Причина дружелюбия больных синдромом Вильямса, которых часто называют «эльфами», – особенности работы миндалины мозга. На добрые лица она реагирует гораздо сильнее, чем у обычных людей. А вот злобы «эльфы», похоже, просто не замечают.
Большинство врожденных аномалий, будь то синдром Дауна, гидроцефалия или аутизм, зачастую сопровождаются соответствующими неврологическими проявлениями. Как правило, это замедленное развитие, самоизоляция и нарушения в выражении чувств. Но иногда эти черты дополняются и «полезными» качествами.
Синдром Вильямса
(синдром «лица эльфа») – синдром, возникающий как следствие хромосомной патологии, страдающие которым обладают специфической внешностью и характеризуются общей задержкой умственного развития...
Например, больные синдромом Вильямса, с рождения лишенные 26 генов, способны потягаться в коммуникабельности с завзятыми конферансье и даже проявляют при этом недюжинные способности к языкам. Именно общительность этих больных, которых за характерный внешний вид часто называют «эльфами», и привлекла внимание Брайана Хааса из медицинского центра Станфордского университета.
Он выяснил, что истоки чрезмерного дружелюбия находятся в миндалевидном теле мозга. Эта структура уже давно стала ключевой для социологов в понимании группового поведения не только человека, но и животных. Дело в том, что это «подкорковое» образование получает информацию раньше «зрительной коры» больших полушарий, осознанно анализирующей полученное изображение.
Наш мозг влечёт чужое горе
Человек легче всего различает в лице собеседника выражение страха и безотчётного ужаса, улыбка также распознаются мозгом, однако времени на это он тратит больше. Учёные считают, что такое положение...
Как было недавно показано, именно здесь происходит распознавание дружелюбно или, наоборот, агрессивно настроенных лиц. Возможно, именно благодаря миндалевидному телу младенцы, у которых зрительные участки коры ещё только начинают развиваться, способны распознавать лица взрослых и в некоторой степени даже познавать по ним мир.
По крайней мере, так происходит с «эльфами» – когда Хаас демонстрировал 14 своим подопечным фотографии улыбающихся людей, их миндалевидные тела возбуждались гораздо сильнее, нежели подобные структуры у здоровых добровольцев.
Правда, среди последних тоже выделились две группы – миндалевидные тела экстравертов реагировали на дружелюбные фото активнее, чем у интровертов. Хаас полагает, что такая реакция создаёт экстравертам и «эльфам» благоприятный настрой для дальнейшего общения. Результаты работы опубликованы в Journal of Neuroscience.
Результат никак не был связан с умственными способностями. Больные с синдромом Вильямса обычно имеют более низкий IQ из-за проблем, связанных с обработкой зрительной и слуховой информации – а иногда и из-за недоразвития органов чувств. Авторам публикации даже пришлось соответствующим образом подбирать для функциональной томографии «здоровую» контрольную группу.
Что же касается негативных физиономий, то они не произвели на испытуемых никакого впечатления – интенсивность кровотока, регистрируемая функциональной магнитно-резонансной томографией, оставалась неизменной. И хотя адекватность оценки активности нервных клеток по данным фМРТ, особенно в случае зрительной информации, в последнее время подвергается сомнениям, разница между эффектом от «добрых» и «злых» лиц очевидна.
Подобные результаты не сильно удивили специалистов: «эльфы» всегда отличались своеобразной избирательностью в восприятии зрительной информации.
Например, если показать им фотографию велосипеда и предложить перерисовать её, больные способны с точностью до мелочей воспроизвести мельчайшие подробности, вот только колеса, педали и руль будут разбросаны по всему листу. А вот когда дело доходит до портретов, то им нет равных, а по фотографии они могут не хуже профессионального психолога обрисовать характер незнакомого человека.
Хотя учёные не сомневаются, что причины таких способностей – во врожденных генетических аномалиях, участок ДНК, непосредственно «виновный» в этом, ещё лишь предстоит найти. Сделать это будет весьма непросто: неизвестно, на каком этапе развития организма сказывается дефект 7-й хромосомы, там могут располагаться как факторы, управляющие эмбриогенезом, так и белки, участвующие в работе взрослого головного мозга.
Возможно, ответ на этот вопрос Хаас найдет после завершения исследования с участием детей, больных как синдромом Вильямса, так и «противоположным» состоянием – аутизмом.
среда, 28 января 2009 г.
пятница, 23 января 2009 г.
Мозг двинулся за мыслью
Вскрыв черепные коробки обезьян, учёные смогли не просто «читать» их мысли, как при фМРТ, а предсказывать, чем мозг займётся в будущем. Перед активацией каждого участка он сначала готовится. Через окошко в черепе прекрасно видно, где и как проходит эта подготовка.
Мозг до недавнего времени, при всей его изученности, оставался самым недоступным органом: казалось бы, топическая диагностика и столетия анатомических изысканий сказали ученым всё о том, какие регионы за что отвечают и как работают рефлекторные дуги. Но увидеть «появление мысли» даже сейчас остается мечтой нейрофизиологов.
Учёные знают, что у нас на уме
Учёные научились читать мысли с помощью магнитно-резонансной томографии. Они построили модель, которая оказалась способна определить, какой зрительный образ у вас на уме, даже если прежде вы его...
К ней немного удалось приблизиться с появлением функциональной магнитно-резонансной томографии, регистрирующей кровоток в отдельных, как предполагается, «активирующихся» участках мозга. Сопоставив эти данные с демонстрируемыми зрительными образами, можно даже попытаться определить мысли.
Анираддха Дас и Евгений Сиротин из американского Колумбийского университета пошли вперед.
В определенном смысле им удалось «предсказать», о чём обезьяна будет думать дальше.
Правда, полученные в этом эксперименте результаты одновременно ставят под сомнение адекватность традиционной интерпретации данных, получаемых при функциональной магниторезонансной томографии (фМРТ).
Несмотря на то, что наш мозг составляет обычно не более 2% массы тела, его потребности в энергии заставляют организм отправлять до 15% сердечного выброса в снабжающие серое и белое вещество артерии. А вот как воспользоваться этими ресурсами, решается уже на месте. Традиционно считается, что чем больше активность той или иной области, тем интенсивней в ней кровоток.
Зрение наcтроили по звёздам
На зрительные сигналы способны быстро реагировать не только нейроны, но и астроциты — звёздчатые клетки мозга, регулирующие активность кровотока. Получается, что именно работу последних регистрирует...
Несмотря на то, что результаты десятков работ, обнаруживших отвечающую за ту или иную проблему область мозга, полностью согласуются с данными почти вековой неврологической практики, за последнее десятилетие накопились и противоречия. В частности, до конца не ясен механизм, с помощью которого нейроны запрашивают больше крови. Этот запрос невозможен без участия поддерживающих клеток – астроцитов, и фМРТ, по сути, регистрирует активность не нейронов, а этих самых астроцитов.
Чтобы продемонстрировать другую проблему, возникающую при интерпретации, Дас и Сиротин даже не стали использовать фМРТ, ограничившись регистрацией электрических потенциалов и видеозаписью кровотока.
Чтобы «подобраться» к зрительной коре, им пришлось удалить часть черепной коробки и мозговые оболочки у двух обезьян.
Через образовавшееся отверстие можно было записывать как электрические потенциалы, характеризующие активность самих нейронов, так и непосредственную интенсивность кровотока и содержание кислорода в крови. Иллюстрация к этой заметке как раз и показывает пример активации сосудов мозга визуальным стимулом. Белые «молнии» обозначают артерии, поджавшиеся в ожидании стимула. Тёмная область в центре – специфичный ответ на сам стимул.
Когда обезьянкам «предлагали» проследить за точкой на мониторе (вознаграждая их внимание чем-то вкусным), то, как и ожидали учёные, электрическая активность коры, равно как и кровоток, значительно возрастали – особенно в её визуальных частях. Но повторение этого же самого эксперимента в кромешной темноте, в которой подопытные приматы были просто не способны что-то увидеть, поставило нейрофизиологов в тупик:
Хотя активность коры оставалась на базовом уровне, кровоток в области интереса существенно возрастал, как бы подготавливая нейроны для активной работы.
Это можно было бы объяснить настороженным состоянием животных, если бы не повторение подобного эксперимента, в котором награду обезьянки получали уже за звуковой сигнал. Здесь те же самые области не активировались. В своей публикации в Nature Дас и Сиротин предположили, что причина в «готовности обезьян к выполнению конкретного задания», а не просто в привычной обстановке.
Томограф не распознал экстрасенсов
Гарвардские учёные попытались выяснить, как в мозгу проявляется информация, полученная сверхъествественным образом. Томография мозга показала, что эта информация не проявляется никак....
Это не значит, что все выводы предыдущих экспериментов с фМРТ ошибочны, вопрос лишь в причинно-следственных связях и механизмах – в каких случаях первично усиление кровотока, а в каких – нейронная активность?
В любом случае предложенный авторами метод можно использовать для поиска механизмов интуиции и предвидения, ведь если кровоток возрастает – значит, какая-то структура мозга так или иначе предвидит предстоящие события или, по крайней мере, их характер.
Мозг до недавнего времени, при всей его изученности, оставался самым недоступным органом: казалось бы, топическая диагностика и столетия анатомических изысканий сказали ученым всё о том, какие регионы за что отвечают и как работают рефлекторные дуги. Но увидеть «появление мысли» даже сейчас остается мечтой нейрофизиологов.
Учёные знают, что у нас на уме
Учёные научились читать мысли с помощью магнитно-резонансной томографии. Они построили модель, которая оказалась способна определить, какой зрительный образ у вас на уме, даже если прежде вы его...
К ней немного удалось приблизиться с появлением функциональной магнитно-резонансной томографии, регистрирующей кровоток в отдельных, как предполагается, «активирующихся» участках мозга. Сопоставив эти данные с демонстрируемыми зрительными образами, можно даже попытаться определить мысли.
Анираддха Дас и Евгений Сиротин из американского Колумбийского университета пошли вперед.
В определенном смысле им удалось «предсказать», о чём обезьяна будет думать дальше.
Правда, полученные в этом эксперименте результаты одновременно ставят под сомнение адекватность традиционной интерпретации данных, получаемых при функциональной магниторезонансной томографии (фМРТ).
Несмотря на то, что наш мозг составляет обычно не более 2% массы тела, его потребности в энергии заставляют организм отправлять до 15% сердечного выброса в снабжающие серое и белое вещество артерии. А вот как воспользоваться этими ресурсами, решается уже на месте. Традиционно считается, что чем больше активность той или иной области, тем интенсивней в ней кровоток.
Зрение наcтроили по звёздам
На зрительные сигналы способны быстро реагировать не только нейроны, но и астроциты — звёздчатые клетки мозга, регулирующие активность кровотока. Получается, что именно работу последних регистрирует...
Несмотря на то, что результаты десятков работ, обнаруживших отвечающую за ту или иную проблему область мозга, полностью согласуются с данными почти вековой неврологической практики, за последнее десятилетие накопились и противоречия. В частности, до конца не ясен механизм, с помощью которого нейроны запрашивают больше крови. Этот запрос невозможен без участия поддерживающих клеток – астроцитов, и фМРТ, по сути, регистрирует активность не нейронов, а этих самых астроцитов.
Чтобы продемонстрировать другую проблему, возникающую при интерпретации, Дас и Сиротин даже не стали использовать фМРТ, ограничившись регистрацией электрических потенциалов и видеозаписью кровотока.
Чтобы «подобраться» к зрительной коре, им пришлось удалить часть черепной коробки и мозговые оболочки у двух обезьян.
Через образовавшееся отверстие можно было записывать как электрические потенциалы, характеризующие активность самих нейронов, так и непосредственную интенсивность кровотока и содержание кислорода в крови. Иллюстрация к этой заметке как раз и показывает пример активации сосудов мозга визуальным стимулом. Белые «молнии» обозначают артерии, поджавшиеся в ожидании стимула. Тёмная область в центре – специфичный ответ на сам стимул.
Когда обезьянкам «предлагали» проследить за точкой на мониторе (вознаграждая их внимание чем-то вкусным), то, как и ожидали учёные, электрическая активность коры, равно как и кровоток, значительно возрастали – особенно в её визуальных частях. Но повторение этого же самого эксперимента в кромешной темноте, в которой подопытные приматы были просто не способны что-то увидеть, поставило нейрофизиологов в тупик:
Хотя активность коры оставалась на базовом уровне, кровоток в области интереса существенно возрастал, как бы подготавливая нейроны для активной работы.
Это можно было бы объяснить настороженным состоянием животных, если бы не повторение подобного эксперимента, в котором награду обезьянки получали уже за звуковой сигнал. Здесь те же самые области не активировались. В своей публикации в Nature Дас и Сиротин предположили, что причина в «готовности обезьян к выполнению конкретного задания», а не просто в привычной обстановке.
Томограф не распознал экстрасенсов
Гарвардские учёные попытались выяснить, как в мозгу проявляется информация, полученная сверхъествественным образом. Томография мозга показала, что эта информация не проявляется никак....
Это не значит, что все выводы предыдущих экспериментов с фМРТ ошибочны, вопрос лишь в причинно-следственных связях и механизмах – в каких случаях первично усиление кровотока, а в каких – нейронная активность?
В любом случае предложенный авторами метод можно использовать для поиска механизмов интуиции и предвидения, ведь если кровоток возрастает – значит, какая-то структура мозга так или иначе предвидит предстоящие события или, по крайней мере, их характер.
понедельник, 19 января 2009 г.
Братья запутали генетику
Однояйцевые близнецы оказались роднее друг другу и в тех признаках, что по определению не определяются генами. Метилирование ДНК – один из основных «эпигенетических» механизмов – зависит и от самих генов. Но не до конца.
Если бы большинство внешних признаков, будь то цвет волос и глаз или длина рук и хвоста, определялись только по трём законам Менделя, жизнь демографов и эпидемиологов была бы гораздо проще. Внешний вид каждого следующего поколения можно было бы легко рассчитать, а с прогнозированием врождённых болезней вообще не было бы никаких проблем.
К счастью для уже четырёх поколений генетиков, с абсолютным большинством признаков ситуация сложнее: они взаимодействуют друг с другом, изменяются от поколения к поколению, а нередко практически полностью зависят от факторов окружающей среды.
Арт Петронис из канадского Университета Торонто и его коллеги нашли очередное подтверждение тому, что
даже в случае одинакового генома может существовать дополнительная, так называемая эпигенетическая программа развития, определяющая как отличия, так и сходства в облике близнецов.
И выявили её тесную связь с программой генетической.
Генетике чуть более века, и ее возможности увеличиваются с каждым годом. Но, если опыление гороха в отличие от полимеразной цепной реакции и хромосомного анализа не входит в студенческие практикумы, некоторые «вековые» методы до сих пор используются.
В близнецах поймали стволовые клетки рака
Наблюдения за близнецами помогли учёным обнаружить клетки – предшественники одного из видов рака – лейкемии. Непонятным остаётся, что заставляет эти клетки порождать болезнь. Ведь...
Один из них близнецовый, изначально разработанный для оценки трудно уловимого вклада окружающей среды, вместе с генами формирующего наш облик. Основной принцип – сравнение одно- и двухъяйцевых близнецов по какому-то признаку. Поскольку первые происходят из одной яйцеклетки и одного сперматозоида, то они обладают абсолютно одинаковым набором генов, в то время как вторые теоретически отличаются, как «обычные» братья и сестры.
Соответственно, любые отличия в судьбе однояйцевых близнецов –– будь то болезнь или, напротив, рекордные достижения – должны быть проявлением действия внешних факторов.
Этот подход несколько скорректировался появлением эпигенетики – науки, отвечающей за наследования изменений на отличном от ДНК уровне. Сейчас известны несколько механизмов, отвечающих за различное «воспроизведение» информации, заложенной, казалось бы, в абсолютно одинаковых генах.
Мухи обеспечили себя внуками
Ученые обнаружили новый механизм передачи наследственной информации, не затрагивающий основной геном. Получаемые от матери короткие цепочки piРНК необходимы дрозофилам для «блокирования» стерильности,...
Ремоделирование хроматина, инактивация X-хромосомы, регуляция на уровне РНК, прионизация белков не только корректируют работу генома в каждой отдельной клетке, но даже могут передаваться по наследству. Но основной из известных на сегодня механизмов подобного рода – это метилирование ДНК, присоединение к одной из «букв» генетического кода, цитозину, метильного радикала, нарушающего считывание информации без изменения последовательности ДНК.
Этим процессом и заинтересовались Петронис и соавторы публикации в Nature Genetics. Они изучили эффект метилирования в «белых» клетках крови, эпителии кишечника и щёк у двух сотен одно- и двуяйцевых близнецов.
Генетикам удалось установить, что в пределах одного и того же организма схема метилирования практически постоянна. Более чем 6 тысяч участков, куда мог присоединиться радикал, в разных клетках организма выглядели практически одинаково – были метилированы или, наоборот, свободны.
Но самое главное – разброс между двойняшками был значительно больше, чем между однояйцевыми близнецами.
Хотя это неоднократно предполагалось и до работы Петрониса, достоверного подтверждения гипотезы до сегодняшнего дня не было.
Вместе с тем учёным удалось показать, что разница в метилировании связана не только с отличиями в генах, но и с состоянием зиготы – одной клетки, из которой и развивается весь эмбрион.
Теперь авторы настаивают на том, что эпигенетическое сходство однояйцевых близнецов стоит рассматривать наравне со сходством генетическим. Ведь одинаковые гены, как показывают многочисленные опыты на чистых линиях животных, ещё не означают одинаковый облик. И, наоборот, если близнецовый метод показал, что какой-то признак «определяется генами», найти эти «гены» может оказаться сложнее, чем вы думали: возможно, вместо одинаковой последовательности ДНК стоит поискать одинаковые модификации её метиловыми радикалами
Если бы большинство внешних признаков, будь то цвет волос и глаз или длина рук и хвоста, определялись только по трём законам Менделя, жизнь демографов и эпидемиологов была бы гораздо проще. Внешний вид каждого следующего поколения можно было бы легко рассчитать, а с прогнозированием врождённых болезней вообще не было бы никаких проблем.
К счастью для уже четырёх поколений генетиков, с абсолютным большинством признаков ситуация сложнее: они взаимодействуют друг с другом, изменяются от поколения к поколению, а нередко практически полностью зависят от факторов окружающей среды.
Арт Петронис из канадского Университета Торонто и его коллеги нашли очередное подтверждение тому, что
даже в случае одинакового генома может существовать дополнительная, так называемая эпигенетическая программа развития, определяющая как отличия, так и сходства в облике близнецов.
И выявили её тесную связь с программой генетической.
Генетике чуть более века, и ее возможности увеличиваются с каждым годом. Но, если опыление гороха в отличие от полимеразной цепной реакции и хромосомного анализа не входит в студенческие практикумы, некоторые «вековые» методы до сих пор используются.
В близнецах поймали стволовые клетки рака
Наблюдения за близнецами помогли учёным обнаружить клетки – предшественники одного из видов рака – лейкемии. Непонятным остаётся, что заставляет эти клетки порождать болезнь. Ведь...
Один из них близнецовый, изначально разработанный для оценки трудно уловимого вклада окружающей среды, вместе с генами формирующего наш облик. Основной принцип – сравнение одно- и двухъяйцевых близнецов по какому-то признаку. Поскольку первые происходят из одной яйцеклетки и одного сперматозоида, то они обладают абсолютно одинаковым набором генов, в то время как вторые теоретически отличаются, как «обычные» братья и сестры.
Соответственно, любые отличия в судьбе однояйцевых близнецов –– будь то болезнь или, напротив, рекордные достижения – должны быть проявлением действия внешних факторов.
Этот подход несколько скорректировался появлением эпигенетики – науки, отвечающей за наследования изменений на отличном от ДНК уровне. Сейчас известны несколько механизмов, отвечающих за различное «воспроизведение» информации, заложенной, казалось бы, в абсолютно одинаковых генах.
Мухи обеспечили себя внуками
Ученые обнаружили новый механизм передачи наследственной информации, не затрагивающий основной геном. Получаемые от матери короткие цепочки piРНК необходимы дрозофилам для «блокирования» стерильности,...
Ремоделирование хроматина, инактивация X-хромосомы, регуляция на уровне РНК, прионизация белков не только корректируют работу генома в каждой отдельной клетке, но даже могут передаваться по наследству. Но основной из известных на сегодня механизмов подобного рода – это метилирование ДНК, присоединение к одной из «букв» генетического кода, цитозину, метильного радикала, нарушающего считывание информации без изменения последовательности ДНК.
Этим процессом и заинтересовались Петронис и соавторы публикации в Nature Genetics. Они изучили эффект метилирования в «белых» клетках крови, эпителии кишечника и щёк у двух сотен одно- и двуяйцевых близнецов.
Генетикам удалось установить, что в пределах одного и того же организма схема метилирования практически постоянна. Более чем 6 тысяч участков, куда мог присоединиться радикал, в разных клетках организма выглядели практически одинаково – были метилированы или, наоборот, свободны.
Но самое главное – разброс между двойняшками был значительно больше, чем между однояйцевыми близнецами.
Хотя это неоднократно предполагалось и до работы Петрониса, достоверного подтверждения гипотезы до сегодняшнего дня не было.
Вместе с тем учёным удалось показать, что разница в метилировании связана не только с отличиями в генах, но и с состоянием зиготы – одной клетки, из которой и развивается весь эмбрион.
Теперь авторы настаивают на том, что эпигенетическое сходство однояйцевых близнецов стоит рассматривать наравне со сходством генетическим. Ведь одинаковые гены, как показывают многочисленные опыты на чистых линиях животных, ещё не означают одинаковый облик. И, наоборот, если близнецовый метод показал, что какой-то признак «определяется генами», найти эти «гены» может оказаться сложнее, чем вы думали: возможно, вместо одинаковой последовательности ДНК стоит поискать одинаковые модификации её метиловыми радикалами
Подписаться на:
Сообщения (Atom)