Архив автора: Дмитрий Кран

Об авторе Дмитрий Кран

Врач невролог

Что представляет из себя мысль в головном мозге. Нейрогенетика мысли. Часть 2.

Мысль начинается в ядрах нейронов.

В ответ на ментальное событие нейрон производит новые вещества практически постоянно.  Все инициированные фактом мысли биохимические реакции, воспроизводящие транспортные белки, микротрубочки, каркас цитоскелета зависят от целого ряда протеинов весьма специфической формы. Путем пока не известного ученым механизма, генетические процессы воспроизводящие эти белки в клетках точно понимают какой именно формы должен быть белок в том или ином случае и где он закодирован в ДНК. Как же это может происходить?

Белки синтезируются сначала путем переноса кода молекулы ДНК на РНК. Затем этот код молекулы РНК доставляют в особые сложные белковые органоиды — рибосомы, — где уже и происходит сопоставление и синтез из последовательности аминокислот растущей молекулы белка. В реальности этот процесс чрезвычайно сложный.

Читать далее

Что представляет из себя мысль в головном мозге. Нейрофизиология мысли.

Мысль, возникающая всякий раз в головном мозге (назовем ее ментальным событием), — есть по сути мгновенные и существенные изменения как внутри большого числа нейронов, так и снаружи их, в межклеточном пространстве, в синаптических связях между нервными клетками, а также в  т.н. глиальных клетках (К глиальным клеткам головного мозга относятся все другие, кроме самих нейронов, клетки мозговой ткани. Это вспомогательные клетки, создающие микроокружение и выполняющие опорную, питательную и ряд других необходимых для нервных клеток функции. Их число в головном мозге в десятки раз превышает число нейронов. Прим. пер.)

Что удивительно, эти молекулярные изменения происходят одновременно и молниеносно во всем головном мозге, в специфических областях и цепях, используя множество различных механизмов. 

Сеть нейронов

Сеть связанных друг с другом нейронов из разных, порой сравнительно далеко расположенных участков мозга. Глиальные клетки поддерживающие, питающие и составляющие миелиновую оболочку. «Трассы» аксонов — отростки нейронов, по которым передается сигнал, дендриты — отростки нейронов, воспринимающие сигнал через синапсы (видны характерные бугорки на терминалях аксонов и дендритов).

Каждое отдельное ментальное событие использует одни и те же нейроны, которые могут образовывать свои сети в совершенно разных областях. Сигналы в этих сетях возникают единовременно с другими типами электрического взаимодействия, включая синхронные колебания и изменения электрического потенциала в межклеточном веществе головного мозга. Также с каждым новым усвоенным событием из стволовых предшественников возникают новые клетки и встраиваются в нейронные цепи. И это лишь часть механизма существования мысли в мозге.

Читать далее

Сантьяго Рамон-и-Кахаль — история открытия нервных клеток

Сантьяго Рамон-и-Кахалем (Santiago Ramón y Cajal) совместно с Камило Гольджи (Camillo Golgi) считаются создателями учения о нейроне. Их теория впервые была озвучена в 1894 году на лекции в королевском сообществе в Лондоне. Однако учение очень медленно находило своих сторонников. Веские доказательства пришли лишь в 1950-х годах, когда с помощью первых электронных микроскопов удалось получить изображения синапсов — соединений между отростками двух нейронов.

Рамон-и-Кахаль использовал технику окрашивания, предложенную К. Гольджи для того чтобы разглядеть в микроскоп морфологию тончайших волокон-отростков нервных клеток. То что ему удавалось увидеть он зарисовывал. Самые первые рисунки нервных клеток и нейронных сетей принадлежащие его руке до сих пор хранятся в музее.

Читать далее

Повышенная чувствительность к звукам при аутизме. Причины, нейробиология.

У детей с аутизмом мышцы уха имеют более высокую чувствительность к звукам по сравнению с другими детьми. К такому выводу пришли исследователи подразделения неврологии в университете Питсбурга (Lukose, R., Brown, K., Barber, C. M. & Kulesza, R. J. Quantification of the stapedial reflex reveals delayed responses in autism. Autism Res. 6, 344–53 (2013)). Некоторые исследователи заявляют, что оценка меры чувствительности мышц среднего уха к звукам может служить как простой клинический биомаркер аутизма, тогда как другие ученые принципиально возражают.

звук

В среднем ухе имеется две мышцы (стременная мышца — m. Stapedius и мышца барабанной струны — m. Tensor tympany) их функция состоит в рефлекторном сокращении в ответ на громкий звук с целью снизить амплитуду колебаний барабанной перепонки и уменьшить силу звукового удара на рецепторы улитки во внутреннем ухе. Большей частью в этом рефлексе участвует стременная мышца, поэтому рефлекс носит ее имя.

Так называемый стапедиальный рефлекс вызывается сокращением тонкой стременной мышцы внутри среднего уха в ответ на громкий звук. Сокращение мышцы оттягивает стременную кость от внутреннего уха, что снижает ее амплитуду колебаний в ответ на звук и защищает внутреннее ухо от сильной вибрации. В исследовании было обнаружено, что у детей с аутизмом стапедиальный рефлекс на доли секунд медленнее и может быть вызван звуком на несколько децибел тише, чем у других детей в контрольной группе.

Читать далее

Звуковая чувствительность, аутизм и слуховой порог. Часть 2.

Второе исследование Moller’a с коллегами выявили, как связаны не классический путь звуковой чувствительности, слуховой порог и стойкий постоянный звон в ушах. Исследователи обнаружили, что повышенная чувствительность к шуму после электрической стимуляции соматосенсорной системы зачастую обнаруживается у маленьких детей в возрасте около 8 лет и крайне редко у взрослых старше 20 лет. Moller, A. R., & Rollins, P. R. (2002). The non-classical auditory pathways are involved in hearing in children but not in adults. Neuroscience Letters, 319(1), 41–4. Это открытие интересно еще и потому, что полученные возрастные цифры связаны с развитием мозга и напрямую коррелируют с созреванием системы звуковой чувствительности.

Классический путь слуховой чувствительности

Схема классического звукового тракта. Не классический путь минует латеральную петлю (Lateral lemniscus), рассеиваясь в ретикулярной формации, связывается с миндалевидным телом и соматосенсорным трактом, не попадает в свои ассоциативные поля височных долей.

Не классический путь обработки звука больше не может оставаться в стороне от внимания специалистов. Выделено автором. Трудно не добавить, взаимосвязь чувствительности к звукам с выявленными у некоторых детей с когнитивными нарушениями, в особенности с диагнозом аутизм, вряд ли может и дальше оставаться в стороне от внимания специалистов.

Читать далее

Звуковая чувствительность, неклассический путь, нейрофизиология обработки звука. Часть 1.

Сенсорная информация звуковая или тактильная поступает в корковые центры классическим или не классическим путем. Специалисты в области слуха хорошо знакомы с трактом, благодаря которому звуковая чувствительность поступает в мозг и там обрабатывается, однако большинство из них даже не слышали о том, что звуковая чувствительность в мозге может иметь неклассический путь в высшие центры обработки звука. Исследования, начиная с 70-х годов прошлого века, впервые обнаружили структуры этого пути, тем не менее, слишком мало известно о его анатомии и физиологии, кроме как то, что альтернативный путь звуковой чувствительности восходит параллельно известному слуховому тракту.

Слуховой тракт

Классический путь звуковой чувствительности 1. Чувствительные аксоны из кохлеарного узла входят в ствол мозга 2. Кохлеарные ядра в проекции верхней оливы связываются с нижними бугорками посредством латеральной петли 3. Аксоны из нижних бугорков приходят в ядра медиальных коленчатых тел в таламусе (MGN) 4. Нейроны таламуса отдают отростки в проекцию слуховой коры височной доли через таламокортикальный тракт 5. Нейроны верхнего ядра оливы отдают волокна обратно в ухо, где иннервируют мышцы (стапедиальный рефлекс — вызывает защитное напряжение мышц натягивающих барабанную перепонку в ответ на громкие звуки, чтобы снизить подвижность косточек и тем самым уменьшить энергию передаваемых ими звуковых волн в мозг.)

Анатомически любой нейронный путь — это цепь, состоящая из нескольких нейронов, которые соединены последовательно своими отростками. Тела этих клеток, скапливаясь, залегают в т.н. ядрах, формируя серое вещество мозга. В основном там же и происходит переключение и передача импульса с одного нейрона на другой.

Классический восходящий звуковой путь начинается с ядра улитки (cochlear nucleus), следует к верхнему комплексу ядер оливы в продолговатом мозге в составе так называемой латеральной петли (lemniscus lateralis), далее через ядра нижних бугорков (inferior colliculus) в ядра медиального коленчатого тела задней части таламуса.

Читать далее

Насколько мозг предвзят, оценивая чужие эмоции

Оценка эмоций других людей, основываясь на выражении лица, может оказаться порой сложной задачей. Как оказывается, для мозга этот процесс различения не так уж прост. Опираясь на предыдущие исследования, выделяющие миндалевидное тело как важную область, занимающуюся обработкой эмоциональных реакций, команда ученых из калифорнийского технологического института (Caltech), Медицинского Центра «Седар-Синай» и Хантингтонского Госпиталя в Пасадене обнаружили, что мозг, отдельные его клетки распознают эмоции скорее с предубеждением, чем основываясь на их истинном выражении. Другими словами мозг может быть предвзят.

Эмоции в мозге

Стрелками обозначены места введения электродов пациентам с эпилепсией.

Исследователи смогли записать ответы с отдельных нейронов, используя электроды — обозначены на МРТ снимке стрелками — помещенные в мозг пациентов страдающих эпилепсией.

Читать далее

Эмпатия и зрительное восприятие чужого стресса

Обычное визуальное наблюдение стрессовой ситуации может вызвать ответную реакцию на уровне физиологии. Стресс в ряде случаев обладает контагиозностью (способность к заражению одним другого подобно инфекции. Прим. пер.). Наблюдение за другим человеком, оказавшемся в стрессовой для него ситуации, порой достаточно, чтобы запустить в теле наблюдателя выработку гормонов стресса (кортизол) (Особенно у лиц, которым свойственна эмпатия, см. ниже. Прим. пер.). К такому заключению пришли ученые, участвующие в масштабном совместном проекте подразделения проф. T. Singer Института Макса Планка (департамент Cognitive and Brain Sciences) в Лейпциге и профессора Clemens Kirschbaum Дрезденского технического университета. 

Эмпатия способна активировать каскад стресс реакции

Модель отражает связь между выделением кортизола гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системой в ответ на стресс и функцией гиппокампа (ингибирование активности синапсов в CA1 зоне).
Лишь 5% напрямую подвергнувшиеся стрессу сохраняли спокойствие, остальные демонстрировали существенное повышение уровня кортизола в плазме крови — гормона маркера стресса.
Атрофия гиппокампа — это потеря им нервных клеток и числа нейронных связей. Возрастные физиологические изменения показаны черными стрелками, стрессовый фактор — красной. Кортизол в плазме крови активирует экспрессию GR рецепторов (рецепторы к глюкокортикоидам есть практически в каждой клетке), что подавляет синаптическую активность в CA1 зоне гиппокампа. Совместный эффект старения и стресса могут снижать активность гиппокампа и вызывать его атрофию. Оригинал

Сопереживание стресса возникает, главным образом, когда наблюдатель и непосредственно тот, кто подвергнулся стрессовому воздействию, имеют личную эмоциональную связь или какие-либо парные отношения, а стрессовая ситуация наблюдалась одним через зеркальное стекло. Однако даже наблюдение за находящемся под воздействием стресса незнакомцем посредством видеотрансляции уже заставляло людей приходить в состояние готовности лично встретиться с опасностью (меняя гормональный фон, на уровне биохимии бессознательно активируя гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую стрессовую ось. Прим. пер.) В нашем, буквально наполненным стрессом, обществе феномен эмоциональной вовлеченности и участия в страданиях другого не должен быть упущен из внимания системой здравоохранения.

Читать далее

Стресс в детстве — причина тревоги и депрессии в зрелости

В последние годы нейробиологи, изучающие поведение, обсуждают результаты и значение большого числа независимых экспериментов, где исследуется влияние, которое оказывает на поведение испытываемый длительный стресс в детстве, может ли он оказаться причиной тревоги и депрессии у тех же особей по достижению зрелого возраста.

hippocampus-interneurons-mouse-brain-public

У подвергнувшихся стрессу мышей зафиксировано снижение роста новых нервных (нейроногенеза) клеток в особом отделе мозга (субгранулярной зоне зубчатой извилины гиппокампа). На картинке окрашенный срез гиппокампа мыши с межнейрональными волокнами. Изображение не связано с данным исследованием и взято для иллюстрации. Оригинал

Эти опыты обычно проводятся на грызунах. В них прослеживается определенная связь между ранним стрессом и нарушением функций в нейроэндокринной системе, в частности в так называемой ГГН оси (гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система), которая управляет нейроэндокринной системой и гормонами стресса, включая кортикотропин и глюкокортикоиды.

Читать далее

Второй мозг — нервная система кишечника и умственные заболевания. Часть 3.

Нервная система кишечника и психика

С ранних эволюционных времен стресс-охраняющий эффект грелина был весьма полезен, постольку, поскольку мы должны сохранять спокойствие во время поиска пищи и быть уравновешенными, рискуя на охоте, говорит Д. Зигман (UT Southwestern Medical Center в Далласе, Техас). В 2011 году команда исследователей под его руководством сообщила, что лабораторные мыши подвергшиеся стрессу активно искали и предпочитали более каллорийную и жирную пищу, тогда как генно-модифицированные особи, нечувствительные к воздействию грелина совсем нет. (The Journal of Clinical Investigation, vol 121, p 2684). Д. Зигман заметил, что в нашем современном мире, когда пища с высоким содержанием жиров легко доступна, в результате хронического стресса или депрессии мы сталкиваемся с постоянно повышенным уровнем грелина, и как итог — ожирение.

NRM-Gut-brain-picture-2

Стресс, эмоции, нисходящие и восходящие связи головного мозга и кишечника. (Nature Microbiology®)

М. Гершон полагает, что существует прочная связь между кишечником и психикой, потому что большое количество информации от окружающей среды приходит через пищеварительный тракт. «Не забывайте, внутреннее пространство вашего кишечника на самом деле является внешним по отношению к телу», заявляет он. Так мы способны обнаружить опасность глазами, услышать ее ушами и распознать ее внутри пищеварительного тракта. П. Пасрикша, руководитель Центра Нейрогастроэнтерологии Джона Хопкинса в Балтиморе напоминает: без кишечника не будет энергии, чтобы поддерживать жизнь.

Читать далее