Нейронаука

Как наш мозг воспринимает запахи: новые открытия о нейронах обоняния

Запахи играют важную роль в поведении животных и людей, но как именно наш мозг обрабатывает эти сигналы? Ученые провели исследование, наблюдая за активностью отдельных нейронов в мозге у людей, которые распознавали и оценивали запахи. Они обнаружили, что нейроны в разных частях мозга — таких как обонятельная кора, миндалина, энторинальная кора и гиппокамп — реагируют на запахи по-разному. Например, нейроны обонятельной коры идентифицируют химический состав запаха, тогда как нейроны в гиппокампе связаны с тем, как человек субъективно воспринимает запах. Интересно, что при многократном предъявлении одного и того же запаха активность нейронов снижалась, показывая эффект привыкания.

Исследование также выявило, что наш мозг способен соединять запахи с другими типами информации. Нейроны в обонятельной коре и миндалине активировались не только при восприятии запахов, но и при просмотре изображений, связанных с этими запахами. Более того, были найдены нейроны, которые реагировали на смысловые совпадения между запахом и изображением. Это показывает, что наш мозг использует концептуальные схемы для обработки запахов, связывая их с другими видами информации и создавая целостную картину восприятия. — Single-neuron representations of odours in the human brain, «Биомолекула»: «Мы в ответе за те запахи, которыми себя окружаем?», «Обоняние: от носа к мозгу, спотыкаясь и падая».

Генетика

Как мутации влияют на развитие мозга

В исследованиях с использованием метода полногеномного секвенирования, ученые обнаружили, что в начальный период развития мозга — первые две недели после оплодотворения — соматических мутаций происходит сравнительно мало. Однако к 22 неделе беременности, когда начинается активная фаза формирования нервных клеток, число мутаций резко возрастает, преимущественно из-за окислительного повреждения.

Недавнее исследование показывает, что у людей с шизофренией соматические мутации в мозге чаще всего происходят именно в этот поздний период нейрогенеза. Это открытие предполагает, что факторы, действующие в утробе, могут влиять на мутационные процессы, заложенные в развитии мозга, что подчеркивает важность дальнейших исследований в этой области и может помочь в понимании причин нейропсихиатрических расстройств, таких как шизофрения. — Genomic patterns in the schizophrenia brain, «Биомолекула»: «Всё, что вы всегда хотели знать о взрослом нейрогенезе, но боялись спросить», «Шизофрения и гены: поиск иголки в стоге сена».

Ограничение калорийности или интервальное голодание?

Уменьшение количества потребляемой пищи уже давно известно как способ продления жизни у разных видов. Более современная альтернатива ограничению калорийности — интервальное голодание, при котором человек периодически отказывается от еды на определенное время, — может быть легче переносима для людей, но его эффективность недостаточно изучена. Чтобы разобраться, какие методы работают лучше, ученые провели масштабное исследование с участием 960 самок мышей с разным генетическим набором. В исследовании сравнивали два уровня ограничения калорий (на 20% и 40%) и интервальное голодание (один или два дня в неделю без еды).

Результаты показали, что оба подхода — и ограничение калорий, и интервальное голодание — увеличивали продолжительность жизни. Чем строже было ограничение, тем дольше жили мыши. Однако важную роль также играла генетика: продолжительность жизни во многом зависела от наследственных факторов, а не только от диеты.

При этом методы не всегда одинаково влияли на здоровье. Так, 40%-ное ограничение калорий давало наибольший эффект для увеличения продолжительности жизни, но при этом приводило к потере мышечной массы и изменениям в иммунной системе, что могло сделать мышей более уязвимыми к инфекциям. Интервальное голодание не помогало мышам, которые имели избыточный вес до эксперимента, а двухдневное голодание вызывало изменения в клетках крови.

Кроме того, оказалось, что снижение веса и уровня сахара в крови — результаты, которые обычно связывают с улучшением здоровья, — не обязательно продлевали жизнь.

В итоге исследование показывает, что продление жизни и улучшение здоровья — это не одно и то же. И остается вопрос, какие именно показатели следует считать самыми важными при оценке методов продления жизни в будущем. — Dietary restriction impacts health and lifespan of genetically diverse mice, «Биомолекула»: «Почему так сложно похудеть, или Влияние кишечной микробиоты на метаболизм», «Добавки не будет: голодание продлевает мышам жизнь. А что насчет людей?».

Вирусология

Искусственный интеллект раскрывает скрытый мир вирусов

Исследователи воспользовались искусственным интеллектом для того, чтобы заглянуть в неизведанные глубины вирусной вселенной, обнаружив 70 500 новых для науки вирусов. Эти РНК-вирусы, многие из которых отличаются необычной структурой и не похожи на уже известные виды. Они были идентифицированы с помощью метагеномики — метода, при котором ученые анализируют все геномы, присутствующие в окружающей среде, без необходимости выращивать отдельные вирусы. Это открытие подчеркивает потенциал искусственного интеллекта в исследованиях так называемой «темной материи» вирусной вселенной.

