Лента TH Новости Биоинженерия



Как работает человеческий мозг?

∴ 356

Ученым MIT удалось узнать больше об особенностях работы мозга. В частности, об электрической активности.

1401

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали метод визуализации, который позволяет точно изучить, как распространяются электрические сигналы в мозге. Это способствует лучшему пониманию болезни Альцгеймера, эпилепсии и других нарушениях мозга. Также это позволяет понять, как формируются мысли и чувства.

Мозговые сканы МРТ дают важное представление о том, как работают наш мозг, но они могут производить только приблизительные аппроксимации областей, которые активируются данным стимулом. Чтобы разгадать мелочи того, как нейроны общаются и сотрудничают, чтобы сформировать мысли и чувства, нам нужны инструменты визуализации со значительно улучшенными разрешениями.

Сегодня, не будучи в состоянии справиться с 86 миллиардами нейронов в человеческом мозге, нейрофизиологи должны довольствоваться изучением простых организмов, таких как черви и личинки рыб (с числом нейронов исчисляемом в сотнях), опираясь на медленные и громоздкие методы, такие как имплантация электродов в ткань мозга для обнаружения электрических сигналов.

Это, однако, может скоро измениться. Группа исследователей, возглавляемая профессором Эд Бойденом в Массачусетском технологическом институте, основывалась на предыдущей работе по совершенствованию техники визуализации, которая обеспечивает более полную картину активности мозга. При воздействии красного света тщательно подобранный флуоресцентный белок, связанный с клеточной мембраной нейронов, реагирует на электрические сигналы посредством освещения, чтобы выявить точный нейронный путь мысли.

Бойден и команда разработали сложного робота, чтобы выбрать белок среди почти 10 миллионов кандидатов и 13 точечных мутаций. Робот вводил каждый тип белка в клетку млекопитающего, выращивал клетки в лабораторных блюдах и фотографировал результаты, в то время как программный компонент выбирал соединение с наилучшими характеристиками, включая яркость, расположение белка в клетке, и его устойчивость к фото-обесцвечиванию.

Применяя белок к личинкам данио, червю Caenorhabditis elegans, а также ткани мозга мыши исследователи визуализировали и измерили электрическую активность в этих организмах, когда они распространялась через мозг. Более того, этот метод можно использовать в тандеме с так называемыми «оптогенными белками», которые могут заставить замолчать или стимулировать одиночные нейроны по желанию. Исследователи показали, что они могут стимулировать изолированный нейрон, а затем использовать флуоресцентный белок, чтобы следовать по пути нейронов, которые реагировали на единственный раздражитель.

Далее, исследователи будут пытаться всесторонне отображать активность мозга у мышей, выполняя различные задачи, с целью выяснить, как именно некоторые нейронные цепи обуславливают специфическое поведение.

Мы сможем наблюдать, как происходит нейронное вычисление. В течение следующих пяти лет мы собираемся полностью решить некоторые мелкие мозговые цепи. Такие результаты могут сделать шаг к пониманию того, что такое мысль или чувство.Профессор Эд Бойден, глава исследования.

Филипп Дончев