Нейронаука

Что в мозгу у аксолотля

Ambystoma mexicanum регенерируют поврежденные придатки и некоторые внутренние органы, включая мозг. Авторы нового исследования получили транскриптомы мозга аксолотля во время развития и регенерации для различных типов клеток, включая возбуждающие, тормозные нейроны и несколько подтипов эпендимоглиальных клеток. Оказалось, что в развитии участвуют примитивные эпендимоглиальные клетки, которые затем превращаются во взрослые, отличающиеся по молекулярным особенностям и функциям. Процесс, связанный с регенерацией и похожий на нейрогенез, тоже задействует эпендимоглиальные клетки — индуцированные травмой, они начинают делиться. Эти клетки-предшественники заполняют рану, и, превращаясь затем в зрелые нейроны, заменяют поврежденные. Проведенный транскриптомный анализ позволяет предположить, что процесс регенерации мозга частично повторяет процесс развития. Полученный транскриптом доступен в интерактивной базе данных. — Single-cell Stereo-seq reveals induced progenitor cells involved in axolotl brain regeneration, «Биомолекула»: «От астроцита до нейрона: история одного превращения в живом мозге».

Новый взгляд на кору млекопитающих

Развитие рептилий и млекопитающих происходит независимо в течение приблизительно 320 миллионов лет. На сегодняшний день существует устоявшееся представление о подкорковых регионах как преимущественно древних и сильно консервативных, а о коре — как о более новой структуре. Однако структуры мозга не развиваются изолированно друг от друга, что предполагает наличие в коре млекопитающих как более новых типов нейронов, которые диверсифицировались в процессе эволюции, так и «предковых» нейронов, которые можно найти как у рептилий, так и у млекопитающих. Нейробиологи создали атлас клеточных типов мозга рептилии, австралийской бородатой агамы Pogona vitticeps, и сравнили его с существующими данными о мышином мозге. Действительно, некоторые факторы транскрипции и гены, участвующие в соединении между нейронами (проекции, синаптическая передача и сигналинг) «сохраняются» от ящериц до млекопитающих, а другие демонстрируют свидетельства эволюционных изменений. — Molecular diversity and evolution of neuron types in the amniote brain.

Гиппокампальные астроциты кодируют местоположение вознаграждения

Кальциевая динамика в астроцитах связана с кодированием сенсорной информации, а модулирование динамики влияет на поведение животного. Используя двухфотонную микроскопию, ученые наблюдали за астроцитами в участке CA1 мышей. Предварительно животным не давали воду в течение 2–3 дней, а после этого помещали на беговую дорожку. С помощью кастомного программного обеспечения и экрана была создана виртуальная среда с различными визуальными паттернами, в разных местах которой мыши «находили» воду, которая подавалась через специальную трубку. Активность астроцитов линейно возрастала, когда мыши направлялись к месту с водой в обстановке, с которой они уже знакомы. Изменение местоположения воды вызывало уменьшение активности. Ученые решили посмотреть, изменится ли активность астроцитов, когда животные привыкнут и к новой обстановке. Предположение подтвердилось: когда животные направлялись к награде после того, как освоились в новом месте, активность астроцитов снова увеличивалась. К тому же, из астроцитарной активности, с помощью линейных декодеров, оказалось возможным предсказать траекторию мыши в знакомой обстановке. Таким образом, местоположение награды отражается в активности астроцитов только в случае, если животное имеет предшествующий опыт взаимодействия с пространством. Это исследование расширяет понимание функций астроцитов, включая теперь и кодирование ожидаемого местоположения вознаграждения. — Hippocampal astrocytes encode reward location, «Биомолекула»: «Болезнь Паркинсона и астроциты: новый взгляд на лечение нейродегенеративных заболеваний».

Висцеральная карта в одиночном ядре

По сравнению с нейрональной организацией сенсорных систем, реагирующих на внешние раздражители, такие как свет, звук, запах, прикосновение, организация висцеральной нервной системы — той, что обрабатывает сигналы от внутренних органов — изучена недостаточно. Биологи c помощью двухфотонной кальциевой визуализации исследовали ядро одиночного пути у мышей, находящееся в стволе мозга. Ядро одиночного пути является «сенсорными воротами» для интероцептивных сигналов от блуждающего и других черепных нервов. При стимуляции пищеварительного канала и верхних дыхательных путей отдельные нейроны ядра реагировали на раздражение определенного органа и оказались топографически организованы в соответствии с расположением в организме. Выяснилось также, что некоторые механосенсорные и хемосенсорные сигналы от одного органа сходятся на одних и тех же нейронах в стволе мозга, тогда как сигналы разных модальностей от одного органа активируют различные нейроны блуждующего нервы. Это позволяет предположить, что на уровне ствола происходит высокоуровневая конвергенция. — A brainstem map for visceral sensations.

Соматосенсорная кора — соматосенсорная или не совсем?..

В каноничном понимании, первичная сенсорная кора обрабатывает приходящую сенсорную информацию, тогда как области, связанные с принятием решений, расположены ниже в иерархии. Используя двухфотонную кальциевую визуалицию и оптогенетическую стимуляцию нейронов, авторы исследовали первичную сенсомоторную кору мышей, когда они выполняли задачу на различение текстур. Небольшая, но отчетливая популяция нейронов реагировала на стимул вне зависимости от того, какое поведение следовало за стимулом (стимуляционные нейроны), а другая популяция реагировала, когда мыши делали выбор, вне зависимости от стимула (нейроны принятия решений). Стимуляция этих нейронов во время выполнения задачи улучшала показатели, что говорит об их участии в реализации поведения. Это исследование подвергает сомнению устоявшееся представление о сенсомоторной коре как об исключительно сенсорной области. — Behaviorally relevant decision coding in primary somatosensory cortex neurons, «Биомолекула»: «Нейроны любят похожих».

Зоология

Беспрецедентная кооперация дельфинов

Социальные насекомые, львы, волки, пятнистые гиены и приматы кооперируются для достижения целей, а шимпанзе и бонобо делают это не только с представителями своего вида. Но эти животные не формируют «многоуровневые альянсы», в отличие от бутылконосых дельфинов, как показывает недавнее исследование. «Многоуровневые альянсы» включают не только взаимодействие между отдельными членами группы, но и между группами, что позволяет увеличить количество союзников, находящихся поблизости в тех случаях, когда дельфинам нужна помощь. Ричард Коннор и его команда проанализировали данные наблюдений за 121 самцом дельфинов за пять лет. Каждый дельфин из этой группы оказался прямо или косвенно связан с другим. В среднем, у каждого дельфина было около 20 «союзников», максимальное количество — 50. Дельфины-самцы формируют связи, плавая и ныряя бок о бок, лаская друг друга, занимаясь сексом; они свистят друг другу в разлуке, формируют команды и приходят друг другу на помощь, если соперники попытаются похитить самку. Особи с самыми сильными социальными связями проводят больше всего времени с самками, что увеличивает их шансы на размножение. — Rival teams of male dolphins form the animal world’s biggest social networks, long-running study finds, «Биомолекула»: «Зона дельфина».

Онкология

Почти 50% смертей от рака — предотвратимы

Самое масштабное исследование связи факторов риска и смертности от рака показало, что почти 50% смертей вызваны предотвратимыми причинами: курение, употребление алкоголя, нездоровое питание, небезопасный секс и работа с вредными веществами, такими как асбест. Сравнив данные по более чем 200 странам, исследователи обнаружили, что в 2019 году от предотвратимых причин смерти умерло 4,5 миллиона человек. С 2010 по 2019 год глобальная смертность от рака, вызванная этими факторами риска, увеличилась примерно на 20%, причем наибольший прирост связан с избыточным весом, особенно в странах с низким уровнем дохода.

Термином «небезопасный секс» авторы обозначили косвенные риски возникновения рака, связанные с вирусом папилломы человека (ВПЧ) и другими вирусами, передающимися половым путем. Рак шейки матки, вызываемый некоторыми штаммами ВПЧ, является основной причиной смерти от рака среди женщин в странах Африки к югу от Сахары. Хотя огромную часть заболеваемости раком и смертности среди женщин можно было бы снизить за счет своевременной вакцинации против ВПЧ.

В следующее исследование могут быть включены другие известные факторы риска, такие как ультрафиолет и некоторые инфекции, а также влияние COVID-19. — Almost half of cancer deaths are preventable, «Биомолекула»: «Коварный и вездесущий: всё, что нужно знать о вирусе папилломы человека».

Археология

Мибре — новый вид динозавров

До сих пор самые ранние ископаемые остатки динозавров, возрастом примерно 230 миллионов лет, были обнаружены в Аргентине и Бразилии, а несколько частичных экземпляров — в Индии. В то время Земля была теплее, на ней не было ледяных шапок, а согласно климатическим моделям, климат был умеренно влажный, с жарким летом и прохладной дождливой зимой. Исследователи считают, что первые динозавры нуждались в таком климате, и это ограничивало их распространение по суперконтиненту. У нового описанного вида, Mbiresaurus raathi, найденного в Африке, был длинный хвост, маленькая голова и маленькие треугольные зубы, что позволяет предположить: мибре предпочитал жевать растения. — ‘I’ve got a dinosaur!’ African find illuminates dawn of dinos.

Климат

Еще одни плохие новости для озонового слоя

Экстремальная засуха 2019 года стала причиной беспрецедентных австралийских пожаров, которые выжгли почти 6 миллионов гектаров. Кроме этого, поднявшийся в атмосферу дым повысил температуру в нижних слоях стратосферы над Австралией на 3 ^oC, а в глобальном масштабе — на 0,7 ^oC. Ожидается, что изменение климата приведет к увеличению частоты и силы лесных пожаров.

Стратосфера находится на высоте от 10 до 50 километров над поверхностью Земли. Частицы дыма обычно не попадают в стратосферу, но дым от пожаров в Австралии достиг высоты более 35 километров из-за необычных, вызванных огнем пирокумуло-дождевых облаков. Эти пропитанные дымом грозовые облака содержат много черного углерода, который продолжает поглощать солнечный свет, нагревая воздух.

Модели также показали, что химические реакции между дымом и озоном в атмосфере усугубили антарктическую озоновую дыру, увеличив ее. — Australia’s epic wildfires expanded ozone hole and cranked up global heat.