Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Oczy nie tylko pobudzają mózg. Wysyłają też sygnały hamujące

Recommended Posts

Studenci medycyny od dekad uczą się, że oczy komunikują się z mózgiem za pomocą jednego typu sygnałów, pobudzających. Jednak naukowcy z Northwestern University odkryli właśnie, że część neuronów siatkówki wysyła też sygnały hamujące. Naukowcy zauważyli również, że ten sam zestaw neuronów jest zaangażowany w takie działania jak synchronizacja rytmu dobowego z cyklem dnia oraz ze zwężaniem źrenicy w reakcji na jasne światło. Postanowili się więc przyjrzeć temu bliżej.

Okazało się, że wysyłane z oka sygnały hamujące zapobiegają zresetowaniu się rytmu dobowego w reakcji na przytłumione światło i zapobiegają zwężaniu się źrenic, gdy jest mało światła. Oba te zjawiska zapewniają nam odpowiednie widzenie i funkcjonowanie za dnia. Sądzimy, że badania te mogą pomóc nam w zrozumieniu, dlaczego nasze oczy są tak wrażliwe na światło, ale podświadome reakcje naszego organizmu są stosunkowo niewrażliwe, mówi główna autorka badań, Tiffany Schmidt.

W ramach badań Schmidt i jej zespół zablokowali u myszy neurony wysyłające sygnały hamujące. Wówczas za pomocą przytłumionego światła łatwiej było zmienić rytm dobowy myszy. To wskazuje, że sygnały z oczu w sposób aktywny powstrzymują nasz organizm przed zmianą rytmu dobowego w reakcji na przytłumione światło. To niespodziewane zjawisko. Ma to jednak sens, gdyż nie chcielibyśmy, by nasze organizmy zmieniały rytm dobowy w reakcji na zwykłe zmiany oświetlenia. Zmiana rytmu dobowego jest pożądana tylko wtedy, gdy rzeczywiście dochodzi do dużych zmian ilości dostępnego światła, stwierdziła Schmidt.

Naukowcy zauważyli też, że po zablokowaniu sygnałów hamujących z oczu, źrenice myszy były znacznie bardziej wrażliwe na światło. Sądzimy, że mechanizm ten zapobiega kurczeniu się źrenic w słabym oświetleniu. Do rozszerzonej źrenicy wpada więcej światła, więc lepiej widzimy w takich warunkach. To częściowo wyjaśnia, dlaczego nasze źrenice zwężają się dopiero gdy jasne światło stanie się jeszcze jaśniejsze.

Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Science.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ponad 30% osób chorujących na COVID-19 doświadcza objawów neurologicznych, takich jak utrata węchu i smaku, bóle głowy, zmęczenie, mdłości i wymioty. Do tego mogą dołączać ostra choroba naczyniowo-mózgowa czy zaburzenia świadomości. Objawy te sugerują, że wirus SARS-CoV-2 może przedostawać się do mózgu. I rzeczywiście, zarówno w mózgach zmarłych jak i w płynie mózgowo-rdzeniowym znaleziono RNA wirusa, nie wiadomo jednak, w jaki sposób on się tam znalazł.
      Niemiecki zespół naukowy z Charite, Wolnego Uniwersytetu Berlińskiego, Instytutu Roberta Kocha i innych instytucji badawczych, odkrył RNA oraz białka wirusa w różnych anatomicznie obszarach nosogardła i mózgu. Autopsje zmarłych sugerują, że wirus może przedostawać się do mózgu poprzez nos.
      Na łamach Nature Neuroscience, w artykule Olfactory transmucosal SARS-CoV-2 invasion as a port of central nervous system entry in individuals with COVID-19 opisano badania, które przeprowadzono na 33 osobach zmarłych chorujących na COVID-19.
      Naukowcy zauważają, że wśród 7 koronawirusów, które infekują ludzi, co najmniej dwa endemiczne szczepy są w stanie przedostać się do centralnego układu nerwowego. Są to SARS-CoV oraz MERS-CoV, które ewolucyjnie są blisko spokrewnione z SARS-CoV-2. Teraz autorzy najnowszych badań donoszą, że RNA wirusa SARS-CoV-2 wykryli w centralnym układzie nerwowym 48% pacjentów, których poddali autopsji.
      Profesor Frank Heppner z Charité–Universitätsmedizin Berlin i jego zespół sprawdzili nosogardło – pierwsze miejsce, w którym może dochodzić do infekcji i replikacji wirusa – oraz mózgi 33 pacjentów (22 mężczyzn i 11 kobiet), które zmarły w czasie, gdy chorowały na COVID-19. Mediana wieku zmarłych wynosiła 71,6, a mediana czasu od wystąpienia objawów COVID-19 do zgonu to 31 dni.
      Autorzy badań odkryli RNA wirusa SARS-CoV-2 w nosogardle i mózgu wielu badanych. Najwięcej wirusowego RNA znajdowało się w błonie śluzowej nosa. Zauważyli też, że czas trwania choroby był ujemnie skorelowany z ilością wykrytego materiału wirusowego, co oznacza, że więcej śladów SARS-CoV-2 odkryto u osób, które chorowały krócej.
      Naukowcy donoszą też, że białko S wirusa, za pomocą którego infekuje on komórki, znajdowało się w pewnych typach komórek błony śluzowej. Nie można wykluczyć, że wirus wykorzystuje fakt, że komórki te sąsiadują z komórkami nabłonka i nerwowymi, dzięki czemu może dostać się do mózgu. U niektórych pacjentów białko S znaleziono w komórkach, w których dochodzi do ekspresji markerów neuronowych. Nie można więc wykluczyć, że wirus infekuje neurony węchowe oraz te obszary mózgu, do których docierają informacje o smaku i zapachu. Co więcej, ślady wirusa znaleziono też w innych obszarach mózgu, w tym w rdzeniu przedłużonym, w którym znajdują się m.in. ośrodek oddechowy, ośrodek sercowy czy ośrodki odpowiedzialne za wymioty.
      Spostrzeżenia niemieckich naukowców mogą wyjaśniać wiele objawów neurologicznych, które występują u chorujących na COVID-19.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Osoby, które nieświadomie postrzegają w swoim otoczeniu złożone wzorce – a zatem mają zdolność do bezwarunkowego uczenia się wzorców (implicit pattern learning) – z większym prawdopodobieństwem są osobami silnie wierzącymi, że istnieje istota wyższa, która wzorce te stworzyła, informują neurolodzy z Georgetown University. Przeprowadzili oni pierwsze badania nad wpływem bezwarunkowego uczenia się na wierzenia religijne.
      Uczenie bezwarunkowe to zdobywanie wiedzy niezależnie od świadomych prób i w nieświadomości tego, czego się nauczyliśmy. Jest ono też zwane „milczącą wiedzą”.
      Naukowcy z Georgetown chcieli zbadać, czy bezwarunkowe uczenie się wzorców leży u podstaw wiary, a jeśli tak, to czy zjawisko to jest niezależne od kręgu kulturowego czy wyznawanej religii. Dlatego też przeprowadzili badania wśród dwóch grup religijnych: jednej w USA i drugiej w Afganistanie.
      Istnienie boga lub bogów, którzy interweniują w naszym świecie, by wprowadzić w nim porządek, jest kluczowym elementem wielu religii. Nasze badania nie dotyczą tego, czy Bóg istnieje. To badania mające na celu znalezienie odpowiedzi na pytanie jak i dlaczego nasze mózgi wierzą w bogów. Postawiliśmy hipotezę, że osoby, których mózgi są dobre w podświadomym postrzeganiu wzorców w otoczeniu, mogą przypisywać te wzorce działaniom siły wyższej, mówi jeden z głównych autorów badań, profesor Adam Green, dyrektor Georgetown Laboratory for Relational Cognition.
      Naukowcy zauważyli, że wiele interesujących procesów ma miejsce pomiędzy dzieciństwem a dorosłością. Ich badania sugerują, że jeśli dziecko nieświadomie dostrzega wzorce w otoczeniu, w miarę dorastania jego wiara z większym prawdopodobieństwem będzie coraz silniejsza. Z drugiej strony, jeśli takich wzorców nie dostrzega, to jego wiara prawdopodobnie będzie coraz mniejsza, nawet jeśli wychowuje się w religijnej rodzinie.
      Podczas badań naukowcy wykorzystali znany test sprawdzający zdolność do bezwarunkowego uczenia się wzorców. Uczestnikom testu pokazywano na ekranie sekwencje kropek, które ukazywały się i znikały. Zadaniem badanych było jak najszybsze naciśnięcie przycisku odpowiadającego położeniu kropki. Kropki pojawiały się i znikały szybko, ale niektórzy z uczestników – osoby o największej zdolności do bezwarunkowego uczenia się wzorców – zaczęli po pewnym czasie nieświadomie uczyć się wzorców pojawiania się kropek i naciskali odpowiedni przycisk zanim jeszcze kropka się pojawiła.
      Amerykańska grupa badanych składała się ze 199 osób, głównie chrześcijan, mieszkających w stolicy kraju. Grupa afgańska to mieszkańcy Kabulu. Składała się ona ze 149 muzułmanów. Najbardziej interesującym aspektem badań, zarówno dla mnie jak i dla moich afgańskich kolegów, było spostrzeżenie, że zarówno proces poznawczy jak i jego znaczenie dla religijności, były takie same w obu grupach, mówi współautor badań, Zachery Warren. Mózg, który ma większe predyspozycje do bezwarunkowego uczenia się wzorców może mieć też większe skłonności do wiary w boga, niezależnie od tego, w jakim miejscu na świecie i w jakim kontekście religijnym mieszka dana osoba, dodaje profesor Green.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jedną z przyczyn, dla której nie udało się dotychczas stworzyć maszyny o możliwościach obliczeniowych mózgu jest brak urządzenia, które działałoby jak neuron. Jednak dzień powstania sztucznego mózgu właśnie znacznie się przybliżył. Troje naukowców poinformowało na łamach Nature o stworzeniu pojedynczego urządzenia zachowującego się jak neuron.
      W reakcji na przyłożenie prądu stałego urządzenie reaguje podobnie jak neuron: pojawiają się w nim serie wyładowań, samopodtrzymujące się oscylacje i inne procesy, które możemy obserwować w mózgu. Urządzenie łączy w sobie funkcje opornika, kondensatora i memrystora Motta. Memrystory to urządzenia, które przechowują dane w postaci pamięci o oporze.
      Memrystory Motta mają dodatkową możliwość zapamiętania zmian w oporności powodowanych temperaturą. Dzieje się tak, gdyż materiały, z których zbudowany jest memrystor Motta są izolatorami lub przewodnikami w zależności od temperatury.
      Do zmian takich dochodzi z nanoskalowej warstwie ditlenku niobu. Po przyłożeniu napięcia NbO2 rozgrzewa się, zmieniając właściwości z izolujący w przewodzące. Po takiej zmianie prąd może przepłynąć przez urządzenia. Następnie urządzenie się chłodzi, a ditlenek niobu staje się ponownie izolatorem. W efekcie takich działań pojawia się wyładowanie podobne do tego, obserwowanego w neuronach. Przez pięć lat nad tym pracowaliśmy. W małym nanoskalowym kawałku materiału dzieje się bardzo wiele, mówi jeden z autorów badań, R. Stanley Williams z Texas A&M University.
      Drugi z autorów badań, Suhas Kumar z Hewlett Packard Laboratories, przypomina, że wynalazca memrystora, Leon Chua, przewidywał, iż w urządzeniu tym pomiędzy dwoma stabilnymi regionami znajduje się region chaotycznych zjawisk. Na krawędzi takiego regionu urządzenie może zaś wykazywać zachowania podobne do zachowań neuronów.
      Uzyskanie odpowiednich zjawisk nie jest jednak łatwe. Williams chwali Kumara za wysiłek, jaki włożył w to, by precyzyjnie dobrać parametry pracy urządzenia. Tego się nie odkrywa przypadkiem. Wszystkie parametry muszą być perfekcyjnie dobrane zanim zauważysz zjawiska, których poszukujesz. Gdy już jednak uda się tego dokonać okazuje się, że całość pracuje bardzo stabilnie i łatwo jest to powielać, stwierdza uczony.
      Naukowcy przetestowali swoje urządzenie budując z nich bramki logiczne NAND i NOR oraz niewielki analogowy obwód optymizujący pracę całości. Naukowcy przyznają, że potrzeba jeszcze wiele pracy, by całość zmienić w praktyczne urządzenie i skalować je tak, by mogły z nich powstać systemy zdolne do rzucenia wyzwania współczesnym komputerom. Kumar i Williams mają zamiar poszukać innych materiałów, nadających się do budowy sztucznego neuronu. Przemiany zachodzące w NbO2 mają bowiem miejsce w temperaturze 800 stopni Celsjusza. Można ją osiągnąć w warstwach o grubości liczonej w nanometrach.
      Jednak przeskalowanie całości na miliony takich neuronów i uzyskanie podobniej wydajności może być problemem. Stąd m.in. potrzeba znalezienia innego materiału.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Szwajcarscy naukowcy opracowali metodę, za pomocą której można z zegarmistrzowską precyzją dostarczać leki (np. psychiatryczne czy przeciwnowotworowe) do wybranych miejsc w mózgu. Pozwala to uniknąć skutków ubocznych i pozwolić, by lek działał dokładnie tam, gdzie jest potrzebny.
      Nowa metoda, stworzona przez zespół z Politechniki Federalnej w Zurychu, jest nieinwazyjna. Precyzyjne dostarczanie leku jest kontrolowane z zewnątrz, za pomocą ultradźwięków. Wyniki ekipy prof. Mehmeta Fatiha Yanika opublikowano na łamach pisma Nature Communications.
      By dostarczać leki z milimetrową precyzją, Szwajcarzy zastosowali stabilne liposomy z lekiem, które sprzężono z wypełnionymi gazem wrażliwymi na ultradźwięki mikrobąbelkami. W ten sposób uzyskano kontrolowane ultradźwiękami nośniki leków (ang. Ultrasound-Controlled drug carriers; UC-carriers). Do tego opracowano sekwencję agregacji-uwalniania (ang. Aggregation and Uncaging Focused Ultrasound Sequence, AU-FUS).
      Zogniskowane ultradźwięki są już wykorzystywane w onkologii, by niszczyć nowotwór w precyzyjnie zdefiniowanych miejscach. W szwajcarskiej metodzie pracuje się jednak z dużo niższym poziomem energii, by nie uszkodzić tkanek.
      Zawierające drobnocząsteczkowe związki nośniki-UC są wstrzykiwane. Mogą to być, na przykład, zatwierdzone do użytku leki neurologiczne bądź neuropsychiatryczne, które pozostaną w krwiobiegu, dopóki będą enkapsulowane. Następnie wykorzystuje się 2-etapowy proces. W pierwszym etapie stosuje się falę ultradźwiękową o niskiej energii, by nośniki leków zgromadziły się w pożądanym miejscu w mózgu. Zasadniczo wykorzystujemy pulsy ultradźwięków, by wokół wybranego miejsca stworzyć wirtualną klatkę [...]. Gdy krew krąży, przepłukuje nośniki leku przez cały mózg. Ten, który trafi do klatki, nie może się z niej jednak wydostać - wyjaśnia Yanik.
      W drugim etapie stosuje się wyższą energię ultradźwiękową, by wprawić nośniki w drgania. Siła ścinająca niszczy lipidową membranę, uwalniając lek. Koniec końców lek pokonuje nietkniętą barierę krew-mózg w wybranym regionie i dociera do swojego celu molekularnego.
      W ramach testów akademicy zademonstrowali skuteczność metody na szczurach. Za jej pomocą zablokowali pewną sieć neuronalną, łączącą 2 regiony mózgu. Walidowaliśmy naszą metodę, nieinwazyjnie modulując rozprzestrzenianie aktywności neuronalnej w dobrze zdefiniowanym mikroobwodzie korowym (w szlaku czuciowo-ruchowym wibryssów). Manipulowaliśmy tym obwodem, ogniskowo hamując korę czuciową wibryssów za pomocą [...] muscymolu, który jest selektywnym agonistą receptora GABA-A.
      Ponieważ nasza metoda agreguje leki w miejscu, gdzie powinny zadziałać, można obniżyć dawkę. W eksperymentach na szczurach ilość leku była, na przykład, 1300-krotnie niższa od typowej dawki.
      Inne grupy badawcze wykorzystywały już zogniskowane ultradźwięki do dostarczania leków do konkretnych obszarów mózgu. Ich metody nie obejmowały jednak pułapek i miejscowego koncentrowania leków. Zamiast tego bazowano na lokalnym niszczeniu komórek naczyń krwionośnych; miało to zwiększyć transport leku z naczyń do tkanki nerwowej. W naszej metodzie fizjologiczna bariera między krwiobiegiem a tkanką nerwową pozostaje nienaruszona.
      Obecnie naukowcy oceniają skuteczność nowej metody na zwierzęcych modelach choroby psychicznej czy zaburzeń neurologicznych. Badają ją także pod kątem nieoperowalnych guzów mózgu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W zeszklonym mózgu ofiary Wezuwiusza znaleziono doskonale zachowane neurony. Odkrycia dokonano badając ciało mężczyzny, które opisywaliśmy na początku bieżącego roku. Wówczas to informowaliśmy o pierwszym znanym przypadku zamiany mózgu w szkło, która zaszła w wyniku erupcji wulkanicznej. Teraz odkrywane są kolejne tajemnice niezwykłych ludzkich szczątków.
      Doktor Pier Paolo Petrone z Uniwersytetu Neapolitańskiego im. Fryderyka II poinformował właśnie na łamach PLOS One, że odkrył prawdopodobnie najlepiej zachowane pozostałości układu nerwowego w pochodzącym od człowieka materiale archeologicznym.
      Uczony wraz z zespołem badali zeszklony mózg z pomocą skanningowego mikroskopu elektronowego oraz innych narzędzi i zauważyli liczne wyjątkowo dobrze zachowane struktury, które wydają się neuronami i aksjonami z ludzkiego mózgu i rdzenia kręgowego. Dzięki precyzyjnym pomiarom tych struktur wiemy, że ich poszczególne wymiary odpowiadają aksonom, neuronom czy otoczce mielinowej. Dodatkowych dowodów na to, że mamy do czynienia z mózgiem i jego strukturami dostarczyło odkrycie protein, do ekspresji których dochodzi w wielu miejscach mózgu. Znaleziono tam m.in. proteiny KIF26B, WDR13, ATP6V1F, MED13L czy ATPazę.
      Już samo odkrycie zeszklonego mózgu było czymś niezwykłym. Ale znalezienie całego centralnego układu nerwowego złożonego z neuronów i aksjonów to coś niesamowitego, mówi Petrone. Naukowcom udało się zidentyfikować różne proteiny, dzięki czemu mogli określić, które części mózgu się zachowały. Analiza ciemnego szklistego materiału wykazała, że mamy tam do czynienia z proteinami obecnymi w korze mózgowej, jądrze podstawnym, śródmózgowiu, przysadce mózgowej, ciele migdałowatym, móżdżku, hipokampie, podwzgórzu i rdzeniu kręgowym, informują naukowcy.
      Do erupcji Wezuwiusza doszło w 79 roku naszej ery. Najprawdopodobniej, na co wskazują niedawne badania, miała ona miejsce 24 października. Erupcja zniszczyła miasta i osady w promieniu 20 kilometrów do wulkanu. Herculaneum, w której znaleziono ofiarę z zeszklonym mózgiem, zostało przykryte 20-metrową warstwą materiału naniesionego przez lawinę piroklastyczną. Temperatury znacznie przekraczały 500 stopni Celsjusza.
      Na pierwsze pozostałości Herculaneum natrafiono w 1710 roku. Pod koniec 1739 roku odkopano zwłoki pierwszej ofiary Wezuwiusza. W połowie lat 60. XX wieku zaczęto wykopaliska w Collegium Augustalium, budynku dedykowanym kultowi cesarza Augusta. Znaleziono tam zwłoki ok. 20-letniego mężczyzny, który leżał na drewnianym łóżku w niewielkim pomieszczeniu. Najprawdopodobniej był on strażnikiem Collegium. W właśnie w jego czaszce odkryto niedawno zeszklony mózg, który stał się przedmiotem fascynujących badań.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...