Tag: Neurobiologija

  • Pirmą kartą pamatė, kaip ląstelės „susikalba“ visame gyvame kūne: tai keičia mediciną

    Pirmą kartą pamatė, kaip ląstelės „susikalba“ visame gyvame kūne: tai keičia mediciną

    Naujas žvilgsnis į kūną

    Biologijoje ilgą laiką vyravo fragmentuotas požiūris: vieni tyrimai nagrinėjo pavienes ląsteles, kiti – organus ar viso kūno sistemas. Nors mikroskopija leidžia matyti smulkiausias detales, o vaizdiniai tyrimai atveria didesnį vaizdą, realiu laiku stebėti, kaip ląstelės komunikuoja per visą gyvą organizmą, iki šiol buvo itin sudėtinga.

    Tarptautinė mokslininkų komanda pristatė metodą, kuris leidžia fiksuoti ląstelių signalus skirtinguose audiniuose ir organuose vienu metu. Tyrimo rezultatai publikuoti žurnale „Nature“ ir jau dabar laikomi svarbiu žingsniu, sujungiančiu ląstelių biologiją, fiziologiją ir neuromokslus.

    Kas yra WHOLISTIC metodas

    Naujoji technologija pavadinta WHOLISTIC – tai viso organizmo gyvo vaizdinimo sistema, skirta registruoti audinių ir viduląstelinį aktyvumą. Sistema leidžia sekundė po sekundės sekti, kaip visame kūne kinta ląstelių signalai, suteikdama galimybę vienu vaizdu aprėpti skirtingų organų tarpusavio sąveiką.

    Pirmiesiems bandymams pasirinkti natūraliai skaidrūs modeliniai organizmai – zebravisės lervos ir žuvis Danionella cerebrum, išliekanti skaidri ir suaugusi. Tokie gyvūnai laboratorijose vertinami dėl to, kad leidžia stebėti procesus gyvai, neardant audinių, o jų biologiniai mechanizmai dažnai padeda suprasti ir žmogaus fiziologiją.

    „Šis darbas sujungia du fundamentalius biologijos mastelius – ląstelę ir visą organizmą – ir leidžia užpildyti iki šiol buvusią stebėjimo spragą“, – sakė neuroinformatikos mokslininkė Virginie Ruetten, viena iš metodo kūrėjų.

    Kodėl pasirinktas kalcio signalas

    Metodas remiasi kalcio signalizacijos stebėjimu, nes kalcis yra vienas universaliausių ląstelių „kalbos“ elementų. Kalcio jonų koncentracijos pokyčiai ląstelėse dalyvauja raumenų susitraukimuose, nervinių impulsų perdavime, ankstyvuosiuose vystymosi etapuose ir programuotoje ląstelių žūtyje.

    Tyrėjai pasitelkė genetinius sprendimus, kad didelė dalis ląstelių pradėtų gaminti fluorescencinius kalcio jutiklius. Kai ląstelėje kinta kalcio lygis, jutikliai sužimba, todėl aktyvumą galima fiksuoti optiškai ir susieti su konkrečiais audiniais ar organų sistemomis.

    „Kai kurių labai bazinių organizmo savybių mums tiesiog trūko, nes buvo be galo sunku pažvelgti į ląstelių atsakus tokiu mastu“, – teigė Virginie Ruetten.

    Netikėti atradimai ir reikšmė medicinai

    Stebėjimai jau atskleidė netikėtų reakcijų: pavyzdžiui, kremzlę formuojančios ląstelės sureagavo į šaltį, o tai leidžia naujai kelti klausimus apie audinių jautrumą aplinkai. Taip pat fiksuota, kad į tam tikras medžiagas reaguoja ne tik neuronai, bet ir smegenis dengiantys apsauginiai audiniai, vadinami smegenų dangalais.

    Dar vienas svarbus rezultatas – geriau apčiuopiami viso kūno ritmai ir koordinacija, įskaitant raumenų tarpusavio sinchronizaciją bei raumenų ir organų sąveikas. Tyrėjai taip pat užfiksavo, kaip smegenų kamieno valdomi mechanizmai gali perskirstyti kraujotaką visame kūne, o tokie procesai svarbūs aiškinantis streso, temperatūros ar vaistų poveikį.

    Mokslininkai tikisi, kad WHOLISTIC principu paremtas vaizdinimas bus pritaikomas ir kitose laboratorijose, o ilgainiui padės tiksliau suprasti sistemines ligas. Tarp potencialių krypčių minimi neurologiniai sutrikimai, uždegiminės būklės, vaistų poveikio vertinimas ir tyrimai, kuriuose svarbu matyti ne vieną organą, o viso organizmo atsaką.

  • Mokslininkai nustebo: skrandis gali „padėti“ smegenims kurti prisiminimus apie maistą

    Mokslininkai nustebo: skrandis gali „padėti“ smegenims kurti prisiminimus apie maistą

    Naujas tyrimas rodo, kad prisiminimai, susiję su maistu, gali formuotis ne vien smegenyse. Mokslininkai nustatė, jog signalai iš skrandžio aktyviai dalyvauja „užkoduojant“ tai, ką prisimename apie valgymo patirtis.

    Iki šiol panašūs reiškiniai dažniausiai buvo aiškinami tuo, kad smegenys ypač stipriai susieja skonį ir kvapą su emocijomis. Tačiau vis daugiau duomenų apie žarnyno ir smegenų ašį rodo, kad virškinimo sistema nėra pasyvi – ji nuolat siunčia informaciją, galinčią keisti elgesį ir sprendimus.

    Nervo klajoklio vaidmuo

    Tyrėjai iš University of Southern California daugiausia dėmesio skyrė nervui klajokliui, kuris yra viena svarbiausių „linijų“ tarp pilvo organų ir smegenų. Žinoma, kad šiuo keliu perduodami signalai apie virškinimą, alkį ir sotumą, tačiau dabar iškelta hipotezė, kad jis gali prisidėti ir prie atminties formavimo.

    Rezultatai paskelbti mokslo žurnale Nature Communications. Tyrimas atliktas su gyvūnų modeliu, todėl išvadų dar negalima tiesiogiai perkelti žmonėms, bet mechanizmas papildo vis stiprėjantį supratimą, kaip fiziologiniai signalai veikia pažinimą.

    Ką „atsimena“ smegenys apie maistą

    Eksperimentuose gyvūnams buvo duodami skirtingi produktai ir gėrimai, o mokslininkai stebėjo smegenų sričių, susijusių su atmintimi, aktyvumą. Pastebėta, kad ypač stipriai suaktyvėdavo sistemos, atsakingos už įsiminimą, kai maistas turėdavo realią maistinę vertę, pavyzdžiui, būdavo turtingas riebalų ar cukrų.

    Tuo metu saldūs, bet nekaloringi gėrimai, nors skonis panašus, nesukeldavo tokio paties efekto. Tai leidžia manyti, kad organizmas geba atskirti vien skonio teikiamą malonumą nuo energinės vertės ir būtent ši informacija gali sustiprinti prisiminimo „įrašą“.

    Tokį mechanizmą tyrėjai aiškina ir evoliuciškai. Energingas maistas buvo svarbus išlikimui, todėl gebėjimas geriau įsiminti, kur ir kokiomis aplinkybėmis jis rastas, galėjo suteikti pranašumą, ypač kai maisto nuolat trūkdavo.

    Ilgalaikės mitybos pasekmės

    Tyrimas pateikė ir įspėjimą. Nors riebus ir saldus maistas iš pradžių stiprino atminties mechanizmus, ilgainiui gausus tokių produktų vartojimas siejosi su priešingu efektu – silpnėjo ryšys tarp virškinimo sistemos signalų ir hipokampo, kuris yra itin svarbus mokymuisi ir įsiminimui.

    Dar daugiau, neigiami pokyčiai išliko net ir pakeitus mitybą į sveikesnę. Gyvūnų rezultatai erdvinės atminties užduotyse suprastėjo, o neuronų aktyvumas, susijęs su įsiminimu, išliko sumažėjęs.

    Mokslininkai pabrėžia, kad tai nėra pagrindas formuoti tiesiogines mitybos rekomendacijas žmonėms. Vis dėlto tyrimas papildo platesnę kryptį, kurioje vis dažniau nagrinėjama, kaip virškinimo sistemos signalai ir mikrobiomos pokyčiai gali būti susiję ne tik su apetitu, bet ir su nuotaika, mokymusi bei atminties procesais.

    Praktinė žinutė išlieka aiški: ilgalaikiai mitybos įpročiai gali veikti ne tik kūno svorį ar metabolinę sveikatą, bet ir nervų sistemos veiklą. Riba tarp skrandžio ir smegenų, panašu, yra gerokai mažiau aiški, nei manyta anksčiau.

  • Mokslininkai nustatė: žiovulys „užkrečia“ dar įsčiose – kūdikis jį pagauna iš mamos

    Mokslininkai nustatė: žiovulys „užkrečia“ dar įsčiose – kūdikis jį pagauna iš mamos

    Žiovulys laikomas vienu labiausiai „užkrečiamų“ žmogaus elgesio reiškinių: neretai pakanka pamatyti žiovaujantį žmogų ar net apie tai paskaityti, kad noras žiovauti atsirastų ir pačiam. Naujas tyrimas rodo, kad šis efektas gali prasidėti dar iki gimimo – kai kūdikis yra mamos įsčiose.

    Tyrėjų komanda, vadovaujama Parmos universiteto Italijoje, nustatė, jog trečiąjį nėštumo trimestrą vaisiai dažniau žiovauja po to, kai žiovauja jų mamos. Tokia reakcija fiksuota ne neutraliose situacijose ar panašiuose veido judesiuose, o būtent po tikro žiovulio.

    Kaip vyko eksperimentas

    Tyrime dalyvavo 38 moterys, kurių amžius siekė nuo 18 iki 45 metų, o nėštumas buvo vienvaisis ir be komplikacijų. Stebėjimai atlikti maždaug 28–32 nėštumo savaitę, kai vaisiaus elgesį galima gana patikimai fiksuoti ultragarsu.

    Eksperimento metu mamos sėdėjo ramioje patalpoje ir žiūrėjo vaizdo įrašus ekrane, o jų veidai buvo filmuojami. Tuo pat metu vaisiai buvo stebimi ultragarsu, siekiant užfiksuoti žiovulio judesių sekas.

    Pirmiausia dalyvėms buvo rodomas trumpas neutralus peizažų vaizdo įrašas, kad būtų nustatytas ramybės fonas. Vėliau moterys žiūrėjo tris skirtingus maždaug 6 minučių trukmės įrašus: su žiovaujančiais žmonėmis, su į žiovulį panašiais burnos judesiais ir su neutraliais veidais.

    Ką parodė rezultatai

    Analizuojant įrašus kadrų tikslumu buvo siekiama išvengti šališkumo: vertintojai nežinojo, kokį vaizdo įrašą tuo metu žiūrėjo mama. Tyrėjai pastebėjo, kad dauguma mamų bent kartą žiovavo būtent žiovulio vaizdo įrašo metu.

    Dar svarbiau, kad daliai mamų žiovaujant, žiovulys netrukus pasikartodavo ir vaisiui. Tyrimo duomenys rodo teigiamą ryšį: mamos, kurios žiovavo dažniau, dažniau turėjo ir žiovaujantį vaisių.

    „Vaisiaus žiovulys ryškiai padidėja po mamos žiovulio, bet ne kontrolinėmis sąlygomis“, – teigiama tyrimo išvadose.

    Autoriai pabrėžia, kad kontroliniuose įrašuose, kuriuose nebuvo „užkrečiamo“ stimulo, dažniausiai nežiovavo nei mama, nei vaisius. Tai sustiprina prielaidą, kad stebėtas reiškinys nėra atsitiktinis vaisiaus aktyvumo svyravimas.

    Ką tai gali reikšti ir ko dar nežinome

    Mokslininkai atkreipia dėmesį į ribotumus: imtis nėra didelė, o visos dalyvės buvo stebėtos vienoje gydymo įstaigoje, be to, tirta gana siaura nėštumo trukmės atkarpa. Dėl to dar neaišku, kada tiksliai nėštumo metu toks „susiderinimas“ prasideda ir kiek jis būdingas skirtingoms populiacijoms.

    Taip pat neatsakyta, koks fiziologinis kelias sieja mamos žiovulį su vaisiaus reakcija. Tyrime keliama hipotezė, kad svarbi gali būti ne vien regimoji „mėgdžiojimo“ grandinė, o vidiniai kūno signalai, susiję su mamos kvėpavimo, kraujotakos ar bendro suaktyvėjimo pokyčiais.

    Žiovulio funkcija iki šiol nėra galutinai paaiškinta, tačiau viena dažnai minima versija – tai būdas reguliuoti smegenų būseną, pavyzdžiui, prisidedant prie jų „atvėsinimo“ ir budrumo kaitos. Naujas darbas šią diskusiją papildo dar vienu aspektu: socialinė žiovulio „infekcija“ gali turėti gilesnes, ankstyvoje raidoje atsirandančias šaknis.

    Tyrimo autoriai ragina atlikti platesnius, įvairesnių grupių tyrimus, kurie padėtų patikrinti, ar efektas kartojasi skirtingomis sąlygomis ir ar jis pasireiškia anksčiau nei trečiajame trimestre. Jie taip pat siūlo ieškoti biologinių mechanizmų, kurie galėtų paaiškinti, kaip mamos veiksmas per gana trumpą laiką „persiduoda“ vaisiaus elgesiui.

    Darbas publikuotas mokslo žurnale „Current Biology“.

  • Mokslininkai pastebėjo keistą dėsningumą: įgimtas aklumas gali saugoti nuo šizofrenijos

    Mokslininkai pastebėjo keistą dėsningumą: įgimtas aklumas gali saugoti nuo šizofrenijos

    Dar XX amžiaus viduryje tyrėjai pastebėjo detalę, kuri ilgai atrodė kaip sutapimas: žmonėms, kurie yra akli nuo gimimo, šizofrenija tarsi nepasireiškia. Vėliau, atsiradus didelėms sveikatos duomenų bazėms, šis dėsningumas ėmė kartotis ir šiuolaikiniuose populiacijos tyrimuose.

    Vienas dažniausiai cituojamų pavyzdžių yra Vakarų Australijos visos populiacijos analizė, kurioje stebėta beveik pusė milijono 1980–2001 metais gimusių vaikų. Šizofrenijos diagnozė nustatyta 1 870 asmenų, tačiau tarp vaikų, turėjusių įgimtą žievinį aklumą, tokių atvejų nefiksuota.

    Svarbu pabrėžti, kad kalbama ne apie bet kokį regėjimo praradimą. Tyrimai rodo, kad žmonės, kurie apanka vėliau, taip pat tie, kurių aklumą lemia akių pažeidimai, vis tiek gali susirgti šizofrenija, todėl vien regėjimo netekimas šio efekto nepaaiškina.

    Kas sieja regą ir šizofreniją?

    Iš pirmo žvilgsnio tai skamba paradoksaliai, nes šizofrenija dažniausiai siejama su kliedesiais, haliucinacijomis ar mąstymo sutrikimais, o ne su regėjimu. Vis dėlto šiuolaikinės hipotezės vis dažniau akcentuoja, kad dalis simptomų gali būti susiję su tuo, kaip smegenys prognozuoja tikrovę ir suderina lūkesčius su jutiminiais signalais.

    Regos žievė yra viena didžiausių ir labiausiai tarpusavyje sujungtų smegenų sričių, dalyvaujanti ne tik regėjime, bet ir dėmesio, mokymosi bei emocijų apdorojime. Jei nuo gimimo regos žievė negauna įprastų signalų, smegenų raida gali pasukti kitu keliu, o pati sritis neretai persitvarko ir įsitraukia į kalbos, atminties ar kitų funkcijų tinklus.

    Kodėl tai svarbu gydymui?

    Tyrėjai pabrėžia, kad išvados nereiškia, jog aklumas galėtų būti laikomas apsauga ar juolab „sprendimu“ nuo šizofrenijos. Tačiau šis fenomenas gali padėti tiksliau suprasti, kuriuose smegenų tinkluose slypi pažeidžiamumas, ir kokie raidos mechanizmai ilgainiui lemia simptomus.

    Šiandien dauguma vaistų pirmiausia taikosi į dopamino sistemą, tačiau daliai pacientų poveikis nepakankamas, o šalutiniai reiškiniai gali būti reikšmingi. Dėl to vis daugiau dėmesio sulaukia ir kitos kryptys, įskaitant glutamato sistemą, kuri svarbi mokymuisi, sinapsių plastiškumui ir signalų filtravimui, ypač žievės tinkluose.

    Mokslininkų tikslas yra ne ieškoti egzotiškų išimčių, o iš jų pasisemti užuominų, kaip formuojasi stabilesnis smegenų informacijos apdorojimas. Jei pavyktų aiškiau atsekti ankstyvos raidos principus, ateityje tai galėtų prisidėti prie tikslesnės rizikos vertinimo, ankstyvos diagnostikos ir naujų, platesnio veikimo gydymo strategijų.