В ходе работы, опубликованной в журнале Cell, была использована ИИ-модель, включающая инструмент прогнозирования структуры белков ESMFold. Эта модель позволила исследователям выявить РНК-зависимые РНК-полимеразы (RdRp) — ключевые ферменты, участвующие в репликации РНК, что является признаком вирусной принадлежности последовательностей РНК. Результаты показали, что новые вирусы обитают в самых разных и экстремальных условиях — от горячих источников до соляных озер и воздуха. — AI scans RNA ‘dark matter’ and uncovers 70,000 new viruses, «Биомолекула»: «Несуществующие в природе белки́ — за что вручили Нобелевскую премию по химии (2024)».

Вспышка супервируса Марбург

Один из самых смертоносных вирусов, известных человечеству, Марбург, появился в Руанде, унеся жизни 13 человек и заразив 58. Это одна из самых крупных вспышек вируса за всю историю. Ученые ожидают, что вспышку удастся быстро сдержать, но предупреждают, что вирус Марбург появляется всё чаще.

Эта вспышка, объявленная 27 сентября, является первой в истории Руанды. В прошлом году Танзания и Экваториальная Гвинея зафиксировали свои первые вспышки Марбурга; первая вспышка в Гане произошла в 2022 году. До 2020-х годов вспышки происходили не чаще нескольких раз в десятилетие, но теперь они происходят примерно раз в год. Причины участившихся вспышек остаются не до конца ясными. Однако ученые полагают, что экологические угрозы, такие как изменение климата и вырубка лесов, увеличивают вероятность контакта людей с животными, способными передавать инфекции.

Руандийские врачи начали тестирование вакцины-кандидата против вируса Марбург и планируют испытать эффективность противовирусного препарата ремдесивира против этого заболевания. Исследования на животных показывают, что ремдесивир может быть полезен для лечения Марбурга, как и для COVID-19. Однако данные клинических испытаний ремдесивира в качестве терапии против вируса Эбола «были несколько разочаровывающими», что поднимает вопрос о том, будет ли этот препарат эффективен против Марбурга.

Однако, как заявляют представители здравоохранения, одного лишь открытия эффективного противовирусного препарата будет недостаточно. Для того, чтобы справляться с будущими вспышками, Африке необходимо нарастить собственные возможности по производству вакцин, лекарств и диагностических инструментов. — Lethal Marburg virus is on the rise in Rwanda: why scientists are worried, «Биомолекула»: «Смертельная зараза: за что мы благодарны лихорадке Эбола и при чем тут „Спутник V“».

Экология

Сценарии климатических рисков

Несмотря на усилия многих стран, текущие меры по сокращению выбросов парниковых газов всё еще недостаточны для того, чтобы удержать глобальное потепление в пределах, установленных Парижским соглашением. Это заставляет ученых рассматривать так называемые сценарии «превышения», когда температура Земли временно поднимается выше целевого уровня, а потом постепенно снижается. Исследования показывают, что такой путь не похож на мир, в котором удалось избежать превышения: климатические риски, такие как повышение уровня моря и таяние льдов, будут всё равно более значительными. Даже если удастся снизить температуру спустя десятилетия, в краткосрочной перспективе это может не помочь, так как земные системы продолжат нагреваться из-за различных природных механизмов.

Чтобы справиться с этими рисками, ученые предлагают активно развивать технологии для удаления углекислого газа из атмосферы. Однако для эффективной работы таких технологий потребуется убрать сотни миллиардов тонн углекислого газа, что сложно из-за экономических, технических и экологических ограничений. Единственный надежный способ смягчить климатические риски — это быстрые и масштабные сокращения выбросов в ближайшее время, что даст более предсказуемый и безопасный результат для планеты. — Overconfidence in climate overshoot.

Семена в опасности из-за исчезновения животных-распространителей

В Европе наступает кризис: жизненно важный процесс распространения семян под угрозой из-за сокращения численности животных, которые выполняют эту роль. Ученые впервые создали карту, которая показывает, как именно животные помогают растениям распространять семена по всей Европе. Используя данные о состоянии видов по классификации Международного союза охраны природы (IUCN), исследователи оценили, насколько устойчивы эти взаимосвязи.

Оказалось, что треть всех животных-распространителей находится на грани исчезновения. Что еще хуже, для 30% растений основной способ распространения семян связан с видами, которые уменьшаются в численности или уже находятся под угрозой. — Evidence of a European seed dispersal crisis.

Эволюция

Как вьюрки Дарвина раскрывают секреты видообразования

На Галапагосских островах вьюрки Дарвина продолжают удивлять ученых. Исследователи предположили, что постоянные изменения климата, в частности, засухи, заставляют вьюрков адаптироваться, изменяя размеры их клювов. Эти изменения, в свою очередь, влияют на структуру их песен. В эксперименте ученые воспроизводили симулированные песни, которые могли бы появиться у галапагосских вьюрков после шести последовательных засух, чтобы увидеть, как на них реагируют местные самцы.

Результаты были удивительны: с каждым новым «поколением» симулированных песен интерес самцов к ним заметно уменьшался. Этот эффект был сравним с тем, как птицы реагировали бы на песни, которые эволюционировали из-за культурного дрейфа или акустической адаптации в других условиях. Это подтвердило теорию экологического видообразования: адаптации к изменениям среды действительно могут стать причиной разделения популяций и возникновения новых видов. — Ecological speciation in Darwin’s finches: Ghosts of finches future, «Биомолекула»: «Глобальное потепление бьет по клювам», «Полные геномы галапагосских вьюрков наконец-то раскрыли механизмы их эволюции».