Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
04.02.2021
РНФ
1 700

Выяснилось, как воспаление влияет на мозг новорожденных

4.5

Сотрудники Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН выяснили, что воспалительные процессы у новорожденных крысят способны изменить количественное соотношение нейронов разных типов в гиппокампе по мере взросления. В результате в мозге могут быть нарушены процессы торможения, что приводит к проблемам с обучением и памятью, а в худшем случае — к психическим заболеваниям.

Выяснилось, как воспаление влияет на мозг новорожденных / ©Getty images

Исследование поддержано грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ). Результаты опубликованы в журнале Brain Structure and Function. «Сейчас есть много данных о связи негативных событий в детстве с последующей склонностью к употреблению наркотиков или предрасположенностью к таким психоневрологическим заболеваниям, как депрессия и шизофрения, — рассказывает Анна Манолова, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат биологических наук, сотрудник лаборатории функциональной биохимии нервной системы Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии (ИВНД) РАН.

– Стресс у новорожденных, например, недостаточность родительской заботы, приводит к уменьшению числа тормозных нейронов, что может существенно влиять на поведение в будущем. В нашей работе на животной модели мы исследуем, как влияет воспаление на ранних этапах развития на нейронный состав мозга».

Системное воспаление у новорожденных может возникнуть в результате хирургического вмешательства, загрязненных ран, ошибок при родах или инфекционного заболевания. Клетки организма могут «чувствовать» инородные вещества — вирусные частицы, отдельные части бактериальных клеток и пыль — и в ответ выделять сигнальные молекулы, предупреждающие остальные клетки об опасности. Такие вещества могут проходить через защитные барьеры в мозг и влиять на созревание нейронов.

Изображение окрашенных клеток гиппокампа (флуоресцентная микроскопия). Синим показаны ядра всех клеток, зеленым и красным — ГАМКергические нейроны / ©Stepanichev et al. / Brain Structure and Function, 2021

Для нормальной работы мозга важна не только активация нейронов, но и их торможение. Любое изменение этих двух процессов может привести к дестабилизации. В своей работе ученые из ИВНД РАН исследовали, как после воспалительного заболевания изменяется количество разных типов ГАМКергических — основных тормозных — нейронов гиппокампа.

Эта область мозга участвует в механизмах формирования эмоций, перехода кратковременной памяти в долговременную и пространственной памяти. Ученые определяли типы нейронов по содержанию в них специфических белков (маркеров): кальбиндина, кальретинина и парвальбумина. Они связывают лишний кальций внутри клетки, оставшийся после возбуждения тормозного нейрона.

Чтобы вызвать системное воспаление, крысятам на третий и пятый день после рождения делали укол липополисахарида — основного вещества клеточной стенки грамотрицательных бактерий, вызывающего сильный иммунный ответ организма. В эксперименте использовали 23 крысенка из семи пометов, часть которых участвовали в опыте, а другие были отрицательным контролем (получали укол физиологического раствора). На 20 день жизни крыс делали срезы головного мозга и с помощью окрашивания выявляли интересующие нейроны.

Для этого препараты на стекле обрабатывали антителами к трем маркерам ГАМКергических нейронов, а затем антителами с флуоресцентными («светящимися») метками к первым антителам. Из-за разных цветов меток три типа нейронов можно было выделить на изображениях среза и определить количество каждого из них в разных областях гиппокампа.

Оказалось, что и у самцов, и у самок наблюдаются аналогичные изменения в составе популяции тормозных нейронов. У крысят, перенесших воспаление, доля нейронов с парвальбумином не меняется ни в одной из областей. Доли двух других типов нейронов достоверно меняются только в зоне СА1 гиппокампа. Эта область мозга отвечает за запоминание эмоционально окрашенных событий.

Количество нейронов с кальбиндином увеличивается почти вдвое, тогда как с кальретинином убывает втрое. Разница между этими клетками состоит в том, что первые затормаживают активность возбуждающих нейронов, тогда как вторые тормозят только другие тормозные клетки. Ученые считают, что изменение состава популяции тормозных нейронов приводит к трансформации нейронных сетей гиппокампа и дисбалансу между возбуждающими и тормозными сигналами в центральной нервной системе.

«Стоит отметить, что ранние сроки после рождения крысят соответствуют примерно третьему триместру для человеческого эмбриона, то есть результаты подобных исследований должны распространяться, скорее, на снижение стресса у беременных женщин или на уменьшение использования стероидных препаратов для выхаживания недоношенных младенцев. Грубо транслировать наши данные на человека нельзя, но нужно иметь в виду, что чем меньше стресса на ранних этапах развития, тем меньше вероятность появления психических проблем у взрослых людей, — комментирует Анна Манолова.

– В статье представлены данные, полученные на крысах трехнедельного возраста. Если проводить аналогию с человеком, то это около десяти лет. Сейчас мы уже проводим эксперимент, из которого мы надеемся узнать, какие изменения будут наблюдаться у животных старших возрастов: у крысят тоже есть аналог подросткового возраста с его гормональными изменениями, соответствующими половому созреванию.

Также мы планируем эксперимент, где будем подвергать стрессу уже взрослых крыс, перенесших системное воспаление в раннем возрасте. Такое двойное воздействие на нервную систему сейчас считается триггером психоневрологических заболеваний».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 10:00
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

Позавчера, 17:33
Денис Тулинов

Технологии искусственного интеллекта проникают во все сферы жизни. Наука не исключение — ученые начинают использовать машинное обучение все активнее, и за ним уже есть реальные научные достижения. Но это лишь прелюдия: ИИ явился не просто помочь с расчетами, его роль в будущем масштабнее — он усилит наше мышление, указывая на взаимосвязи, которые человеческому уму не видны. Наука изменится. Naked Science полагает, что у нее появился новый способ изучать мир.

Вчера, 14:24
Василий Парфенов

Что такое накопитель энергии? Чем отличается аккумулятор от батареи? В чем настоящее чудо электричества? Вся эволюция человечества тесно связана с нашим умением добывать энергию в разных формах. Но настоящая революция произошла, когда появились технологии преобразования тепла, давления и работы в электричество. Благодаря этому мы научились транспортировать энергию и запасать ее. Дальнейший рост эффективности энергосистем невозможен без накопителей. Naked Science решил разобраться во всех деталях.

Позавчера, 10:00
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

Позавчера, 18:10
Мария Азарова

Международный коллектив ученых спрогнозировал наши ежедневные потребности в воде в зависимости от антропометрических, экономических и экологических факторов.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

1 ноября
Анна Новиковская

Когда мы представляем взаимодействие неандертальцев с нашими предками, первобытными людьми, то обычно думаем об агрессивных стычках и конкуренции на охоте. Однако теперь ученые выяснили, что два вида людей взаимодействовали на протяжении как минимум 200 тысяч лет — это слишком долгий срок для активных военных действий, но достаточный для постепенного «растворения» одного вида в другом.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: