Автор: TainT
27 октября 2021 12:14
Сообщество : Наука
Метки: макросъёмка наука нейронаука фото это интересно
6379
22
Мозг — это целая вселенная. Что там есть, что делается и как это все работает сегодня мы можем видеть с помощью микроскопа и макросъемки. Давайте приоткроем завесу и заглянем в этот удивительный мир.
0
Смотреть все фото в галерее
«Улитка» новорожденного крысёнка
0
Этот потрясающий снимок, занявший восьмое место на конкурсе Nikon Small World 2021 года, показывает нам главный орган, благодаря которому мы слышим: улитку. Зелёным показаны волосковые клетки, отклонение которых и запускает нервный импульс, приходящий, в итоге, в слуховую кору. Красным — нервные клетки улитки, «собирающие» сигналы от волосковых клеток.
Реальные и идеализированные нейроны
Для начала мы познакомимся с генерализованным нейроном, который тем не менее далеко не всегда удовлетворительно отражает реальное положение дел. На самом деле существует огромное количество разнообразных нейронов, нейроактивных веществ и потенциальных механизмов обработки информации.
Первым нашим упрощением будет рассмотрение только интегративного нейрона. Этот классический нейрон принимает сигналы от других нервных клеток при помощи возникающих на дендритах деполяризующих потенциалов. Если суммарный потенциал дендрита превышает -50 мВ, то по аксону нейрона проходит быстрораспространяющаяся волна потенциала действия.
Классический нейрон передает сигнал путем проведения по аксону волны потенциала действия от тела клетки к аксонным терминалям. На терминалях происходит выделение нейромедиатора в синаптическую щель. Нейромедиатор вызывает деполяризацию постсинаптической мембраны.
Нейробиология концентрирует внимание на связи и взаимодействии нейронов. Рассмотрение таких связей удобно начинать как раз с генерализованного нейрона.
Несмотря на всю потрясающую сложность мозга, идеи, помогающие нам в его исследовании, относительно просты. Но простые составные части способны образовывать крупные системы. Существует огромное количество способов объединения нейронов в каскады, контуры и сети.
Прохождение сигнала по аксону, (а) Прохождение сигнала по аксону обеспечивается за счет прохождения ионов через соседние участки мембраны. На рисунке область 2 деполяризуется, в то время как область 3 уже сгенерировала потенциал действия и в настоящее время гиперполяризована. Потенциал действия пойдет дальше за счет деполяризации области 1.
(б) Миелинизированные аксоны обернуты специализированными шванновскими клетками. Мембрана аксона открыта только в области перехватов Ранвье.
(в) Потенциал действия миелинизированного аксона регенерируется в области перехватов. Миелинизированные аксоны обладают повышенной по сравнению с немиелинизированными скоростью проведения.
Делящиеся нейрональные стволовые клетки
0
Кожа, печень, сердце, почки, легкие и кровь могут образовывать новые клетки для замены поврежденных. Вплоть до недавнего времени специалисты считали, что такая способность к регенерации не распространяется на центральную нервную систему, состоящую из головного и спинного мозга. Однако за последние пять лет нейробиологи открыли, что мозг все же меняется в течение жизни: происходит образование новых клеток, позволяющих справиться с возникающими трудностями. Такая пластичность помогает мозгу восстанавливаться после травмы или заболевания, увеличивая свои потенциальные возможности.
#галерея | А ваши нейроны так же красивы?
Когда Грег Данн получил степень доктора наук по неврологии в Пенне в 2011 году, он купил себе камеру сенсорной депривации в качестве подарка. Это такой бак, в который не попадают свет, звуки и запахи. Помещенный в раствор английской соли в баке, человек пребывает как бы состоянии невесомости. Так, новоиспеченный доктор перешел из мира науки в мире творчества и медитации.
Теперь он работает художником и живет в Филадельфии. Данн говорит, что когда он был студентом, его сильно вдохновила красота нейронов, работающие в качестве цветных пятен. Пятно Гольджи, например, представляет собой один-два черных нейрона на золотом фоне.
«В них воплощен тот самый дзен, который близок и мне», — говорит Данн.
Но не спешите записывать нейробиолога в помешавшиеся мистики.
То, что он однажды увидел под микроскопом, напомнило ему лаконичную элегантность папируса и другие формы азиатской живописи. Поэтому он начал рисовать нейроны в похожем стиле. Его собственные разработанные методы нанесения краски представляли собой выдувание капель чернил на поверхность. Чернила разливались так же, как растут нейроны, замечает Данн, влекомые случайными силами и обходящие микроскопические препятствия.
«Мне нравится концепция опираться на аналогичные силы, чтобы творить», — говорит художник.
Данн продал свои работы в исследовательские лаборатории и госпитали, и его картины, как говорит сам автор, пользуются успехом у неврологов, невропатологов и других людей, заинтересованных в изучении мозга, а также среди людей с нейродегенеративными заболеваниями.
«Думаю, глядя на изображения, люди начинают понимать суть вещей, которая их волнует».
Кстати, возможно, вам будет интересно почитать о десяти самых распространенных мифах о человеческом мозге.
Изображения в галерее созданы фантазией художника, но укреплены его знанием анатомии мозга.
«Одним из моих разочарований в аспирантуре была необходимость абсолютной приверженности к истине, принципам и фактам», — сетует Данн. — «Я вдохновляюсь анатомией, но не являюсь ее рабом».
Итак, на изображении выше:
Кора в металлической пастели
На этой картине изображается сечение моторной коры, области, которая участвует в планировании движений. Вам должен быть знаком этот знаменитый слой V-пирамидальных нейронов.
Золото, палладий, слюда, эмаль и краска на алюминиевой панели.
Мозжечок
Это мозжечок, область мозга, ответственная за движения, равновесие и двигательную память.
Золото, краска и эмаль на алюминиевой панели.
Нейроны маки-е (蒔絵)
Данн отмечает, что для этой картины нет никакого реального биологического описание. Это просто субъективная репрезентативная физическая анатомия.
Золото и краска на алюминиевой панели.
Развивающаяся кора головного мозга
На этом изображении показана растущая кора головного мозга на 15 неделе беременности.
Золото, эмаль, металлический порошок и краска на алюминиевой панели.
Сетчатка
Эта картина в стиле суми-е изображает слоистую структуру сетчатки. Визуальная обработка начинается с фоторецепторов (наверху) и прогрессирует в ганглиях (внизу), прежде чем информация будет направлена в таламус и визуальный кортекс для дальнейшей обработки.
Чернила на шелковой парче.
Кора
На этой картине показана слоистая структура коры головного мозга, где обрабатывается сенсорная и моторная информация.
Эмаль на композитном сусальном золоте.
Гиппокамп
А здесь показано сечение гиппокампа, области мозга, которая задействуется в процессах обучения и памяти.
Эмаль на композитном золоте и алюминиевом листе.
Клетки NG2+
Клетки NG2+ (желтое золото) это специальные глии, тип клеток, которые помогает нейронным синапсам регулировать синаптическую передачу. Здесь они изображены среди пирамидальных клеток в гиппокампе (белое золото).
Золото и краска на металлической панели.
Гипоталамус
Это сжатое сечение гипоталамуса, региона мозга, отвечающего за аппетит, температуру, суточный ритм и сон.
Золото и краска на нержавеющей стали.
Пирамидальные клетки
Это нейроны, которые объединяют информацию, полученную от своих дендритов, которые разветвляются на дне клетки. Пирамидальные клетки передают информацию другим нейронам через аксон, большую ветвь, расширяющуюся кверху.
Эмаль на композитном золотом листе.
Источник: wired.com
Иммунные клетки лечат мозг после кровотечения
0
В новой статье в Nature Communications хьюстонские нейробиологи показали, как иммунные клетки, называемые нейтрофилами, могут восстанавливать мозг после геморрагического инсульта. Нейтрофилы известны как «пехота» в войне организма с инфекцией. Оказалось, что у них есть и другая функция: новое исследование показало, что эти иммунные клетки могут играть решающую роль в защите мозга от инсульта, а также использоваться при лечении внутримозговых кровоизлияний.
Еще раз обо всем
В конце ХХ века зародился подход к изучению мозга, в котором одновременно рассматривают две важные характеристики: сколько нейрон (или нейронная сеть, или синапс) кодирует и передает полезной информации и сколько энергии при этом тратит [6], [18], [19]. Их соотношение является своего рода критерием энергетической эффективности нейронов, нейронных сетей и синапсов.
Использование этого критерия в вычислительной нейробиологии дало существенный прирост к знаниям относительно роли некоторых явлений, процессов [6], [18–20], [26], [30], [43], [55]. В частности, малая вероятность выброса нейромедиатора в синапсе [18], [19], определенный баланс между торможением и возбуждением нейрона [55], выделение только определенного рода приходящей информации благодаря определенной комбинации рецепторов [50] — все это способствует экономии ценных энергетических ресурсов.
Более того, само по себе определение энергозатрат сигнальных процессов (например, генерация, проведение ПД, синаптическая передача) позволяет выяснить, какой из них пострадает в первую очередь при патологическом нарушении доставки питательных веществ [10], [25], [56]. Так как больше всего энергии требуется для работы синапсов, именно они первыми выйдут из строя при таких патологиях, как ишемия, болезни Альцгеймера и Хантингтона [19], [25]. Схожим образом определение энергозатрат разных типов нейронов помогает выяснить, какой из них погибнет раньше других в случае патологии. Например, при той же ишемии, в первую очередь выйдут из строя интернейроны коры [9], [16]. Эти же нейроны из-за интенсивного метаболизма — наиболее уязвимые клетки и при старении, болезни Альцгеймера и шизофрении [16].
В общем, подход к определению энергетически эффективных механизмов работы мозга является мощным направлением для развития и фундаментальной нейронауки, и ее медицинских аспектов [5], [14], [16], [20], [26], [55], [64].
Гранулярные клетки мозжечка
0
Перед вами — снимок клеток гранулярного слоя мозжечка. Гранулярные клетки — нейроны малого размера, около 10 микрометров в диаметре.
0
В подавляющем большинстве случаев причиной потери зрения является гибель большого количества фоторецепторных клеток сетчатки, которые преобразуют свет в электрические нервные сигналы. Нечувствительные к фотонам клетки сетчатки остаются целыми.
Проводящие пути
Нервная система имеет свои сферы влияния по всему организму. С помощью проводящих волокон осуществляется нервная регуляция систем, органов и тканей. Мозг, благодаря широкой системе проводящих путей, полностью контролирует анатомическое и функциональное состояние всякой структуры организма. Почки, печень, желудок, мышцы и другие – все это инспектирует головной мозг, тщательно и кропотливо координируя и регулируя каждый миллиметр ткани. А в случае сбоя – корректирует и подбирает подходящую модель поведения. Таким образом, благодаря проводящим путям организм человека отличается автономностью, саморегуляцией и адаптивностью к внешней среде.
Проводящие пути головного мозга
Проводящий путь – это скопление нервных клеток, функция которых заключается в обмене информации между различными участками тела.
- Ассоциативные нервные волокна. Эти клетки соединяют между собой различные нервные центры, что располагаются в одном полушарии.
- Комиссуриальные волокна. Эта группа отвечает за обмен информацией между аналогичными центрами головного мозга.
- Проекционные нервные волокна. Данная категория волокон сочленяет головной мозг со спинным.
- Экстероцептивные пути. Они несут электрические импульсы от кожи и других органов чувств к спинному мозгу.
- Проприоцептивные. Такая группа путей проводят сигналы от сухожилий, мышц, связок и суставов.
- Интероцептивные проводящие пути. Волокна этого тракта берут начало из внутренних органов, сосудов и кишечных брыжеек.
