31.03.2017
Редакция Naked Science

Удаление нейронов привело мышей к «просветлению»

Ученые из Стэнфордского университета обнаружили в продолговатом мозге мышей субпопуляцию нейронов, удаление которых позволило замедлить ритм дыхания и снизить тревожность животных. Результаты исследования представлены в журнале Science.

giphy
©Wikipedia

Известно, что глубокое и размеренное дыхание снимает нервное напряжение. Однако до сих пор то, как смена ритмов дыхания влияет на стресс, оставалось неясным. Регуляция дыхания осуществляется специальным центром, который состоит из нескольких элементов и расположен в продолговатом мозге. В новой работе американские специалисты изучили комплекс пре-Бетцингера (preBötC): его нейроны способны инициировать дыхательный процесс и регулировать дыхание путем воздействия на моторные нейроны, заставляя организм совершать вдохи.

 

В рамках исследования авторы проанализировали экспрессию порядка 19 тысяч генов из базы данных по эмбрионам мышей и выделили ген Cdh9, который сильно экспрессировался в комплексе пре-Бетцингера. Затем с помощью метки mOrange ученые разделили целевые нейроны по характеру экспрессии нескольких транскрипционных факторов на семь групп. Наиболее примечательной оказалась крупная субпопуляция Cdh9/Dbx1, которая включала в себя примерно 175 нервных клеток в каждой половине мозга. Согласно прошлым работам, удаление всех нейронов, экспрессирующих белок Dbx1, нарушает дыхание и приводит к смерти мыши.

 

Посредством гистологического исследования команда пришла к выводу, что ряд обнаруженных нейронов активируется непосредственно перед инициацией вдоха или во время нее, при этом Cdh9/Dbx1 экспрессировались только в этих клетках. После этого специалисты удалили эту субпопуляцию из продолговатого мозга живых мышей из экспериментальной группы с помощью дифтерийного токсина. Примечательно, что процедура не привела к летальному исходу: спустя год у подопытных особей также не наблюдалось значительных изменений во времени выдоха и вдоха, а характер дыхания сохранялся при колебаниях уровня кислорода в окружающем воздухе и во сне.

 

Схема нейронного пути, получившего название «пранаяма» / ©Yackle et al/ / Science, 2017

 

В то же время удаление субпопуляции повысило частоту смены режимов дыхания. Так, мыши из экспериментальной группы в среднем стали дышать спокойнее и медленнее, реже занимались исследованием новых территорий и чаще — собственной шерстью. Согласно электрокортикографическому анализу, у таких животных увеличилась низковолновая (в том числе дельта-) активность, характерная для глубокого сна. Схожие изменения наблюдались после удаления нейронов голубого пятна — ядра ствола мозга, связанного с реакцией на стресс и циклами сна/бодрствования. Введение меток в голубое пятно также привело к окрашиванию субпопуляции Cdh9/Dbx1.

 

По мнению авторов, нейроны этой группы служат связующим звеном между мозгом и центром стресса, отвечая за смену ритмов дыхания. Между тем ранее другая группа ученых показала, что искусственная стимуляция тета-активности мозга, ассоциирующаяся с фазой быстрого сна и медитативным состоянием, снизила тревожность у мышей. В сочетании с новыми данными это может помочь в разработке методов борьбы с тревожными расстройствами, паническими атаками и синдромом внезапной детской смерти, который, предположительно, связан с неадекватной реакцией центров стресса на дефицит кислорода.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

1 декабря
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

Сегодня, 09:23
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

1 декабря
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

29 ноября
Мария Азарова

Ученые из США представили альтернативный молекулярный механизм образования меланоцитарного невуса, который согласуется как с экспериментальными, так и с клиническими наблюдениями.

Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

18 ноября
Ольга Иванова

Группа исследователей из Китая и США выявила дополнительный фактор, который мог способствовать самому крупному вымиранию на планете.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

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: