Вскрытие мозга

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

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).

Новосибирск, Академгородок

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.

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