Кортикальный гомункул

Эпоха великих географических открытий не только стёрла с глобуса последние белые пятна, но и открыла для европейцев огромное число существ, с которыми они не только не встречались, но и помыслить себе не могли. Среди новообретённых меньших братьев было немало амфибий, в числе которых оказалась одна, не только ставшая излюбленным модельным организмом, но и оставившая след в истории мистификаций, имя ей обыкновенная шпорцевая лягушка - Xenopus laevis.

В книге Эмиля Безницкого «Сфинкс» описывается такая история:

"В конце XVI века два австрийских проходимца, которые гордо именовали себя алхимиками, граф Иоган Фердинант Куфштайн и аббат Гелони за пять недель вырастили десять гомункулусов."

Нас интересуют восемь из них, которые попадают под портрет шпорцевой лягушки, что сильно напоминает карлика в ластах. И если натянуть жабу на глобус, что простительно в сегодняшний день, то гомункулусы прямо очень сильно напоминают наших карликоподобных лягух. Из описания:

"Восемь выглядели, как карлики. С большим уважением их назвали Королём, Дамой, Валетом, Монахом, Монашкой, Серафимом, Шахтёром и Архитектором. Им даже сшили костюмы, соответствующие положению и профессии."

В тексте также говорится, что гомункулы жили в воде. Их содержали в колбах, кормили какими-то таблетками и чистили за ними импровизированные аквариумы. Но если взять за скобки дичь про таблетки, то лягухи в костюмах - это верх упоротости человеческой мысли. Видимо от всего происходящего и пытался сбежать один очевидец тех событий:

"Однажды Королю удалось выбраться из колбы, в которой он обитал. Дворецкий графа Куфштайна поймал его, когда тот пытался откупорить сосуд с находящейся в нём Дамой. На глазах Куфштайна и дворецкого Король упал без чувств и был водворён в свою колбу."

Убираем творческий полет фантазии про то, что гомункулус пытался спасти собрата, откупорив колбу, и в сухом остатке получаем вполне реалистичную картину. Действительно, множество видов животных якобы падают без чувств, придуряясь мёртвыми. Некоторым доводилось брать в руки"карлика в ластах", который после этого просто обмяк в ладонях, став подобным мертвой лягушке. Но стоило отпустить хитреца, как он воскресал подобно Лазарю.

К сожалению, дальнейшая судьба Короля скрыта за мраком веков. Да и никто в целом не знает, что стало с гомункулусами после того, как дороги Куфштайна и Гелони разошлись.

Конечно, глобусу в жабе может быть не очень уютно, но историю про гомункулусов все же интерпретируем с биологической точки зрения со шпорцевой лягушкой. Верить или не верить в неё, каждый читатель решит сам, но если о природе бестелесных гомункулусов можно построить массу химических теорий (вспомнить хотя бы историю с кровью святого Януария), то на роль карликоподобных подходит не так уж много животин.

А шпорцевая лягуха - отличный кандидат! Эта довольно крупная амфибия из рода пиповых попала в Европу из чёрной Африки – современная территория Анголы и Кении. Наиболее крупные экземпляры, особенно белая морфа, действительно напоминают своим внешним видом искажённые пропорции человека. А возможность постоянного пребывания в воде делает это животное идеальным для подобных мистификаций.

Группа зоопсихологов изучила существующие знания о птичьем мозге и выдвинула гипотезу о существовании ключевых нейронных особенностей, которые позволяют птицам оставаться умными, несмотря на малый размер мозга.

Считается, что сложные когнитивные способности — решение головоломок, распознавание речи, узнавание себя в зеркале и другие — требуют двух ключевых особенностей. Во-первых, большой мозг, ведь в нем много нейронов и, как следствие, больше его вычислительная мощность. Во-вторых, изокортекс, то есть новая кора головного мозга, отличающая высших млекопитающих от низших. У человека она составляет до 80% активного объема мозга и отвечает за мышление, речь и другие важные функции. Изокортекс — это транспортная развязка для связи разных областей мозга между собой. Такой механизм помогает лучше запоминать и представлять объекты.

Однако птицы, как и млекопитающие, демонстрируют высокие когнитивные способности, несмотря на разницу в размерах мозга: у приматов он может достигать 400 граммов, в то время как птичий мозг не превышает 40 граммов (а чаще всего — от одного до 25 граммов). При столь небольшом мозге новокаледонские вороны (Corvus moneduloides), например, умеют пользоваться инструментами, запоминают, где они их оставили, и представляют шаги для решения задач. В Австралии большие желтохохлые какаду (Cacatua galerita) научились открывать мусорные баки в поисках пищи и распространили новый навык среди других популяций. А голуби (Columba livia) различают орфографические ошибки в коротких английских словах, но обучаются медленнее, чем другие «умные» птицы.

В одном исследовании сравнивался интеллект попугаев, нечеловекообразных приматов и воронов. Выяснилось, что все эти животные обладают схожими когнитивными способностями и работают наравне, за исключением пространственных навыков. В новой статье, опубликованной в журнале Trends in Cognitive Sciences, трое немецких биопсихологов усомнились в том, что интеллект зависит от размеров мозга. Исследователи предложили четыре ключевые нейронные особенности, которые независимо друг от друга развили «умные» птицы и млекопитающие.

Авторы утверждают, что размер мозга не так важен, как важно количество нейронов. Птичий мозг при любых размерах тела остается маленьким, ведь пернатые всегда экономят на массе, чтобы не потерять способность к полету. Предыдущее исследование показало, что у птиц вдвое больше нейронов на единицу объема мозга, чем у приматов, и вчетверо, чем у грызунов. Но, вероятно, как отмечают авторы, решающую роль играет большая доля ассоциативных нейронов, обрабатывающих информацию.

Также, по словам исследователей, у птиц есть аналог изокортекса млекопитающих. Он состоит из образований в виде слоев и колоннообразных структур, которые находятся во многих сенсорных зонах паллиума (у млекопитающих это кора больших полушарий). Вдобавок и у птиц, и у млекопитающих независимо друг от друга развилась рабочая (оперативная) память в префронтальной области мозга. Например, у воронов нейроны в этой зоне проявляли активность во время запоминания.

В той же префронтальной области, как отмечают авторы, у птиц и млекопитающих есть система, которая использует нейромедиатор дофамин для принятия решений и адаптации к изменяющимся ситуациям. Эти системы не гомологичны, подчеркивают биопсихологи, а представляют собой результаты конвергентной эволюции.

У нового объяснения развития интеллекта «умных птиц» есть ряд вопросов, которые еще предстоит решить. Неясно, например, как работает долговременная память птиц, как они извлекают из нее знания. Авторы предполагают, что другие важные факторы птичьего ума заключаются в мозжечке и высокой температуре тела (40-42°C).

Вы наверняка видели кучу видео, где котам дают попробовать мороженое. Они так забавно реагируют, вот умора! Рот открыли и замерли, наверное, в шоке от такой вкуснятины! Может, своему Барсику тоже дать мороженку? Постойте! Сначала прочитайте эту статью: вы будете крайне удивлены, что все эти видео — никакие не приколы, а самое настоящее жестокое обращение с животными. В чём же тут жестокость? Котику не дали доесть лакомство?

Совсем нет. Дело в том, что прикольная реакция котов на видео — показатель сильной боли. Шерстяные не дуркуют от новой вкусняшки: замирание, запрокидывание головы, высовывание языка и прочие «весёлые» жесты говорят о том, что зверю крайне некомфортно, неприятно, и он не знает, как это прекратить. Но почему же им так больно от какой-то мороженки?

На то есть сразу две причины. Первая довольна проста — больные зубы. Люди со слабой эмалью и высокой чувствительностью отлично понимают, как сильно реагируют зубы на перепады температуры. И как это больно. Проблемы с зубами есть у подавляющего большинства домашних котов. Животины терпят до последнего, так что регулярный осмотр ротовой полости — прямая обязанность владельца. Посмотрите на своего питомца: неприятный запах из пасти, воспалённые дёсны, жёлтый налёт, чёрные точки и сколы на зубах — всё это повод заглянуть к ветеринарному стоматологу.

Вторая причина реакции на лакомство — заморозка мозга. Кроме шуток! У людей, кстати, тоже встречается. По статистике, около 20-30% всего населения Земли испытывали эти ужасные ощущения. Говорят, это сравнимо с приступом мигрени: сильнейшая головная боль где-то в области носа, лба или за глазами.

«Заморозка мозга» происходит из-за резкого воздействия ледяного кусочка на сосуды в ротовой полости и выше — в голове. Из-за холода вены и артерии сначала резко сжимаются — это рефлекторная реакция организма, который хочет сохранить тепло. Затем, когда мозг понимает, что происходит, большая порция тёплой крови направляется к суженным сосудам, и они быстро расширяются обратно. Сужение-расширение и является причиной болевой реакции на холод.

Исследования конкретно на котах и мороженом пока не проводились, но знания кошачьей анатомии и поведение после укуса холодного лакомства позволяют предположить: у шерстяных во рту происходит примерно то же самое. Да, не у всех: как и с людьми, такая реакция — явления индивидуальное. Но, тем не менее, давать своим питомцам откусывать кусочки от своего мороженого крайне не рекомендуем!

Если хотите порадовать питомца в жару, приготовьте ему свою особое блюдо. Для этого понадобится специальный силиконовый лизательный коврик и паштет/кефир/фарш/пюре. Намажьте съедобность на коврик и уберите его в морозилку на пару часов. Потом достаньте и подержите пару минут при комнатной температуре. Готово! Главное, чтобы коврик получился именно лизательным: риск заморозки мозга возникает, когда в пасть попадает сразу кусочек чего-то холодного.

Но помните: всё индивидуально. И если ваша животинка демонстрирует признаки боли — придётся навсегда отказаться от холодных лакомств.

Автор: Арина Таран

Редактор: Елизавета Исаева

Опубликовано в сообществе: Книга животных

Три недели назад стартап Илона Маска Neuralink внедрил нейроимплант в мозг первому человеку. Как стало известно теперь, заживление после операции прошло успешно, пациент уже начал пользоваться возможностями импланта.

Илон Маск еще в феврале 2021 года объявил об успешной имплантации беспроводного нейроинтерфейса обезьяне. Теперь дело дошло до экспериментов на человеке. Несмотря на шум вокруг любого заявления Маска, он далеко не первый, кто вживил имплант внутрь человеческого мозга. За последние 30 лет в области клинического применения нейроимплантов был пройден длинный путь. 

В далеком 1998 году нейробиолог Филипп Кеннеди внедрил инвазивный нейроинтерфейс, содержащий факторы роста нервов, художнику и музыканту Джонни Рэю, который потерял возможность двигаться после инсульта. Рэй уже тогда научился управлять курсором на экране, представляя движения руки.

В 2004-м парализованный американец Мэтью Нейгл стал первым человеком, которому вживили в мозг имплант BrainGate. Нил сначала научился перемещать курсор на компьютере, представляя, что двигает руками, затем включал с помощью импланта телевизор, переключал каналы и, наконец, даже научился управлять роботизированной рукой — поднимать и удерживать предметы. В 2016 году ученые из Университета Джонса Хопкинса представили имплант из 128 электродов, который позволил испытуемым контролировать отдельные пальцы рук на протезе с очень высокой точностью, вплоть до 96,5%. 

Так что пока в Neuralink не совершили прорыва. Одно из главных достижений технологии, предлагаемой Илоном Маском, в том, что интерфейс получился беспроводным и компактным. Имплант состоит из гибких и тонких полимерных нитей в качестве электродов, которые вживляются нейрохирургическим роботом, к тому же чип имеет мощные маленькие усилители для передачи сигнала.

Однако исследователям компании Маска остается решить еще ряд проблем, с которыми сталкивались все, кто занимался нейроимплантацией ранее. Это биосовместимость и безопасность. 

Встроенные в мозг электроды хорошо записывают сигнал первые несколько недель, а затем происходят иммунный ответ и инкапсуляция электродов, так что со временем качество сигнала значительно падает. А уж гарантировать, что через 5-10 лет со встроенным в мозг инородным объектом не случится непредвиденных обстоятельств, точно не может никто.

Поскольку Neuralink — частная коммерческая компания, ее представители очень нехотя публикуют конкретные данные о проведенных исследованиях — в основном только твиты и пресс-релизы. Поэтому остается догадываться, как далеко компания Илона Маска продвинулась в решении этих вопросов. В любом случае в обозримом будущем людям не предстоит встраивать импланты в мозг, за исключением редких медицинских случаев.

Тем не менее прогресс в этой области очевиден: появляются биосовместимые материалы, новые технологии обработки сигнала, а количество регистрируемых нейронов продолжает расти. Например, по подсчетам немецкого нейробиолога Конрада Кординга, аналог закона Мура для нейроинтерфейсов будет звучать так: количество регистрируемых нейронов удваивается каждые 7,4 года. В таком случае уже через 15-30 лет стоит ожидать появления полноценных и доступных технологий нейропротезирования, и Neuralink имеет все шансы быть в числе первооткрывателей.

г. Владимир. Звук передает авторские кирпичи.

Новосибирск, Академгородок

Долгое время добивавшаяся права начать клинические испытания на людях компания Neuralink в этом году уже провела первую операцию по вживлению в головной мозг пациента импланта, позволяющего наладить взаимодействие с компьютером. До этого сообщалось, что в общей сложности в текущем году такие операции будут проведены на 11 пациентах из числа добровольцев.

Идти на такой риск в большинстве случаев людей толкают тяжёлые нарушения моторных функций, которые не позволяют им двигать конечностями самостоятельно. Neuralink рассчитывает настроить интерфейс между человеческим мозгом и компьютером таким образом, чтобы пациенты смогли эффективно управлять бионическими протезами или экзоскелетами, а в идеале начали бы двигать собственными конечностями.

Вчера Илон Маск на страницах принадлежащей ему социальной сети X признался, что первый человек получил имплант Neuralink и теперь идёт на поправку после операции. Напомним, что небольшой имплант цилиндрической формы устанавливается в отверстие в черепной коробке человека, а с головным мозгом он соединяется тончайшими электродами. По замыслу компании, проводить подобные операции должны специализированные роботы. Илон Маск добавил, что первые результаты обнадёживают, поскольку импланту уже удаётся регистрировать активность нейронов пациента.

Компания уже придумала название для своего импланта, который планирует выпускать серийно в случае успеха клинических испытаний. Обозначаемый как Telepathy, он должен позволять человеку управлять смартфоном или компьютером, а также любым другим устройством, «буквально силой мысли». Целью стартапа, по словам Маска, является помощь людям с тяжёлыми нарушениями во взаимодействии мозга с нервной системой. «Представьте себе, если бы Стивен Хокинг мог бы общаться быстрее, чем опытная машинистка набирает текст или произносит слова аукционист», — привёл пример глава компании.

Напомним, что на предыдущих этапах испытаний решение Neuralink использовалось подопытными обезьянами для контроля предметов в компьютерных играх при помощи сигналов головного мозга. Макака с вживлённым чипом, например, играла в пинг-понг на дисплее компьютера. Первично компания хотела перейти к испытаниям импланта на людях к концу 2019 года, но разрешение удалось получить только в прошлом. Электроды, которые проникают в кору головного мозга пациента, углубляются в неё менее чем на 2 миллиметра, но это больше основной части конкурирующих решений. Обычно для тестирования имплантов на первой группе из пяти или десяти пациентов требуется около шести месяцев. Если на этом этапе всё проходит удачно, компания сможет расширить свои испытания. По мнению научных консультантов Neuralink, прежде чем мозговые импланты компании будут одобрены к массовому применению, пройдут годы.

Исследование показывает новую роль дофамина в обучении и принятии решений.

В новаторском исследовании учёные из Университета Уэйк Форест изучили роль дофамина в обучении мозга человека. Впервые удалось отследить работу этого нейромедиатора в реальном времени в глубинах мозга трёх людей. Исследование показало, что дофамин не только связан с восприятием вознаграждения, но и играет ключевую роль в процессе обучения на основе ошибок.

Доктор Кеннет Т. Кишида, ассоциированный профессор физиологии и фармакологии, отметил: "Ранее было известно о важной роли дофамина в обучении на основе переживаний 'вознаграждения' (и возможно 'наказания') у животных, но мало работ посвящено изучению его действия в человеческом мозге". Это первое исследование, демонстрирующее, как дофамин кодирует вознаграждение и наказание, а также то, что он отражает "оптимальный" сигнал обучения, используемый в современных исследованиях искусственного интеллекта.

Учёные применили метод быстрой циклической вольтамперометрии в сочетании с машинным обучением для измерения уровня дофамина в реальном времени. Исследование проводилось на трёх пациентах во время инвазивной операции – глубокой мозговой стимуляции при лечении существенного тремора.

Участникам предложили сыграть в простую компьютерную игру, где они учились принимать решения, максимизирующие награды и минимизирующие наказания. Игроки получали реальные денежные призы за правильные решения и теряли деньги за ошибки. Уровень дофамина измерялся каждые 100 миллисекунд на каждом этапе игры.

Результаты показали, что дофаминовая система намного сложнее и многоаспектнее, чем предполагалось ранее, играя важную роль как в обработке проигрышей, так и в победах. Кишида сказал: "Мы обнаружили, что дофамин играет роль не только в сигнализации о положительных и отрицательных переживаниях в мозге, но и делает это оптимальным образом при обучении на основе этих исходов".

Исследование подчёркивает ключевую роль дофамина в обучении на основе наших переживаний – как положительных, так и отрицательных, помогая мозгу адаптировать поведение для принятия решений, связанных с положительными результатами. "Дофамин – важная часть сложной системы, которая учит наш мозг и направляет наше поведение," отметил Кишида.

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances , может предоставить новые направления в исследованиях для понимания механизмов, лежащих в основе депрессии, зависимости и связанных с ними психиатрических и неврологических расстройств.

Источник

Синестезия — нейрологическое явление, при котором стимуляция одного сенсорного пути автоматически вызывает ощущения или восприятие в другом сенсорном канале. Люди с хромо-музыкальной синестезией буквально "видят" музыку в виде цветных узоров, причем с удивительной последовательностью.

Исследования с МРТ показывают, что мозг синестетов физически отличается от мозга людей без синестезии — у синестетов на 23% больше нервных связей между областями, отвечающими за разные сенсорные функции. То, что большинство считает метафорой ("яркий звук", "сладкий голос"), они воспринимают буквально.

Интересно, что среди художников и музыкантов синестезия встречается в семь раз чаще. Скрябин, Римский-Корсаков, Кандинский и Набоков были синестетами, возможно, именно это нейрологическое "переплетение" чувств питало их творчество.

В созвездии Киля, на расстоянии примерно 7 500 световых лет от Земли, находится система Эта Киля — одна из самых массивных и ярких звездных систем нашей Галактики. Масса главной звезды этой пары превышает массу Солнца более чем в 100 раз, а масса меньшего компаньона составляет около 50 масс Солнца. Светимость системы превосходит солнечную примерно в пять миллионов раз.

В 1840-х годах Эта Киля пережила так называемую "Великую вспышку" — мощнейший выброс вещества. Из-за этого система на короткое время стала второй по яркости звездой на ночном небе, уступая только Сириусу. В ходе извержения было выброшено столько газа и пыли, что этого хватило бы на формирование как минимум 20 солнечных систем. Сейчас продукты вспышки образуют характерную биполярную туманность Гомункул — два гигантских "пузыря" вещества, расходящихся в противоположных направлениях.

Этот звездный "чих" связан с тем, что доминирующим компонентом системы является сверхмассивная звезда на поздней стадии эволюции, пребывающая в режиме крайней неустойчивости. В любой момент она может завершить жизнь коллапсом ядра и взрывом сверхновой, а в одном из сценариев — даже гиперновой (например, если коллапс приведет к образованию черной дыры). Когда это произойдет, вспышка может быть настолько яркой, что ее можно будет заметить даже днем.

Изображение получено космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" в ультрафиолетовом диапазоне (камера WFC3); релиз — 1 июля 2019 года.

Синестезия — нейрологическое явление, при котором стимуляция одного сенсорного пути автоматически вызывает ощущения или восприятие в другом сенсорном канале. Люди с хромо-музыкальной синестезией буквально "видят" музыку в виде цветных узоров, причем с удивительной последовательностью.

Исследования с МРТ показывают, что мозг синестетов физически отличается от мозга людей без синестезии — у синестетов на 23% больше нервных связей между областями, отвечающими за разные сенсорные функции. То, что большинство считает метафорой ("яркий звук", "сладкий голос"), они воспринимают буквально.

Интересно, что среди художников и музыкантов синестезия встречается в семь раз чаще. Скрябин, Римский-Корсаков, Кандинский и Набоков были синестетами, возможно, именно это нейрологическое "переплетение" чувств питало их творчество.

Широко известным фактом является то, что кора головного мозга и большие полушария не являются чем-то жизненно необходимым. На земле существует масса живых существ, у которых центральной нервной системы либо нет вовсе, либо она устроена чрезвычайно примитивно.

Так, например, тараканы могут прожить после декапитации (усекновения главы) более двух недель (максимально зафиксированный рекорд – 3 недели), после чего умирают… от голода. Но как быть с более высокоорганизованными животными, в частности с позвоночными?

Для тех из читателей, кто проживает в сельской местности или имеет своё небольшое кулацкое хозяйство, не будет открытием факт, что куры после отрубания головы ещё некоторое время активно бегают по двору орошая окружающую действительность своей кровью и вселяя ужас в сердца горожан. Но есть и совершенно уникальные факты.

К таким относится история петуха Майка.

Началась она 10 сентября 1945 года в городе Фрут, штат Колорадо, США, когда фермер Ллойд Ольсен озаботился ужином, в качестве которого должен был выступить 5,5 месячный цыплёнок по имени Майк.

Майк был пойман, положен на плаху, после чего Ллойд нанёс удар топором, и отточенным движением отсёк Майку голову, которую немедленно отдал кошке. Первое время Майк, как и любой уважающий себя покойник, тихо и недвижимо лежал около места своей казни. История умалчивает, чем занимался фермер после нанесения смертельного удара, но по какой-то причине Майк не был немедленно отправлен на ощип.

Когда же Ллойд вернулся, он увидело примечательную картину – Майк как ни в чём не бывало прогуливался по двору и даже пытался клевать зерно. Не думаю, что фермер отнёсся к этому как к чему-то примечательному, и предоставил судьбу Майка небесам. Однако потенциальный ужин не торопился занять своё место на блюде.

Всю ночь Майк провёл в курятнике на своей жерди (зрелище полёта безголового петуха, должно быть, довольно сильное), спрятав шею под крыло. А на утро даже попытался прокукарекать. Именно в этот момент Олсен понял, что имеет дело с чем-то необыкновенным, и, как нормальный американец, решил превратить судьбу Мака в шоу.

Весть о безголовом петухе быстро разлетелась по округе, и к Ллойду потянулись толпы любопытных. Вскоре семейство фермеров Ольсен начало гастрольную карьеру. Первым местом, куда они добрались, стал город Солт-Лейк-Сити, где Майк был продемонстрирован широкой, в том числе и научной, общественности. Научная общественность оказалась поражена, поскольку изначально посчитала сообщение о Майке ловкой фальшивкой.

Для того, чтобы сохранить Майку жизнь, Ллойд Ольсен продолжал кормить его из пипетки в просвет пищевода смесью из молока, воды и мелких зёрен кукурузы. На такой диете, несмотря на свою травму, Майк даже продолжил набирать вес. Однако иногда в трахее у него скапливалась слизь, которую приходилось удалять специальным шприцем. В конечном итоге, это и привело к смерти удивительного петуха.

17 марта 1947 года, во время гастролей в городе Фенкис, у Ольсена не оказалось под рукой шприца – Майк задохнулся и умер. Справедливости ради надо сказать, что в своём «безголовом варианте» Майки прожил едва ли не больше, чем с головой – 18 месяцев. Но в чём же секрет этого петуха?

Дело в том, что в момент отрубания головы топор прошел, оставив нетронутым весь ствол головного мозга и одно ухо. То есть все центры жизнедеятельности остались неповреждёнными. Кроме того, птицы обладают вторичным органом равновесия, что позволило Майку вести относительно комфортную куриную жизнь.

Майк – не уникальное явление, аналогичные случаи задокументированы в 1946 году в Канзассе и в 1947 году в Аризоне. Однако ни одна из кур не прожила более двух месяцев, так что Майк является своего рода долгожителем.

