Наш мозг

Нейроны для ремонта перемещаются сквозь мозг

13 января 2006
Невропатолог Катсунобу Савамото (Kazunobu Sawamoto) из университета Кейо (Keio University) и группа его коллег из нескольких стран впервые получили картину путешествий "запасных" нейронов внутри живого мозга.
Учёные знают, что мозг производит новые нейроны в течение всей жизни. Но нейрогенезис имеет место лишь в нескольких определённых областях (например, в месте соединения мозга и позвоночника).
Новые клетки, однако, могут мигрировать по всему мозгу и путешествовать даже до обонятельной луковицы — группы клеток в передней части мозга. Вспомнив такие вот опыты по активации нейрогенезиса, вы поймёте — почему важно разобраться ещё и с механизмом транспорта новоиспечённых нейронов к месту назначения.
Это и выполнила группа Савамото. Она провела опыты на мышах, используя флуоресцентную краску, и установила, что нейроны разносит по мозгу ветвящийся поток спиномозговой жидкости. При этом нейроны-путешественники откликались на подталкивание со стороны так называемых ресничек — отростков клеток мозга.
Чтобы проверить их роль в этом процессе, исследователи вывели мышей-мутантов, испытывающих недостаток в этих ресничках. В этом случае правильного места назначения достигали всего 9% "запасных" нейронов, против 65% у нормальных мышей.
Авторы работы также отметили, что реснички ответственны за правильное распределение ряда определённых белков в спиномозговой жидкости, которые, в свою очередь, отвечают за целеуказание — за счёт химического взаимодействия они не дают нейронам закрепиться там, где не следует. Потому их блуждания по мозгу, в конце концов, заканчиваются на ремонтируемом участке
Американский учёный полагает, что, только поставив опыт на себе, он выяснит, что ощущает человек, в работу мозга которого вмешиваются посторонние сигналы. Исследователь хочет понять связь между схемой мозга и феноменом человеческого сознания.
Невролог Билл Ньюсом (Bill Newsome) из Стэнфорда (Stanford University) мечтает вживить в свой мозг электроды, чтобы провести важный опыт с воздействием на сознание.
Учёные сегодня немало знают о путях электрических сигналов в мозге, о том, как он "учится", как преобразовывает сигналы, идущие от глаз, в осмысленные образы.
Однако понимание "языка" нервных клеток – это ещё не всё. Есть вопрос более сложный, лежащий на стыке физиологии и философии. Его-то и пытается решить Ньюсом: как именно вся эта мозговая деятельность соотносится с сознанием человека?
Ещё в 1930-х годах канадский нейрохирург Вайлдер Пенфильд (Wilder Penfield) проводил опыты по стимуляции коры.
Он показал, что, воздействуя на визуальную кору, можно заставить людей видеть звёзды или вспышки света. Когда он стимулировал слуховую кору, люди слышали гудки. Когда он пошел глубже в мозг, он мог генерировать сложное восприятие. Пациент, например, говорил: "Я сижу на заднем дворе у дома моей матери, и она зовёт меня на обед".
Но тогда о "карте соединений" в мозге учёные знали очень мало. Так что слуховые или зрительные эффекты у подопытных, которым внедряли электроды, экспериментаторам мало что говорили.
В наши дни учёные больше полагаются на опыты с животными. "Мембрана", скажем, рассказывала историю о том, как хорькам показывали "Матрицу".
Область MT показана красной точкой (иллюстрация Barbara Martin).
Интересные опыты ставил и Ньюсом. В 1990-х он и его сотрудники изменяли реакцию обезьяны на окружающую среду, посылая электрические импульсы в часть её мозга, называемую MT (middle temporal visual area — средняя временная визуальная область).
Ньюсом говорит, что эта область очень важна для осознания увиденного. Ведь мало того, чтобы в голове создалась картинка "точка ползёт вправо", нужно, чтобы человек понял, что именно происходит.
В тех опытах обезьяну обучали правильно реагировать на определённые движущиеся рисунки, указывая направление их перемещения. Животное получало награду за правильный ответ.
Учёные выяснили, что когда движение шло в одном направлении, активировались одни клетки в зоне МТ, когда в противоположном – другие.
Следующий шаг был логичен: стимулируя "не те" клетки, учёные добились того, что обезьяна реально видела одно движение, но осознавала его как прямо противоположное.
"Как сознание проистекает из функций мозга?" — это один из самых очаровательных и важных вопросов во всей нейробиологии", — считает американский исследователь. Опыты с изменённым визуальным восприятием могут помочь в его решении.
Билл Ньюсом подумывает о постановке опыта вне США, в тех странах, где законодательство, связанное с экспериментами на людях – мягче. И ведь речь-то идёт об опыте на самом себе (фото с сайта ctns.org).
Однако обезьяну нельзя расспросить, что именно она видит и чувствует, когда к её нормальному зрительному восприятию добавляется искусственная стимуляция отдельных клеток коры. Да и обычные добровольцы тут плохо подходят.
Потому следующий такой опыт учёный мечтает поставить на себе, внедрив в свою область MT электроды и квалифицированно записав — что же из этого выйдет.
Только прежде ему ещё предстоит получить разрешение. И ещё он предвидит препятствия этического плана.
"Что если кто-то, прочитав отчёт в научном журнале, пойдёт по моим стопам (какой-нибудь молодой аспирант) и нанесёт себе вред? — спрашивает учёный. — Что если он пойдёт глубже в мозг, чем я, туда, где вероятность опасных повреждений ещё выше? Я буду чувствовать себя виноватым, даже если мой собственный эксперимент пройдёт удачно".
Опыты на себе. Вполне в духе настоящего учёного. Хотя Ньюсома и совсем уж безрассудным назвать нельзя. Окончательное решение – ставить такой опыт или нет, он примет лишь после точной оценки вероятности постхирургических осложнений.
"При шансе нанести себе вред равным 1 на тысячу я бы пошёл на риск, — поясняет Ньюсом. — При шансе что-то серьёзно повредить в 1 на 100 — не стал бы делать этого. К сожалению, пока оценки, сделанные нейрохирургами, с которыми я разговаривал, как раз лежат между этими двумя цифрами".

Полдрак объясняет, что мозг обучается двумя способами. При первом, называемом декларативное обучение, работает средняя височная доля и ним связано изучение активных фактов, которые можно вспоминать и использовать очень гибко. Второй, при котором задействован стриатум, называется обучением по привычке.
Например, выучивая номер телефона, можно просто его запомнить, используя декларативное обучение, и затем вспоминать, когда понадобится, говорит Полдрак.
Еще один способ - выучить по привычке. "Наберите номер 1000 раз подряд, и даже не помня номер сознательно, вы пойдете и наберете его", - говорит он.
Но при этом декларативное обучение является гораздо более эффективным.
Однако проблема в том, что когда человек отвлекается, то обучение по привычке начинает возобладать над декларативным обучением. "Когда ребенок пытается усвоить новые понятия, новую информацию, любое отвлечение вредно, оно снижает обучающие способности", - говорит Полдрак.
Ученые провели эксперимент, в ходе которого они наблюдали за активностью участков мозга 14 добровольцев при выполнении разного рода задач.
Сначала участников попросили на основании повторяющихся реплик о погоде составить ее прогноз. А через некоторое время некоторым добавили еще одно задание, включив звук и заставив мысленно считать количество высоких звуков, которые они слышат.
Результаты показали, что во время выполнения одного задания был задействован участок мозга, отвечающий за декларативную память, в то время как при выполнении двух задач работал участок, связанный с обучением по привычке.
В момент проведения эксперимента отвлекающий фактор никак не повлиял на качество выполнение главной задачи, однако позднее добровольцы, слушавшие музыку, плохо помнили суть задания.
При этом ученые отмечают, что эксперимент был ограниченным и касался ограниченной возрастной группы. "Сложно сказать, насколько можно экстраполировать эти результаты, однако я полагаю, что они представляют интерес и указывают направления для дальнейших исследований", - говорит Полдрак.
Источник: Speckor.lv