boris_zherlygin (boris_zherlygin) wrote,
boris_zherlygin
boris_zherlygin

Наши методики восстанавливают функции мозга уже десятки лет: Теперь это не удивляет

Оригинал взят у sveta_kasatkina в Методики Жерлыгина восстанавливают функции мозга уже десятки лет: Теперь это не удивляет

Читайте книги о методиках Бориса Жерлыгина – это путь к спасению, подаренный природой.

Пластичность
нервной системы наиважнейшее эволюционное приобретение мозга. Благодаря этомуявлению может изменяться его структура под воздействием внешних факторов, а потерянныефункции возвращаться даже после обширных повреждений. Более того, даже наши собственныемысли способны повлиять на гибкие мозговые связи. Исследование, проведённое в лабораторииТурригиано и опубликованное в журнале Cell, показывает, что эти гомеостатические механизмыпластичности регулируют даже процессы сна и бодрствования. Но вот происходит это оченьстранным образом: в направлении, противоположном тому, как представляли ранее. Во времябодрствования
вместо сна.

Почему люди и другие животные спят — до сих пор физиологическая тайна, отчасти покрытая мраком. Одна из распространённых теорий — мозг во время сна воспроизводит воспоминания «оффлайн», чтобы их закодировать и записать на долгое хранение (консолидация памяти). Но есть и конкурирующие теории. Одна из них заключается в том, что сон важен, чтобы восстанавливать равновесие активности нейронов в мозговых сетях, которые теряют баланс во время бодрствования. Такая перебалансировка мозговой активности предполагает наличие механизмов гомеостатической пластичности, которые впервые обнаружены в университете Брандейс (Brandeis University) и тщательно изучены в ряде лабораторий, в том числе в лабораториях Брандейса и Турригиано (Turrigiano).

Как выяснилось, восстановление мозгового гомеостаза, чем, собственно, и является сама пластичность, происходит исключительно во время бодрствования и подавляется во сне. Эта находка поднимают интригующий вопрос о возможном разделении «ролей» по разным «сценам» между различными видами пластичности на физическом уровне. То есть, например, те структуры, которые участвуют в консолидации памяти, должны быть достаточно удалены от тех, которые вовлечены в гомеостатический ребаланс, чтобы предотвратить возможные «помехи».

Есть большая необходимость в том, чтобы нейроны тщательно поддерживали средний уровень своей активности (частоты испускания импульсов), как термостат поддерживает температуру. Без такого гомеостатического (термостатного) контроля над частотой импульсов, что продемонстрировано на моделях нейронных сетей достаточно давно, не может происходить обучение, и сети впадают либо в эпилептоподобные состояния, либо уходят в полный покой.

В течение многих лет изучение нейронального гомеостаза ограничивалось исключительно наблюдением за культурами клеток и подготовкой срезов. В 2013 году в лаборатории Турригиано впервые в естественных условиях нашли доказательства импульсного гомеостаза в головном мозге млекопитающих. Возглавляемые научным сотрудником Кейт Хенген, исследователи в течение 9 дней регистрировали активность отдельных нейронов в зрительной коре свободно передвигающихся крысят по 8 часов в день. В течение всего периода эксперимента один глаз у них оставался закрытым. Активность нейронов первоначально снижалась, но в течение следующих 4 дней частота импульсов нервных клеток возвращалась к базовому уровню, несмотря на потерю зрения. По сути эти эксперименты подтвердили то, что подозревали уже давно — активность нейронов в мозге действительно гомеостатически регулируется.

Благодаря тому, что появилась уникальная возможность изучить фундаментальный механизм пластичности мозга в живом организме, Хенген с коллегами продолжила анализировать, возможна ли связь между поведением млекопитающего и гомеостатической пластичностью. Чтобы по-настоящему оценить, как суточное поведение может влиять на баланс активности нейронов, необходимо было исследовать отдельные клетки без остановки в течение всего девятидневного эксперимента, а не оценивать единичные снимки каждый день. Чтобы это совершить, исследователям пришлось применить все свои творческие способности и придумать такое вычислительное решение, которое бы смогло быстро обрабатывать терабайты данных после более чем двухсотчасовой непрерывной съёмки.

В конечном счёте полученная информация показала, что отдельные нейроны имеют так называемую «точку отсчёта» для деятельности, которая всегда жёстко регулируется, несмотря на значительные изменения входного сигнала из окружающей среды.

Гомеостатическое восстановление равновесия наступало почти исключительно в периоды бодрствования, затормаживаясь во время сна, что стало непредсказуемым поворотом. Предыдущие прогнозы либо не предполагали никакой роли бодрствования в этом процессе ребалансировки, либо прямо говорили о том, что всё должно происходить именно во сне. Чтобы ещё раз убедиться в правильности своих выводов, исследовательская группа создала в лаборатории условия, доказывающие самую что ни на есть активную роль бодрствования: они задерживали у подопытных животных периоды активной жизнедеятельности во время того, пока организм «привыкал» к новому состоянию (происходило приспособление), что его дополнительно укрепляло.

Эта находка значительно углубляет понимание поведенческих, экологических и циркадных влияний на сбалансированные механизмы пластичности мозга.

Но исключает ли сон возможность пластичности? Как получается, что механизмы, требующие, чтобы произошли сложные акты транскрипции, трансляции и модификации, могут модулироваться за кратковременный период активности? И как осуществляется взаимная регуляция бодрствования и сна во время процесса ребалансировки? На эти и другие вопросы только предстоит ответить.

Neuronal Firing Rate Homeostasis Is Inhibited by Sleep and Promoted by Wake” by Keith B. Hengen, Alejandro Torrado Pacheco, James N. McGregor, Stephen D. Van Hooser, and Gina G. Turrigiano in Cell. Published online March 17 2016doi:10.1016/j.cell.2016.01.046

http://www.neurotechnologies.ru/article_news?id=293


Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments