Нейроны с ушами

27.09.2015

Нейробиологи часто используют оптогенетические методы, когда нейроны в мозге подопытной мыши активируются светом. Нейрон снабжается фоточувствительным мембранным белком, который под действием света открывает в мембране ионные каналы; перераспределение ионов между внутренней и внешней стороной мембраны генерирует нервный импульс. Свет можно "провести" в мозг с помощью оптоволоконного световода, что до гена фоточувствительного белка, то тут на помощь приходят генноинженерные ухищрения. Оптогенетика позволяет избирательно управлять четко выделенными группами нейронов, что, разумеется, дает нам массу информации о работе отдельных нервных цепей и целых участков мозга.

Но свет - не единственный переключатель, который можно здесь использовать. Исследователи из Университета Солка создали альтернативный соногенетический метод, названный так по аналогии с оптогенетическим. По названию можно понять, что тут речь идет о звуке, а точнее, об ультразвуке, который запускает нейронный импульс. Ультразвук вызывает механические колебания, то есть нейронам нужен такой ионный канал, который открывался и закрывался бы в ответ на механический стимул. В качестве такого канала Стюарт Ибсен (Stuart Ibsen) и его коллеги использовали TRP-4, активируя его ген в различных нервных клетках круглого червя, нематоды Caenorhabditis elegans.

Чтобы ультразвуковой сигнал смог подействовать, его передавали не через воздух, а через воду, в которую была погружена посуда с червями. Для дополнительного усиления добавляли еще и липидный раствор: после удаления растворителя липиды формировали слой микропузырьков, которые служили дополнительными резонаторами. С помощью коротких звуковых импульсов удавалось заставить свободно ползающих червей менять направление движения или регулировать частоту сокращений тела. Конкретный эффект зависел от того, какие нейроны снабдили "ушами" - механочувствительным мембранным белком TRP-4. Сам по себе он принадлежит геному нематоды, так что, если пытаться сделать то же самое в мышах или крысах, то придется сначала узнать, как TRP-4 поведет себя в совершенно неродственном организме. Впрочем, по словам авторов работы, для этих целей можно попытаться изменить сам белок, повысив его эффективность и совместимость с чужими клетками, либо же найти какие-то другие природные аналоги. Результаты экспериментов опубликованы в Nature Communications.

Преимущество соногенетики в том, что тут не нужно вводить звуковод в тело - ультразвуковые колебания приходят к нейронам извне. (Впрочем, стоит отметить, что и в оптогенетике появились варианты, когда исследователи ограничиваются внешним световым облучением с повышенной проницаемостью, а светочувствительные белки в нейронах реагируют на сигнал, доходящий к ним сквозь толщу тканей.) Кроме того, авторы нового метода предлагают использовать многоканальный звук, чтобы разные нейроны "слышали" что-то свое, и в результате можно было бы сразу наблюдать работу нескольких нервных цепей.

Ранее уже появлялись работы, посвященные стимулирующему влиянию ультразвука на мозг животных и человека; а компания Sony даже запатентовала методику, которая позволяла бы геймерам ощущать запах, вкус и слышать звуки, и все благодаря звуковой стимуляции. В случае соногенеткии речь идет о наиболее специфичном воздействии, сфокусированном на отдельных нервных клетках, правда, ввиду необходимых генноинженерных манипуляций вряд ли этот метод будет когда-либо использован на людях.

<< Назад: Юбилейный калькулятор от Casio 28.09.2015

>> Вперед: Китайские безымянные смартфоны подешевели 27.09.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Медицинское применение для сэлфи 07.04.2017 Исследователями предложено использовать сэлфи для определения ранней стадии некоторых специфических заболеваний, признаки которых отражаются на лице человека. Среди них синдром ди Георга, провоцирующий деформацию лицевых костей, которые можно при лечить препаратами, содержащих кальций. Группа ученых Национального исследовательского института генома человека предложила использовать сэлфи в специфических медицинских целях. Речь идет о возможности по фотографии пациента диагностировать у него некоторые крайне редкие заболевания. Особенно это относится к синдрому ди Георга, проявляющегося в деформации органов, параллельно провоцируя высокий риск возникновения грибковых, вирусных и бактериальных инфекций. При помощи специального электронного прибора, определяющего по фотографии лица наличие редкого заболевания, специалисты, используя сэлфи, смогут отслеживать развитие болезни, контролируя его прогресс и подавляя специальными медицинскими препаратами, содержащими кальций.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025