Наша планета защищает нас от многих вредных воздействий, включая радиацию и высокие дозы ультрафиолета, которые исходят от Солнца. То же магнитное поле спасает и космонавтов, которые пребывают на МКС или выходят на околоземную орбиту для проведения исследований. Однако на других планетах человеку придётся столкнуться с космическим излучением практически «голым», и до сих пор неизвестно, как хрупкое тело переживёт это воздействие.

Конечно, то, что корпускулярное излучение негативно повлияет на любой живой организм, очевидно, однако исследования российских учёных продемонстрировали и обратный эффект от такого события. Как показали эксперименты учёных из НМИЦ психиатрии и наркологии им. В.П. Сербского, которым содействовали специалисты из Федерального исследовательского центра проблем химической физики РАН, ионизирующее облучение включает в мозге особые адаптивные механизмы, которые способствуют росту и развитию нейронов в центральной нервной системе.

Для изучения этого необычного эффекта исследователи подвергли семь крыс воздействию гамма-лучей из цезия-137, добавив к этому облучение из ядер углерода-12, — эта комбинация имитирует космическое излучение. Эффект оказался поразительным: кратковременное воздействие такого излучения не только влияет на мозг негативно, но и оказывает положительный эффект, усиливая адаптацию и регенерацию нейронов.

Учёные предполагают, что так происходит из-за повышения концентрации холина и снижения концентрации 5-гидроксииндолуксусной кислоты в зоне прилежащего ядра — последнее отвечает за систему вознаграждения и формирует реакцию на раздражители. Как поясняют авторы исследования, подобное воздействие приводит к повышению активности животных, хотя и влечёт за собой повреждение головного мозга. А это означает, что в перспективе человек всё-таки способен адаптироваться даже к такому жёсткому излучению, хотя и ценой собственного здоровья.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Возможно, исследователи из Университетского колледжа Лондона раскрыли механизм возникновения галлюцинаций, поскольку они выяснили, как две важнейшие области мозга работают вместе, когда происходит что-то неожиданное. Открытие основано на том факте, что наш мозг — это машина прогнозирования. В своей сути, мы не видим то, что видят наши глаза в конкретную секунду: сперва мозг угадывает, что мы видим, а потом уже сверяет эту информацию с органами чувств.

Иными словами, мозг использует предыдущие знания — то, что нейробиологи называют «внутренней моделью», — чтобы предвидеть, что произойдёт в следующую секунду. Однако иногда эти прогнозы оказываются неверными. И когда возникает несоответствие между тем, что ожидается, и тем, что происходит на самом деле, мозг обновляет свою внутреннюю модель, чтобы привести организм в состояние повышенной готовности.

Этот процесс учёные подробно продемонстрировали на мышах, которых научили бегать в среде виртуальной реальности, поощряя зверьков за прогресс клубничным молоком. Пока мыши бегали по виртуальному коридору, исследователи выводили неожиданные изображения, регистрируя активность нейронов зрительной коры животных при помощи двухфотонной кальцевой визуализации.

Когда мыши сталкивались с неожиданным изображением, мозг выборочно усиливал активность нейронов, чтобы обратить внимание на то, что оказалось за пределами его предсказаний. Ключевыми для этого сигнала оказались две отдельные группы клеток, — интернейроны в неокортексе, также известные как VIP-нейроны. Когда эти нейроны активны, они создают мощное взаимодействие между неокортексом и таламусом.

По сути, это природный коммутатор, который включается при ошибке прогнозирования и диктует таламусу, как взаимодействовать с неокортексом. Это настолько запутанный процесс, что область исследования таламуса даже была в шутку названа «могилой амбициозных аспирантов» из-за её сложности. Однако понимание этого процесса раскрывает одну из возможных причин возникновения расстройств шизофренического спектра.

Когда по каким-то причинам сигнализация не срабатывает и VIP-нейроны не включаются, мозг неправильно интерпретирует информацию, которую он получает от органов чувств, — так и возникают галлюцинации. И наоборот, у аутичных людей слишком много этих сигналов, из-за чего возникает болезненная сенсорная перегрузка. Иными словами, гиперчувствительность — это тоже плохо для нашего мозга, и команда намерена продолжить исследования, чтобы пролить свет на то, как мы воспринимаем мир.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Учёные из Йельской школы медицины (США) задались вопросом, участвует ли неопределённая зона мозга в установлении связи между матерью и ребёнком после того, как они обнаружили, что отдельные нейроны активны во время взаимодействия мыши со своими детёнышами. Считается, что неопределённая зона, расположенная в центре мозга млекопитающих, участвует в интеграции сенсорной информации. Однако новое исследование показывает, что её роль меняется по мере развития детёнышей.

Чтобы лучше понять природу этой таинственной области, исследователи хирургически имплантировали оптоволоконный зонд в мозг некоторых мышат. Благодаря этому учёные смогли обнаружить свет, излучаемый при возбуждении нейронов. И они увидели, что возбуждённые нейроны влияют на выработку гормона соматостатина, который регулирует многие функции организма. В том числе соматостатин блокирует выработку кортикостерона, гормона стресса.

Социальное взаимодействие между матерями и детёнышами активировало эти нейроны, а контакт с кормящей самкой, которая не является их матерью, оказал на мышат меньшее воздействие. Это означает, что именно взаимодействие с матерью вызывает у младенцев наибольшую реакцию. И это же открытие подтвердилось, когда детёнышей отлучили от матери, а затем вновь объединили. Воссоединение облегчило стрессовые реакции младенцев, они стали выделять меньше кортикостерона и плакать.

Наконец, команда хотела посмотреть, сможет ли искусственная активация нейронов, пока детеныши были изолированы, облегчить их страдания. И действительно, эта стимуляция подавила плач и притупила выработку кортикостерона. Исследователи полагают, что неопределённая зона участвует в раннем развитии отношений между млекопитающими. Связь между матерью и ребёнком прямо вовлечена в развитие его мозга, хотя остаётся неясным, как именно слепой детёныш чувствует мать. У людей, судя по всему, взгляды и звуки ещё важнее, чем обонятельные сигналы.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Команда из Университета Северной Каролины (США) обнаружила новый путь в мозге, который объясняет, почему нам помогает плацебо, — лекарства-пустышки, не имеющие терапевтических свойств, но облегчающие состояние из-за самовнушения. Так, если человек по незнанию принимает таблетку с обыкновенным сахаром вместо обезболивающего, он всё равно может почувствовать себя лучше.

Эффект плацебо — хорошо известное явление, однако до сих пор его не могли объяснить с научной точки зрения. Чтобы понять, как мозг обманывает сам себя, специалисты воспроизвели эффект плацебо на десяти мышах, используя клетку с двумя камерами. В одной камере был горячий пол, а в другой — нет. Через три дня животные поняли, что во второй камере их боль облегчается.

После этого в мозг грызунов ввели молекулу, которая подсвечивает активные нейроны при просмотре под микроскопом. Мышей поместили обратно в клетку, однако на сей раз пол подогревался в обеих камерах. Несмотря на то, что везде было одинаково жарко, мыши всё ещё предпочитали вторую камеру, демонстрируя там меньше болевых симптомов, таких как облизывание лап. Кроме того, у этих животных обнаружили повышенную активность в нейронах поясной извилины, которая отвечает за обработку боли.

Дальнейшие эксперименты позволили найти путь, соединяющий эти нейроны, в мозжечке и понтинных ядрах — эти области мозга в первую очередь отвечают за моторную функцию, однако впервые оказалось, что они также участвуют в облегчении боли. Исследователи подтвердили это открытие при помощи оптогенетики, которая подсветила обнаруженный нейронный путь у группы мышей, помещённых на горячий пол.

Если этот нейронный путь действительно ответственен за эффект плацебо, это может открыть кардинально новые стратегии для разработки обезболивающих. В частности, лекарства, активирующие эффект плацебо, очень помогут пациентам с нейропатической болью или чувством фантомных конечностей.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Южная Корея представила устройство дистанционного контроля над разумом, которое планируют использовать для неинвазивных медицинских процедур. Аппаратное обеспечение разработали исследователи из Корейского института фундаментальных наук, и оно манипулирует мозгом при помощи магнитных полей. Это первая в мире технология, которая воздействует на разум подобным образом, и команда назвала её Nano-MIND.

Исследователи рассчитывают, что устройство будет широко использоваться в различных исследованиях, в том числе для разработки сложных нейронных сетей и интерфейсов мозг-компьютер. Сама по себе концепция использования магнитных полей не нова: она давно применяется в магнитно-резонансной томографии и транскраниальной магнитной стимуляции для лечения психических расстройств. Однако инновация южнокорейской команды заключается в том, что новое устройство воздействует на нейроны мозга издалека.

Технологию уже протестировали на животных, вызвав материнские инстинкты у самок мышей. В итоге животные быстрее находили и собирали потерявшихся мышат в лабиринте. Самки, стимулированные Nano-MIND, на 16 секунд быстрее принесли всех детёнышей домой. В другом тесте группу мышей подвергли воздействию магнитных полей для снижения аппетита, и в итоге зверьки потеряли 10% массы тела. Причём сигнал побуждал зверьков как переедать, так и недоедать.

Как считают разработчики, эта технология найдёт применение в самых разных областях, помогая исследователям изучать разные части мозга и узнавать, какие системы ответственны за то или иное поведение или настроение. Кроме того, устройство позволит воздействовать на людей с неврологическими или психиатрическими заболеваниями. Тем не менее, авторы методики предупредили, что технология нуждается в дальнейших тестах, чтобы оценить её нейротоксичность.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Время относительно, причём не только в астрофизическом смысле — всем нам знакомо ощущение, что время тянется, когда нам скучно, и летит, когда мы занимаемся чем-то интересным. Новое исследование раскрыло секрет, почему так происходит и как именно наш мозг отслеживает время. Дело в том, что головной мозг не похож на компьютеры или часы, которые отсчитывают время на основе секунд или часов, — скорее он похож на счётчик.

Исследователи из Университета Невады (США) продемонстрировали этот принцип на основе эксперимента, в рамках которого они заставили крыс выполнять повторяющуюся задачу 200 раз. В тот же самый момент учёные отслеживали работу поясной извилины животных, которая отслеживает переживания. Команда обнаружила, что активность мозга зверьков во время каждого повторения задачи отличалась от предыдущего раза: первый и второй разы были похожими, но сотый раз вызывал совершенно иной паттерн в работе нейронов. При этом не имело никакого значения, сколько времени крысы тратили на выполнение задачи.

Это означает, что мозг определяет время по собственному опыту в зависимости от того, происходит ли что-то новое или интересное. Когда мы неподвижны и нам скучно, кажется, будто время идёт очень медленно, однако при целом каскаде событий мозг воспринимает время так, будто оно мчится вперёд. Именно так этот умный орган объективно определяет время.

При этом совершенно неважно, сколько времени нам нужно для выполнения конкретной задачи, это не влияет на активность мозга, поскольку он регистрирует ощущения, а не часы. Кроме того, разные клетки мозга могут передавать друг другу выполнение задачи, и это объясняет, почему многократное выполнение одной и той же задачи утомляет больше, чем одно крупное, но интересное задание. На основе этой активности наш мозг организовывает воспоминания на временной шкале, отметая мелочи и запоминая самые яркие эмоции, — к примеру, не конкретные фразы во время разговора, а его общую суть.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Паранойя — это болезненное состояние, которое часто сопровождает многие психические заболевания, в частности шизофрению и бредовое расстройство, хотя оно может проявляться и самостоятельно. Человек с параноидными убеждениями считает всё окружение враждебным, он недоверчив, подозрителен и мнителен, поскольку в любых людях видит опасность. Это состояние появляется по многим причинам, но ему присуще снижение рационального мышления и способности правильно анализировать обстановку.

До сих пор не было известно, как и что вызывает параноидальные симптомы, поэтому лечение этого болезненного ощущения очень затруднено. Именно поэтому учёные из Йельского университета (США) решили выяснить, где в головном мозге возникает паранойя и что происходит у человека, который ей подвержен.

Для этого исследователи изучили поведение 20 самцов обезьян и 1225 человек с параноидальным поведением. Обезьяны были разделены на три группы: с поражениями в орбитофронтальной коре и с повреждениями в магноцеллюлярном медиодорсальном таламусе, а здоровые макаки выступали в качестве контрольной группы.

Обезьяны и люди должны были многократно выбрать на экране действие, которое приводит к вознаграждению, экспериментируя и пробуя разные способы достижения цели. При этом варианты постоянно менялись, побуждая испытуемых менять стратегию и быстро адаптироваться к изменениям.

Наиболее показательными оказались результаты у макак с повреждениями в медиодорсальном таламусе — традиционно этому органу отводится роль фильтра информации. Приматы с изменениями в этой области постоянно меняли тактику, причём безотносительно того, получали они награду или нет. То же самое поведение учёные обнаружили у людей с симптомами паранойи. Отсюда команда сделала вывод, что, видимо, в возникновении паранойи не последнюю роль играет медиодорсальный таламус, и если это так, данная информация поможет разработать новые препараты, которые облегчают состояние пациентов.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Исследователи из американского Северо-Западного университета изучили фрактальные закономерности в нейронах и пришли к поразительному выводу: наш головной мозг существует в физическом состоянии, называемом критическим. Это означает, что мозг человека близок к переходу из одного состояния материи в другое, — так жидкость превращается в пар.

Как поясняет первый автор статьи Хелен Анселл, структура мозга на клеточном уровне находится на стадии фазового перехода, подобно тому, как лёд тает и превращается в воду. Это всё ещё молекулы воды, но они претерпевают переход из твёрдого состояния в жидкость. Это не означает, что наш мозг тает, однако он тоже переходит из одной фазы в другую, хотя и неизвестно, в какую.

Исследователи поняли это, изучив трёхмерные изображения мозга людей, мышей и плодовых мушек. Рассматривая изображения в наномасштабе, учёные обнаружили, что нейроны обладают разными размерами и поразительным разнообразием в своих сегментах. Признаки критического состояния были обнаружены не только в мозговой ткани человека, но и у мышей с мушками.

Критические показатели оказались одинаковыми для разных организмов, что подтверждает фазовое изменение всего мозга. Главным индикатором является тот факт, что клетки мозга на наноуровне демонстрируют фрактальные паттерны, то есть подобный самому себе узор, как у снежинки. Исследователи считают, что их результаты помогут лучше понять модель мозга, что поспособствует развитию нейронных сетей в компьютерах.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Компания Илона Маска получила разрешение на вживление второго нейроимплантата в головной мозг живого человека после того, как успешно провела испытания первого. Парализованный доброволец с устройством Neuralink в мозге охотно рассказал о том, как он овладел телекинетическими способностями и как его жизнь изменилась после вживления чипа.

Ноланд Арбо, который стал инвалидом из-за аварии в 2016 году, поделился, что ему было тяжело просыпаться по утрам раньше, однако Neuralink изменил эту ситуацию. Арбо может практически целиком контролировать свой компьютер при помощи одной лишь силы мысли, играть в шахматы или Civilization VI. Раньше для этого ему приходилось постукивать по экрану стилусом, зажатым между зубами.

Впрочем, не обошлось и без поломок. В имплантате Link размером с монету расположено 1024 электрода на 64 отведениях или «нитях», которые соединены с различными частями мозга, контролирующими двигательные функции. Эти нити необычайно тонкие и достигают в длину всего 20 миллиметров, — это тоньше и меньше человеческого волоса.

Из-за такой сложной конструкции через месяц после операции у Арбо начались проблемы. Некоторые нити начали выходить из строя, втягиваясь в ткани мозга, а это привело к тому, что скорость передачи данных между человеком и компьютером снизилась. Как пояснили сотрудники Neuralink, нити втянулись из-за состояния, называемого пневмоцефалией, когда воздух задерживается внутри черепа после операции.

Когда Арбо услышал, что, возможно, имплантат придётся извлечь, он даже плакал, поскольку он уже привык управлять техникой при помощи силы мысли. Впрочем, в итоге инженерам Neuralink удалось решить эту проблему, переработав алгоритм передачи данных, и показатели устройства стали даже выше изначальных.

Сейчас у пациента всё хорошо и он полностью поглощён своим новым состоянием, а Маск планирует вживлять чип в следующего парализованного добровольца, — тем более, разрешение соответствующих органов предприниматель уже получил. Инженеры надеются, что вторая итерация имплантата позволит выйти за рамки телекинеза и полностью восстановит движение у человека с повреждением спинного мозга.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Впервые учёные успешно заморозили ткань головного мозга человека, которая восстановила нормальную функцию после оттаивания. Обычно ткани мозга не выдерживают такого приключения, из-за чего до сих пор было очень тяжело изучать неврологические болезни и другие патологии этого хрупкого органа. Поэтому исследователи из Фуданьского университета в Китае сперва вырастили живые образцы мозга, которые известны как органоиды, а затем испытали на них различные химические соединения.

Органоиды, которые росли в течение трёх недель и развились в полноценные нервные клетки, были помещены в жидкости с сахарами и антифризом, которые, по мнению учёных, должны были сохранить ткани живыми в замороженном состоянии. После хранения органоидов в жидком азоте команда разморозила их и в течение двух недель наблюдала за изменениями мозговых тканей.

Комбинация, которая привела к наименьшей гибели клеток и наилучшему их росту, представляла собой смесь из метилцеллюлозы, этиленгликоля, диметилсульфоксида и селективного ингибитора Y27632, который снижает уровень воспаления. Эту смесь команда назвала MEDY: учёные подозревают, что данные химические вещества вмешиваются в программирование клеточной смерти, а это предотвращает разрушение замороженного мозга.

MEDY протестировали в серии экспериментов с органоидами, которые поместили в смесь, затем заморозили, а после разморозили. Внешний вид и функции размороженных органоидов оказались очень похожими на клетки, которые никогда не замораживались. В финале эксперимента исследователи поместили в MEDY ткань головного мозга 9-месячной девочки, страдающей эпилепсией. После размораживания ткань сохранила свою структуру и продолжила оставаться активной в течение двух недель.

Это открытие позволит замораживать живые ткани мозга, чтобы всесторонне исследовать их, не подвергая хрупкие клетки стрессу. В итоге, как считают специалисты, эта работа однажды позволит замораживать мозг целиком, а это значит, что можно будет подвергать криоконсервации пациентов в тяжёлом состоянии, чтобы потом без вреда для организма их разморозить и вылечить.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах