Мартовский дайджест удивительных открытий

Пока весь мир следил за британским брекситом, энергетическим апокалипсисом в Венесуэле и принятием новых цензурных законов в Российской Федерации, ученые продолжали вести свои исследования. Самые неожиданные и порой неоднозначные научные открытия за прошедший месяц, которые вы могли пропустить, — в нашем обзоре.

Нейропритяжение: клонированный мозг научился управлять чужими клетками

Мартовский дайджест удивительных открытийБританским ученым удалось создать не просто модель мозга в миниатюре, но и упрощенную модель центральной нервной системы человека, способную взаимодействовать с чужеродными клетками другого организма.

Исследователи из Великобритании вырастили один из самых сложных и миниатюрных «мозгов в пробирке», известных на сегодняшний день науке.

Крошечный сгусток этого протомозга состоит более чем из 2 000 000 связанных друг с другом нейронов. Примерно такое же количество клеток имеет мозг человека на 12-й неделе своего внутриутробного развития. Исследователи из Кембриджского университета вырастили его путем соединения стволовых клеток и отдельных срезов человеческих нейротканей толщиной примерно полмиллиметра и помещения их в специальную питательную среду.

На этой эволюционной стадии творение британских биоалхимиков еще нельзя назвать полноценным мозгом, а лишь «органоидом», и его архитектура недостаточно сложная, чтобы протомозг мог испытывать такой сложный спектр восприятия, как свойственные нам эмоции или мысли. Но это, надо признать, и не делает его полностью инертным.

Мартовский дайджест удивительных открытийУченые разместили синтезированный «мозг» рядом с микрофрагментом спинного мозга мыши у которого присутствовала часть мышечной ткани. В результате этот недоразвитый органоид размером с один пенс самопроизвольно отрастил длинные корнеобразные нейрощупальца для того, чтобы проверить своих новых соседей.

С помощью специального оборудования в течение нескольких недель исследователи наблюдали, как микромозг постепенно соединялся с тканями мышиного спинного мозга и ее мышцами. В ходе наблюдений оказалось, что такое поведение – это далеко не всё, на что способен выращенный мозговой органоид. Ему удалось не только встроиться в чужеродные нейроткани, но и спровоцировать движение мышц – подобно тому, как нейроны осуществляют этот процесс в настоящем мозгу человека, управляя мышцами его тела.

Ученые зафиксировали хорошо видимые и контролируемые сокращения, а уже через две недели после встраивания появились полноценные аксонные пути, иннервирующие спинной мозг и создающие связь между двумя типами тканей – человеческой и мышиной.

Иными словами, электрический сигнал от нейронов мозга стал переходить по аксонам в спинной мозг.

Одна из главных проблем создания подобных нейронных органоидов заключается в том, что в какой-то момент нейронам не хватает питательных веществ, поскольку подложка с ними остается в центре разрастающейся структуры. Однако кембриджские ученые решили эту задачу. Разрезав органоид и поместив его на пористую мембрану, они убедились, что их микромозг может одновременно поглощать питательные вещества и использовать воздух, оставаясь здоровым даже после года, проведенного в чашке Петри.

Авторы исследования считают, что подобные живые модели можно использовать для изучения процесса эволюции головного мозга и нер-вной системы в целом. Созданная технология выращивания мозгового органоида позволит создавать их достаточно развитыми, а дальше наблюдать, как нейроны организуются для решения разного рода задач.

Нам же остается только гадать и строить гипотезы, на что будет способен искуственный мозг, эквивалентный по массе нашему, и что нам делать, если при определенных условиях в нем возникнут некие зачатки сознания…

Мартовский дайджест удивительных открытийРыбы и пчелы: диалог налажен. Кто следующий?

Международная научно-исследовательская команда создала технологию, которая позволила рыбам и пчелам обмениваться друг с другом информацией о своих действиях для межвидового коллективного поведения. Работа опубликована в мартовском Science Mag.

Это стало возможно благодаря роботам-переводчикам, которые были внедрены в каждый из двух биологических видов.

Мартовский дайджест удивительных открытийУченые из пяти стран Европейского союза смогли создать экспериментальную платформу, которая позволяет животным разных видов общаться между собой и даже принимать коллективные решения.

Установка состоит из двух контейнеров, которые синхронизированы между собой через интернет.

В одном из контейнеров были расположены медоносные пчелы и нагревательные элементы, которые привлекают их. Во втором – рыбы данио-рерио. Контейнеры находились на расстоянии более 700 км друг от друга. Исследователи использовали робота-рыбу в Швейцарии как связующее звено с роботом-пчелой в колонии пчел, расположенной в Австрии.

Логика эксперимента была проста – декодировать с помощью роботов определенные команды одному виду, а затем передавать их команды существам из другого биологического вида. Робот-рыба, внедренная в косяк рыб из Швейцарии, успешно управляя своими живыми собратьями, затем передала алгоритмы и команды управления роботу-пчеле, помещенной в пчелиный улей, расположенный в Австрии, тем самым осуществляя воздействие на жизнь улья и его обитателей – таким образом, роботы действовали в качестве своего рода переводчиков с языка одного семейства живых существ на язык других существ.

Результаты наглядно демонстрируют принципиальную возможность контроля поведения в биогибридных группах нескольких видов. Такие межвидовые связи между различными роботизированными системами и видами животных могут открыть двери для новых форм искусственного коллективного интеллекта.

Ученые уверены, что подобные роботы-переводчики в их усовершенствованном виде позволят людям управлять целыми стаями животных. Например, так можно было бы заставить стаи птиц летать подальше от аэропортов, пчел – опылять растения только в определенных участках, а также перенаправлять разрушительные всепожирающие полчища саранчи от сельскохозяйственных территорий.

Мартовский дайджест удивительных открытийЛазер против алкоголизма

Исследователи из медицинского центра Scripps Research обнаружили, что, воздействуя лазером на определенный участок мозга, можно блокировать желание выпить алкоголь и даже устранить дрожь. То, что технология действительно работает, было доказано в ходе эксперимента с крысами-алкоголиками.

По словам профессора Оливье Джорджа, его научная группа смогла обнаружить в мышином мозгу определенную группу нейронов, которые активируются во время отказа от алкоголя. Участок расположен довольно глубоко, поэтому, чтобы добраться до него, исследователям пришлось внедрять в голову крысы, имеющей алкогольную зависимость, волоконную оптику. Включив лазер, они смогли значительно уменьшить ее тягу к алкоголю.

Зона воздействия – прилежащее ядро (nucleus accumbens), относительно маленькая мозговая структура, с которой связывают многие сложные формы поведения, в том числе мотивации.

Все или почти все наркотические препараты повышают концентрацию дофамина в этой структуре, но используют разные механизмы.

До сегодняшнего дня было технически невозможно исследовать роль разных режимов дофаминового выброса при алкогольной зависимости. Оптогенетика, которую авторы использовали в своей работе, сделала это возможным. Были обнаружены дофаминовые режимы, которые снижают потребление алкоголя у крыс, пивших 20-процентный спиртовой раствор в течение нескольких месяцев в больших количествах.

Манипулируя дофаминовой передачей в прилежащем ядре, ученые смогли снизить патологическую мотивацию к потреблению алкоголя.

Ученые использовали разные режимы световой стимуляции нейронов, меняя частоту и количество световых вспышек.

Стоит отметить, что воздействие не только приводило к ослабеванию зависимости, но и уменьшало дрожь, которая обычно возникает при отказе от алкоголя. К сожалению, при выключении лазера желание выпить возвращалось к крысам вновь.

Синтетическая биология d burlutskiy КУДА ЛЕТИТ ТЕСЛА? d burlutskiy ЗАШУМЕТЬ ДО ИНСУЛЬТА d burlutskiy Оптические иллюзии d burlutskiy КОГНИТИВНЫЕ ИЛЛЮЗИИ d burlutskiy Первые открытия 2019 года d burlutskiy Когда Солнце психует d burlutskiy Волненья солнечных энергий Технологии предков

 

 

 

 

 

 

Дмитрий Бурлуцкий

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *