Физиология

Исследование выявило механизм определения направления звука у рыб

Ученые из команды Бенджамина Джадкевица обнаружили, как рыбы определяют направление звука под водой, несмотря на сложные условия. Исследование, проведенное на прозрачной рыбке Danionella cerebrum, показало, что рыбы сравнивают фазу между давлением и движением частиц, чтобы определить источник звука. Этот процесс решает «проблему двусмысленности на 180 градусов», при которой звук с левой и правой стороны может казаться одинаковым.

Модель Шуэйфа, объясняющая этот механизм, была подтверждена экспериментами. Рыбы используют оба типа сигналов — давление и движение частиц — для точного определения направления звука. Это открытие показывает, что слуховой аппарат рыб способен воспринимать и сравнивать эти сигналы, что помогает им выживать, находить пищу и избегать хищников. — The mechanism for directional hearing in fish.

Зоология

Как волки понимают друг друга: новые данные о мимике

Когда волки кувыркаются, кусаются и обнажают клыки, это может быть либо началом драки, либо просто игрой. Как же они понимают намерения друг друга?

Новое исследование, опубликованное в журнале Animal Behaviour, показывает, что тонкие мимические сигналы помогают волкам выражать свои намерения и поддерживать сплоченность стаи. «Эти выражения лиц говорят: „Эй, мы сейчас играем“ или „Теперь это всерьез“», — объясняет Кристина Хансен Уит, этолог из Стокгольмского университета.

Вероника Магльери из Пизанского университета и ее коллеги изучали мимику волков в неволе, наблюдая за стаями серых, арктических и канадских волков. Они выявили пять различных мимических выражений, которые волки используют для выражения игривости и агрессии. Например, расслабленная верхняя губа и открытый рот сигнализируют о игре, а узкие глаза и обнаженные десны предупреждают о возможной драке. Эти выражения были общими для всех исследованных волков, что подчеркивает важность тонкой мимической коммуникации в их поведении.

В будущем Магльери и Палаги хотят исследовать, почему мимический репертуар домашних собак стал более упрощенным. Одна из теорий гласит, что меньшее количество выражений снижает вероятность путаницы между собаками и их человеческими компаньонами. «Если вы хотите общаться с другим видом, лучшим решением будет всегда использовать одно и то же [простое] мимическое выражение, — говорит Магльери, — а не множество более тонких». — Does this wolf want to play—or attack? Take a close look at its face, «Биомолекула»: «Чертог разума».

Нейробиология

Далеко ли до чтения мыслей?

Исследователи из Массачусетского технологического института создали самую детализированную на сегодняшний день карту нейронов, которые кодируют значения различных слов. Это открытие демонстрирует, что мозг использует одинаковые стандартные категории для классификации слов, помогая нам превращать звук в смысл.

В исследовании участвовали десять пациентов с эпилепсией, которым были имплантированы электроды в мозг для записи активности нейронов префронтальной коры. Когда участники слушали предложения, ученые записывали, какие нейроны активировались. Оказалось, что для каждого слова активировались около двух-трех нейронов, что позволило исследователям увидеть, как мозг группирует слова по категориям.

Слова с похожими значениями, такие как «мышь» и «крыса», активировали похожие паттерны нейронной активности, а слова, связанные с абстрактными понятиями, например, «над» и «за», активировали другие группы нейронов. Примечательно, что нейроны различали слова не по их звучанию, а по их значениям, что позволило точно определять категорию слова, даже если слова звучат одинаково.

Это исследование открывает новые возможности для понимания того, как мозг обрабатывает язык, и может привести к разработке новых технологий для восстановления речи у людей, потерявших эту способность. — Ultra-detailed brain map shows neurons that encode words’ meaning, «Биомолекула»: «Цели и вознаграждения искажают карту пространства в мозге».

Биохимия

Новый подход к предотвращению передозировки опиоидами

Рецептор µ-опиоидов (µOR) давно известен как важная цель для обезболивания, но традиционные лекарства, воздействующие на этот рецептор, часто вызывают серьезные побочные эффекты, такие как зависимость и угнетение дыхания. Эти проблемы особенно остро стоят в условиях текущей эпидемии передозировок опиоидами, вызванной фентанилом, мощным синтетическим опиоидом. Отрицательные аллостерические модуляторы (NAMs) µOR могут помочь предотвратить смерти от передозировки, но их создание до сих пор остается сложной задачей.

Отрицательные аллостерические модуляторы (NAMs) —

особый класс молекул, которые могут изменять активность рецептора, не связываясь непосредственно с его активным (ортостерическим) участком. Вместо этого они присоединяются к другому участку рецептора, называемому аллостерическим сайтом, что приводит к изменению формы или динамики рецептора и, следовательно, изменяет его реакцию на активаторы или ингибиторы.

В этом исследовании ученые провели скрининг огромной библиотеки химических соединений, чтобы найти вещества, которые взаимодействуют с неактивным µOR. Они обнаружили соединение NAM, которое эффективно связывается с неактивным µOR и усиливает действие налоксона, ключевого лекарства для предотвращения передозировки опиоидами. NAM и налоксон вместе мощно блокируют сигналы, передаваемые опиоидными агонистами.

Используя криогенную электронную микроскопию, исследователи показали, что NAM связывается с определенным участком на поверхности рецептора и стабилизирует его неактивную форму. Это изменяет способ взаимодействия рецептора с опиоидами, делая его менее восприимчивым к их действию. В экспериментах на животных комбинация NAM и налоксона эффективно блокировала эффекты морфина и фентанила, минимизируя симптомы отмены. — What causes migraines? Study of ‘brain blackout’ offers clues.

Археология

Денисовцы: древние обитатели Тибетского плато

Недавние генетические и археологические исследования показывают, что денисовцы когда-то были широко распространены по Восточной Евразии. Хотя археологических данных о них немного, ясно, что эти древние люди умели адаптироваться к самым разным условиям окружающей среды. Исследование, проведенное в пещере Байшия на Тибетском плато, проливает свет на жизнь и поведение денисовцев.

В пещере Байшия были найдены челюсть денисовца и следы его митохондриальной ДНК. Используя методы зооархеологии и протеомики, ученые обнаружили новый образец ребра гоминина, который относится к денисовцам и датируется периодом от 48 до 32 тысяч лет назад. Это открытие продлевает известное присутствие денисовцев на Тибетском плато до позднего плейстоцена.

В слоях пещеры исследователи нашли множество костей животных, среди них: козьи, мегафауна, хищники, мелкие млекопитающие и птицы. Многие кости имеют следы обработки, что говорит о том, что денисовцы использовали их для добычи мяса, костного мозга и шкур. Также кости использовались для изготовления инструментов. Это свидетельствует о том, что денисовцы были умелыми охотниками и мастерами, способными адаптироваться к разнообразным и изменчивым условиям окружающей среды. — Middle and Late Pleistocene Denisovan subsistence at Baishiya Karst Cave, «Биомолекула»: «Скандалы, интриги, расследования: с какими гоминидами спали наши предки?».

Неврология

Что вызывает мигрени? Новая версия!

Ученые сделали важный шаг в понимании того, как мозг вызывает мигрени. Исследование на мышах показало, что мигрень может начинаться с кратковременного «отключения» мозга, когда нейронная активность временно прекращается. Это явление, известное как корковая распространяющаяся депрессия (КРД), приводит к изменению состава спинномозговой жидкости, которая окружает головной и спинной мозг. Измененная жидкость затем попадает к нервам в черепе через ранее неизвестное анатомическое отверстие, активируя болевые и воспалительные рецепторы, что вызывает головную боль.

Исследователи обнаружили, что во время КРД концентрации некоторых белков в спинномозговой жидкости изменяются: одни белки уменьшаются в количестве, тогда как другие, включая болевой белок CGRP, увеличиваются. Эта жидкость с измененными концентрациями белков активирует тройничный нерв, проходящий через лицо и череп. Когда жидкость достигает тройничного узла у основания черепа, она активирует болевые рецепторы, вызывая мигренозные боли. Однако спустя 2,5 часа после КРД состав жидкости возвращается к норме, и болевые эффекты исчезают.

Это открытие предлагает новую теорию возникновения мигреней и может привести к разработке новых методов лечения. Эти методы могут быть направлены на предотвращение утечек спинномозговой жидкости или изменение ее состава, чтобы уменьшить боль и воспаление. Это важный шаг вперед в борьбе с мигренями и может значительно улучшить качество жизни миллионов людей, страдающих от этих изнуряющих головных болей. — What causes migraines? Study of ‘brain blackout’ offers clues, «Биомолекула»: «„Аймовиг“ — спасение от мигрени?».

Климат

2023 год стал самым жарким летом за последние 2000 лет

2023 год был объявлен самым жарким годом за всю историю наблюдений, включая исключительно жаркое лето в Северном полушарии. Однако, чтобы правильно понять масштабы современного антропогенного потепления в контексте естественной климатической изменчивости, необходимо учитывать, что редкие метеорологические записи XIX века могут переоценивать температуры.

Ученые объединили наблюдаемые и восстановленные данные о поверхностных температурах воздуха за июнь—август и выяснили, что лето 2023 года было самым жарким на северных широтах за последние 2000 лет. Температуры этого лета превысили 95% диапазон естественной изменчивости климата более чем на 0,5 ^oC. Сравнение потепления июня—августа 2023 года с самым холодным летом 536 года показывает максимальный диапазон температур от доантропоценового периода до 2023 года в 3,93 ^oC.

Хотя температуры 2023 года соответствуют тренду потепления, вызванного выбросами парниковых газов, которые усиливаются развивающимся событием Эль-Ниньо, это экстремальное явление подчеркивает необходимость срочного выполнения международных соглашений по снижению выбросов углерода. — 2023 summer warmth unparalleled over the past 2,000 years.

Медицина

Новые данные о причинах "длительного COVID"

Термин «длительный COVID» охватывает разнообразный спектр симптомов, которые человек может испытывать в течение недель или даже лет после заражения вирусом SARS-CoV-2, вызывающим тяжелый острый респираторный синдром. Было предложено множество факторов, способствующих развитию длительного COVID, и для каждого из них имеются подтверждающие данные. В данном исследовании Пелузо и его коллеги представили убедительные доказательства двух потенциальных причин: персистенция SARS-CoV-2 и аномальная активация Т-клеток.

Авторы использовали позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) всего тела с трассером, который избирательно метит активированные Т-клетки, чтобы показать, что у людей с длительным COVID в некоторых тканях наблюдалось обогащение активированными Т-клетками по сравнению с теми, у кого длительного COVID нет. Более того, поскольку кишечник был одним из мест обогащения активированными Т-клетками, авторы проанализировали биопсии кишечника у некоторых людей с длительным COVID. В этих образцах они смогли выявить наличие РНК SARS-CoV-2; это наблюдалось во всех пяти проанализированных образцах.

Эти данные свидетельствуют о том, что персистенция вируса и устойчивая активация иммунной системы связаны с длительным COVID. — Tissue-based T cell activation and viral RNA persist for up to 2 years after SARS-CoV-2 infection, «Биомолекула»: SARS-CoV-2.

Этика

Новые правила для исследований эмбриональных моделей в Великобритании

Одна из ключевых рекомендаций рабочей группы состоит в создании специализированного надзорного комитета, который будет оценивать каждый исследовательский проект, использующий эмбриональные модели на основе стволовых клеток. Этот комитет будет состоять из ученых, законодателей, социологов и биоэтиков и будет рассматривать моральные, социальные и этические аспекты исследований перед их одобрением.

В отчете не устанавливается жесткий срок, в течение которого ученые могут развивать эмбриональные модели в лаборатории, что соответствует руководящим принципам Международного общества по исследованию стволовых клеток (ISSCR) 2021 года. Различные эмбриональные модели представляют собой разные стадии развития и развиваются с разной скоростью, поэтому фиксированный временной лимит непрактичен. Вместо этого исследователи должны обосновывать продолжительность своих экспериментов в каждом конкретном случае.

Кодекс также строго предписывает, что эмбриональная модель никогда не должна развиваться в жизнеспособный организм и не должна быть перенесена в матку человека или животного. В отличие от руководящих принципов ISSCR, в отчете не рекомендуется устанавливать разный уровень надзора для «интегрированных» моделей, включающих клетки вне эмбриона, такие как ранние плацентарные клетки, и менее полных, «неинтегрированных» моделей. — U.K. publishes first guidelines for human embryo models grown from stem cells.