczo oddziałuje na czasowanie elementów dźwięku ważnych dla odróżnienia jednej spółgłoski od drugiej.
Podczas oglądania filmu z napisami u 87 prawidłowo słyszących dorosłych, dla których angielski był językiem ojczystym, mierzono automatyczne reakcje nerwowe. Muzycy zaczęli się uczyć gry przed ukończeniem 9 lat i byli zaangażowani muzycznie przez całe życie. Niemuzycy kształcili się muzycznie 3 lata bądź mniej.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Kwasy omega-3, które występują m.in. w olejach rybich, chronią nerwy przed uszkodzeniem i przyspieszają ich regenerację. To doskonała wiadomość dla pacjentów, którzy wskutek choroby czy urazu zmagają z bólem, paraliżem czy osłabieniem siły mięśniowej.
Naukowcy z Queen Mary, University of London, których artykuł ukazał się w Journal of Neuroscience, skoncentrowali się na komórkach nerwów obwodowych. Mogą się one regenerować, ale mimo postępów w zakresie chirurgii, dobre rezultaty osiąga się raczej przy lekkich urazach.
Na początku Brytyjczycy przyglądali się izolowanym mysim neuronom. Rozciągając je lub pozbawiając dopływu tlenu, symulowali uszkodzenia powstające podczas wypadku lub urazu. Oba zabiegi zabiły wiele komórek, ale podanie kwasów omega-3 zadziałało jak zabezpieczenie, znacznie ograniczając śmierć komórkową. W następnym etapie akademicy badali nerw kulszowy gryzoni. Stwierdzili, że dzięki kwasom omega-3 regenerował się szybciej i w większym zakresie. Dodatkowo zmniejszało się prawdopodobieństwo zaniku mięśni w następstwie uszkodzenia nerwu.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
System kontroli lotu ważek to interesująca kwestia, ale nie dało się jej badać przy użyciu dotychczasowego sprzętu telemetrycznego. Był na tyle ciężki, że owady nie zachowywały się w nim naturalnie. Zmieniło się to dzięki bezprzewodowemu chipowi, zasilanemu nie przez baterie, ale bezprzewodowo.
Urządzenie jest wspólnym dziełem Matta Reynoldsa z Duke University i Reida Harrisona z Intan Technologies. Powstało dla naukowców z Howard Hughes Medical Institute (HHMI), którzy zbierają informacje, przymocowując elektrody do pojedynczych neuronów łańcuszka nerwowego. Istotnym elementem ich pracy jest zapisywanie aktywności elektrycznej komórek nerwowych i mięśni.
Wcześniejsze systemy nagrywania aktywności neuronalnej wymagały dużych baterii. Ważki nie mogły ich unieść, dlatego badano unieruchomione owady, które obserwowały obraz z projektora. Akademicy wiążą z nowym urządzeniem spore nadzieje, bo jeśli wszystko pójdzie po ich myśli, za jego pomocą będzie można badać nie tylko ważki, ale i inne małe zwierzęta. Wyeliminowanie baterii to szansa na "odchudzenie" aparatury i jej zminiaturyzowanie.
Testy systemu prowadzono na specjalnej arenie. To tutaj umieszczano zasilający chip nadajnik. Ustalono, że chip przesyła dane w czasie rzeczywistym z prędkością do 5 megabitów na sekundę. Biolodzy zamierzają zestawiać dane pozyskiwane z neuronów z nagraniami szybkoklatkowymi ważek polujących na muszki owocowe. Szacują, że rozpoczną eksperymenty w ciągu najbliższych miesięcy. Chip z 2 antenkami ma być mocowany do spodniej części odwłoka, nie będzie więc przeszkadzać w poruszaniu skrzydłami.
Średnia waga badanych ważek wynosi ok. 400 miligramów. Anthony Leonardo z HHMI ocenia, że bez szkody dla lotu i polowania owad jest w stanie unieść mniej więcej jedną trzecią swojej wagi, tymczasem dzisiejsze wielokanałowe systemy telemetryczne ważą 75-150 razy więcej niż ważka (bez baterii). Wcześniej Harrison i Leonardo opracowali co prawda zasilany baterią system specjalnie dla owadów, ale ponieważ ważył 130 miligramów, ważki musiały się wysilić, żeby go unieść. Na takim tle chip o wadze zaledwie 38 miligramów wydaje się lekki jak piórko. Co ważne, ma on 15 razy większą szerokość pasma niż urządzenie poprzedniej generacji.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.