Новости нейронауки

16/11/17. Таламус гораздо активнее участвует в детском обучении, чем считалось ранее.

Новые результаты работы исследователей из Института Макса Планка (Max Plank Institute) показали, что таламус играет гораздо более активную роль в визуальной обработке в процессе обучения, чем считалось ранее.

В процессе развития ребёнка клетки в зрительной коре устанавливают связи друг с другом, чтобы обеспечить оптимальную обработку визуальных экологических стимулов. Однако в некоторых случаях сигналы одного глаза не соответствуют сигналам другого глаза, например у детей с косоглазием. Это может привести к неправильному проведению информации от глаз к коре головного мозга. Эту проблему можно исправить временным прикрытием доминирующего глаза. Если это делается во время критической фазы для развития зрительной обработки, клетки изменяют свои связи, а область мозга, ответственная за доминирующий глаз, получает сигналы от слабого глаза. Долгое время учёные полагали, что таламус способствует лишь передачи информации из органов чувств в соответствующие области коры головного мозга и, при необходимости, фильтрации информации. Однако когда ученые исследовали активность нейронов таламуса во время временного закрытия глаза, они обнаружили, что клетки не просто передавали информацию из глаз в кору головного мозга, но и изменяли свои сигналы в ответ на закрытие глаза.

13/06/17. Социально-экономические факторы влияют на улучшение навыков чтения у детей.

Летние программы по обучению чтению приносят больше пользы детям с дислексией из менее обеспеченных семей – сообщает новое исследование специалистов МIT (Massachusetts Institute of Technology).

Команда Массачусетского технологического института создали две летних школы на основе программы, известной как Lindamood-Bell. Исследователи набрали школьников из семей с различным социально-экономическим статусом. Обучающая программа направлена на формирование у детей устойчивых сенсорных и когнитивных процессов, необходимых для чтения, такие как восприятие слова как целостного звукового образа и перевод печатных букв в значения слов.

Возраст детей составлял 6-9 лет, и они обучались по программе 4 часа в сутки 5 дней в неделю в течение 6 недель. До и после программы их мозг сканировали с помощью МРТ при выполнении тестов, используемых для оценки навыков чтения.

Оказалось, что дети из семей с высоким социально-экономическим статусом имели более высокий словарный запас. Возможно, это связано с тем, что в таких семьях больше говорят с детьми, а также используют более сложный и разнообразный язык. До начала программы у этих детей с помощью МРТ было обнаружено, что кора в зоне Брока имеет большую толщину по сравнению с детьми из семей с низким социально-экономическим статусом. Исследователи предположили, что первая группа детей покажет более высокие результаты после обучения. Однако оказалось, что это не так. Анатомические изменения в мозге детей в виде утолщения коры в областях, участвующих в процессе чтения наиболее заметными были у детей из семей с низким социально-экономическим статусом.

Исследователи, анализируя полученные результаты, делают акцент на том, что чтение – сложный навык, поэтому факторы дислексии отличаются у детей, растущих в более или менее обогащенной среде.

27/04/17. Проговаривание слов вслух – лучший способ обучения чтению.

В Journal of Experimental Psychology опубликовано исследование, в котором показано, что обучение чтению с помощью громкого произнесения слов (метод, известный как фонация) оказывает значительное влияние на точность чтения и понимание прочитанного.

Исследователи из Royal Holloway, University of London и MRC Cognition and Brain Sciences Unit показали, что обучение чтению с помощью произнесения слов является более эффективным, чем сосредоточение внимания на общем смысле слова. Учёные обучали взрослых читать на новом языке, напечатанном в виде незнакомых символов, а затем оценивали результат с помощью тестов на чтение и сканирования мозга.

Оказалось, что люди, которые ориентированы на значения новых слов были гораздо менее точны при их чтении вслух и понимании, чем те, кто использовал произношение вслух. МРТ показала, что их мозгу приходилось испытывать большую нагрузку для того, чтобы расшифровать то, что они читали.

20/04/17. Скоро можно будет отказаться от имплантации электродов в мозг.