Пытливый читатель может спросить: а как же с млекопитающими, возможно ли такое с нашими родственниками? Ответ на этот вопрос на самом деле не прост. Во-первых, анатомия ЦНС птиц и млекопитающих драматически различается.

Так, у млекопитающих чрезвычайно развита кора больших полушарий, которая скрывает под собой практически все остальные структуры. У птиц же кора значительно меньше, и многие, в том числе стволовые, структуры остаются, так сказать, открытыми.

Таким образом можно с уверенностью сказать, что даже при сохранении стволовых структур, для млекопитающих повторение случаев, подобных Майку, невозможно.

Ответ на Пост: Женщины в истории или Привет! Новый конкурс!

Продолжим обзор женщин-ученых, внесших значительный вклад в современную науку.

Следующая на очереди в моем личном шорт-листе - Мадлен Ланкастер - эволюционный биолог, специализирующийся на неврологическом развитии и заболеваниях головного мозга.

Сейчас Ланкастер важная птица - она руководит собственной лабораторией молекулярной биологии при Совете медицинских исследований в Кембридже, однако своё ключевое открытие, которое буквально перевернуло прикладную нейробиологию, она сделала, будучи всего лишь лаборанткой.

Окончив Калифорнийский университет в 2010 году, Мадлен переехала в Вену, чтобы начать работу в Институте молекулярной биологии. Её задача заключалась в культивировании стволовых клеток на специализированных питательных средах в лабораторных чашках Петри. И... Она не справилась!

У Мадлен возникли трудности с фиксацией клеток на субстрате: они постоянно "уплывали" к краям чашки, что мешало их нормальному делению и формированию биопленки — двумерных органоидов.

Не получается нормально, как у других - ищи свои методы! Чтобы решить эту проблему, Ланкастер начала экспериментировать с различными подложками, пытаясь найти оптимальный способ стабилизации клеточных культур. Она создала несколько вариантов подложек с использованием разных питательных сред на основе коллагена, агара, фибрина и гидрогелей, обогащённых факторами роста.

В отличие от стандартной практики, когда питательная среда наносится тонким слоем на дно чашки, Мадлен не стала мелочиться: она щедро наполняла чашки Петри питательным раствором.

А чтобы предотвратить миграцию клеток к краям, она вводила их прямо в толщу среды, близко к поверхности, используя шприц. Предполагалось, что после деления клетки поднимутся вверх по оставшемуся следу от иглы и начнут делиться в плоскости, формируя нужную биопленку, никуда не уплывая.

Через некоторое время стало ясно, что в отдельных чашках клетки начали прорастать внутрь среды, создавая объёмные органоиды

Девушка доложила о результатах руководителю и получила зеленый свет на дальнейшие эксперименты.

Тут Мадлен развернулась. Одним из ключевых нововведений стала замена эмбриональных стволовых клеток на  индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), также известных как клетки Яманаки. В последующих опытах Ланкастер обнаружила, что ИПСК в достаточно жидких насыщенных кислородом средах не просто прорастают в объемные органоиды, а самоорганизуются в сложные структуры, напоминающие разные регионы мозга, такие как кора головного мозга, гиппокамп и даже глазные чашки.

И не нужно самим пытаться собрать сложные структуры. Просто дайте клеткам условия, близкие к натуральным и не мешайте!

Уже к 2013 году, создаваемые Ланкастер органоиды обладали удивительной функциональностью, близкой к настоящей нервной ткани: они формировали нейроны, создавали синаптические связи и даже взаимодействовали между собой примитивными электрическими сигналами. Такие органоиды могли существовать и развиваться в течение многих месяцев, позволяя проводить долговременные наблюдения и эксперименты, ранее невозможные с традиционными плоскостными моделями.

Такие мозги даже получалось обучать подавая на них определенные электрические сигналы!

Образование таких сложных структур мозга, по сути из клеток кожи позволило качественно продвинуться в методиках исследования мозга: дало возможность  вживую наблюдать развитие мозга, моделировать заболевания и изучать на месте их воздействие на разные типы тканей мозга, а так же сразу тестировать на них лекарственные препараты.

Открытие Ланкастер стало важным шагом вперёд в области неврологии и заложило основу для новых подходов к исследованию мозга.