Компания Synchron Inc., занимающаяся развитием малоинвазивных технологий интерфейсов «мозг-компьютер» объявила о завершении первого этапа финансировния клинических испытаний в 2018 году исследовательской системы Stentrode™. Данная система позволяет парализованным пациентам осуществлять прямой контроль мозга над роботизированными конечностями, экзоскелетами и устройствами коммуникации. Она также позволяет проводить диагностику и лечение таких заболеваний мозга как эпилепсия и двигательные расстройства.

Система Stentrode является небольшой и достаточно гибкой, что позволяет благополучно проходить через изгибы кровеносных сосудов во время процедуры под названием «церебральная ангиография». Эти возможности устраняют необходимость в открытых операциях на головном мозге и прямом контакте с мозговой тканью. С помощью кровеносных сосудов технологическое устройство доставляется в мозг и остаётся там, что уменьшает риск отторжения тканью электродов, что сейчас является проблемой при применении других методов.

Доклинические исследования, опубликованные в журнале Nature Biotechnology, продемонстрировали способность Stentrode записывать высокочастотные электрические импульсы, излучаемые мозгом. Обычно такой уровень записи требует инвазивной имплантации электрода через череп.

 

18/04/17. Изучена связь структур мозга, тревожности и негативных установок у здоровых взрослых.

Согласно исследованию, здоровые люди с меньшей площадью нижней фронтальной лобной коры более склонны к тревоге и тенденции оценивать нейтральные события негативно.

Исследование 62 американских студентов колледжей состояло в сопоставлении данных сканирования головного мозга и результатов выполнения стандартных опросников, направленных на выявления тревожности.

В более ранних исследованиях другими авторами уже была показана аналогичная связь функций нижней лобной коры с состоянием тревоги у пациентов с эмоциональными расстройствами. В настоящей работе была оценена динамика этого состояния у здоровых людей. Так, в исследовании было показано, что чем меньше размер нижней лобной коры, тем выше уровень тревоги и склонность к негативным установкам. Таким образом, больший размер нижней лобной коры является мозговой основой для феномена эмоциональной устойчивости. Результаты исследования могут быть полезны для выявления групп риска и проведения профилактики. Препятствующей развития тревожных расстройств.

04/04/17. Очередное исследование подтверждает участие передней части поясной извилины в эмоциональном дефиците при аутизме.

Исследователи мозга из высшей технической школы Цюриха показали, что области мозга, связанные с сочувствием, очень слабо активируется при аутизме.

Функциональная МРТ, проведённая у подростков с аутизмом, показала, что в передней части поясной извилины нервная активность чрезвычайно слаба по сравнению с контрольной группой в тех ситуациях, когда испытуемые наблюдают со стороны за человеком, который приятно или неприятно удивлён.

В норме мозг человека постоянно строит модели, касающиеся того, что происходит в головах окружающих людей. У людей с аутизмом «обновление» таких моделей происходит крайне медленно.

 

16 подростков с аутизмом и 20 их здоровых сверстников помещали в томограф в процессе того, как они следили за игрой, в которую недавно играли сами.

В игре требовалось угадать, за какой из открывшихся дверей находится приз. Если игрок открывал правильную дверь, она подсвечивалась зелёным светом, и ему платили евро в качестве премии. Если же игрок ошибался, дверь загоралась красным. Это правило действовало в большинстве случаев, однако иногда в случайном порядке цвета менялись: за красной дверью неожиданно оказывался приз, а зелёная не открывалась. После каждого раунда исследователи спрашивали испытуемых, чего они ожидали.

Оказалось, что если испытуемые с аутизмом играли сами, у них не было проблем при оценке ситуации – был ли результат ожидаемым или оказался сюрпризом. Однако при наблюдении за другими игроками они испытывали больше трудностей, чем участники контрольной группы, при оценке неожиданности результата игры. Это сопровождалось пониженным сигналом в передней части поясной извилины.

Обнаруженные результаты могут быть полезны при разработке методик поведенческой терапии людей с аутизмом.

30/03/17. Пациента научили управлять парализованной рукой.

Исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв имплантировали 53-летнему пациенту в область моторной коры, отвечающей за движение рук, два блока по 96 электродов, соединённых через интерфейс мозг-компьютер с 36 стимулирующими мышцы электродами на каждой руке. Больной был полностью парализован в течение 8 лет после травмы позвоночника. После имплантации пациент несколько месяцев при помощи виртуальной реальности тренировался посылать силой мысли сигналы собственным рукам: он следил за собственной виртуальной рукой на экране компьютера, которая тоже управлялась через интерфейс «мозг-компьютер». Компьютер подсказывал очередное нужное движение, и когда собственная рука пациента выполняла его, звучал сигнал об успехе. Так пациент учился выполнять элементарные движения кистью или рукой. В результате у него начали получаться совершать некоторые бытовые действия: он смог самостоятельно принимать пищу.

В контрольных испытаниях пациент должен был выпить кофе, используя нейропротез. Сделать глоток из чашки удалось в 11 попытках из 12, правда, пока что это делается слишком медленно: каждый цикл «взять чашку, поднести к губам, сделать глоток, поставить чашку на место» отнимал от 20 до 40 секунд. Тем не менее, по сравнению с восемью годами полной неподвижности, это настоящий успех.

 

25/03/17. В стриатуме обнаружены нейроны, участвующие в условном рефлексе.

Исследователи из Калифорнийского университета обнаружили в стриатуме (полосатом теле) группу нейронов, участвующих в положительном подкреплении при условном рефлексе. Это та же область, которая повреждается при болезни Паркинсона, Гентингтона и синдроме Туретта. Стриатум связан с движением, принятием решений и эмоциональным вознаграждением.

В современной версии эксперимента Павлова мышам предлагали нюхать аромат банана или лимона, за затем давали каплю сгущённого молока. В результате, мыши начинали лизать воздух, почувствовав аромат знакомых фруктов. Следующим шагом было получение ответа на вопрос, что происходит с рефлексом, когда подавляется активность различных групп клеток в стриатуме. Особое внимание было сосредоточено на клетках нейроглии, которые составляют всего 2% от всех клеток в этой области, но играют непропорционально большую роль.

Когда глиальные клетки были «выключены», мыши стали лизать воздух лишь в половине экспериментальных ситуаций. Исследователи сделали вывод, что глиальные клетки стриатума усиливают мозговую цепь, кодирующую ответ на условный рефлекс.

Влияние глиальных клеток оказалось наибольшим в тех случаях, когда мыши впервые обучались различать пары незнакомых ароматов с подкреплением. Изменение было менее значительным у мышей, которые уже освоили выполнение задачи.

Полученные данные свидетельствуют о том, что нарушения в глиальных клетках стриатума могут привести к неврологическим нарушениям, и что восстановление функции клеток в конечном итоге может помочь людям с этими заболеваниями.

22/03/17. Взрослые осуществляют числовые операции с помощью подкорковых структур так же, как и младенцы

Несмотря на значительные различия в строении мозга, многие биологические виды, начиная от пауков и заканчивая человеком, могут распознавать и оценивать множества. Однако только люди обладают сложной системой коры головного мозга, а это значит, что другие виды осуществляют распознавание множеств с помощью подкорковых структур или их эквивалентов.

Исследователи из Carnegie Mellon University провели серию экспериментов, используя стереоскоп. Благодаря нему испытуемым предъявлялось две группы точек либо последовательно в один глаз, либо одновременно или последовательно в оба глаза (важно помнить о том, что сигналы, входящие в один глаз остаются разделены в подкорковой части зрительной системы).

В исследовании приняли участие 100 взрослых испытуемых. Независимо от варианта предъявления стимулов, они каждый раз должны были сравнивать две группы точек. Результаты показали, что верные решения принимаются в серии с участием одного глаза при одном условии: когда количество точек в первой и во второй группах сильно отличается и составляет например, соотношение 4:1 или 3:1.

Исследователи сделали вывод о том, что взрослые люди ещё на уровне подкорки способны различать количество, и это та же способность, которая есть у младенцев, других приматов и видов с более низким развитием. Например, животное может сделать вывод о том, что этот косяк рыбы больше, чем другой. Данные результаты свидетельствует о наличии эволюционного моста между мозгом взрослого человека и нервными структурами живых форм низшего порядка.

18/03/17. Учёные предложили теорию «трёх ударов», приводящих к развитию аутизма

Новое исследование, проведённое в Rockefeller University, говорит о том, что генетическая предрасположенность в сочетании с ранним стрессом представляется более вредной для мальчиков по сравнению с девочками. Сочетание этих двух факторов приводит к социальному избеганию в поведении, которое часто связывают с расстройствами аутистического спектра (РАС). Косвенным подтверждением данной теории является тот факт, что около 80% детей, имеющих РАС, — мальчики.

Автор исследования Donald W. Pfaff отмечает, что все эти три фактора (генетическая предрасположенность, окружающая среда и пол), наложенные друг на друга в своей совокупности, влияют на поведение сильнее, чем их простое суммирование. Donald W. Pfaff и его коллеги сформулировал теорию «трёх ударов».

Эксперименты, проведённые на разных группах мышей, имеющих различные сочетания исследуемых признаков, показали, что только та группа, у которой присутствовали все три признака, не могли узнавать новых знакомых среди мышей, если видели их до этого всего несколько раз.

Исследование молекулярных изменений в мозги этих грызунов показало увеличение экспрессии гена, который запускает реакции на стресс, в области левого гиппокампа. Также были установлены химические изменения в ядре нервной клетки, стимулирующие экспрессию соответствующего гена.

 

14/03/17. Количество сна в раннем возрасте может влиять на психическое развитие школьника.

Проведённые недавно исследования врачей показали, что существует связь между недостатком сна в раннем детстве и поведенческими и когнитивными проблемами в школьном возрасте. Исследование выявило значительные различия в отношении исполнительных функций, включающих внимание, рабочую память и мышление.

Изучение сна 1046 детей в разные периоды детства с 6 месяцев до 7 лет показало, что наиболее критичными факторами является сон менее 12 часов с 6 месяцев до 2 лет, менее 11 часов с 3 до 4 лет, менее 10 часов с 5 до 7 лет.

Пожалуй, результаты данного исследования можно рассматривать под другим углом (примечание – Баулина Мария): возможно, количество сна не влияет напрямую на развитие указанных психических функций, однако проблемы со сном в дошкольный период можно считать маркером когнитивных и поведенческих проблем в школьном возрасте.

 

09/03/17. Восстановление движений ног – хорошая новость для людей с параличами и парезами!

Учёным удалось восстановить движения в парализованных нижних конечностях обезьяны. Грегори Кортин (Gregoire Courtine) вместе с коллегами представили первый беспроводной имплант мозга, который записывает сигналы и передаёт их на парализованную ногу, что позволило обезьянам с травмой спинного мозга вновь ходить. Автор и его коллеги долгое время исследовали нижнюю часть спинного мозга, где проходят электрические сигналы от головного мозга к конечностям. Затем они воссоздали эти самые сигналы у обезьян с «разделённым» спинным мозгом.

Микроэлектроды, имплантированные в мозг парализованных обезьян, могут расшифровывать сигналы, которые связаны с движением ног. Расшифровка передается к нижней части позвоночника, что привело в движение мышцы животных.

На данном этапе развития науки повторить то же самое с людьми пока невозможно, так как декодирование мозга человека гораздо сложнее, однако это не означает, что такой возможности не появится через несколько лет!

28/02/17. Обнаружены причины гидроцефалии

Американские исследователи выяснили причину гидроцефалии, при которой голова новорожденных увеличивается из-за лишней жидкости в мозге. Ею оказался ген nexin, кодирующий белок SNX27, низкая концентрация которого в мозге человека также наблюдается при синдроме Дауна. Свои выводы учёные представили в статье, опубликованной в журнале Neuroscience.