Японские учёные из Института Киото решили посмотреть, что будет, если ген, изъятый у неандертальцев и денисовцев, вставить мышам. Для этой цели учёные воспользовались технологией редактирования генов CRISPR, которая позволяет ввести древний генетический код в грызунов и понять, как он мог повлиять на форму тела наших родственников.

Ключевым геном стал GLI3, который играет жизненно важную роль в эмбриональном развитии современных людей. Мутации в этом гене связаны с физическими пороками развития, — например, они приводят к росту дополнительных пальцев рук и ног. И неандертальцы, и денисовцы несли изменённую версию этого гена, в которой была заменена аминокислота на одном конце кодирующей области. Тем не менее, почему-то у наших вымерших родственников этот ген таких отклонений не вызывал.

Чтобы выяснить причину этой интересной особенности, исследователи сконструировали мышей с дефектной версией GLI3. Это привело к отму, что у грызунов развились серьёзные деформации черепа и полидактилия, — а это означает, что функционирующая версия гена необходима для здорового эмбрионального роста. Однако те мыши, которые были сконструированы с версией неандертальского гена, развились иначе: у них изменилась структура скелета, увеличился череп, а также появились пороки развития рёбер.

Судя по всему, древний ген не полностью нарушал эмбриональное развитие, но менял морфологию древних людей. По сравнению с обычными зверьками, у мышей с архаичным кодом оказалось меньше позвонков и развилось сильное скурчивание ребер. Также некоторые из этих мышей обладали выраженным сколиозом, — в точности как неандертальцы, которые были подвержены макроцефалии и развивались с ассиметричной формой грудной клетки. Команда сделала вывод, что именно архаичная версия GLI3 отвечала за особенную характерную форму тела у неандертальцев, но у них эти мутации выполняли скорее полезные функции.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

Учёные из Швейцарского технологического института разработали инструмент под названием CEBRA, который может интерпретировать и реконструировать сигналы из мозга грызунов. Для этого исследователи предложили мыши посмотреть чёрно-белый фильм, а затем извлекли сигналы из её мозга при помощи искусственного интеллекта. На выходе получился видеоролик, который практически в точности воспроизводит то, что увидело животное.

Чтобы добиться такого результата, исследователи сперва изучили данные об активности мозга у 50 мышей, которые посмотрели 30-секундный видеоклип девять раз. Затем команда обучила ИИ связывать эти данные с клипом из 600 кадров, в котором мужчина бежит к авто и открывает багажник. После этого машина считала сигналы из первичной зрительной коры мышей, посмотревших короткий фильм в десятый раз.

Результаты показали, что ИИ может предсказать правильный кадр в 95% случаев, причём информацию из мозга отдельной мыши программа считывала лучше. Машина показала, что может считать информацию, не обучаясь на данных конкретных особей, и это оказалось чрезвычайно важным, поскольку в будущем исследователи желают приспособить своё открытие, чтобы помочь людям с нарушениями зрения.

Более того, благодаря этой технологии люди даже смогут проецировать свои собственные мысли на большой экран. По крайней мере, учёные уверенно заявляют, что при помощи CEBRA парализованные пациенты смогут управлять компьютерными курсорами или даже отдельными устройствами, поскольку алгоритм способен использовать данные всего лишь 1% нейронов в зрительной коре.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

Спустя пятьдесят лет после того, как людям представили первое описание магнитно-резонансной томографии (МРТ), учёные отметили эту годовщину самым точным сканированием мозга в истории. Исследование провели команды из самых разных американских университетов, включая Пенсильванский университет и Центр медицинских наук Теннесси, и в итоге они создали МРТ-изображение, которое в 64 миллиона раз чётче любого современного.

Аппарат смог зафиксировать такую детализацию, что каждый воксель — трёхмерная версия пикселя — получилась размером всего 5 микрон, или пятитысячной доли миллиметра. Для сканирования выбрали мозг разных мышей и задействовали мощный магнит в 9,4 Тесла, — для сравнения, в обычных МРТ-аппаратах обычно используется магнит мощностью от 1,5 до 3 Тесла. А для обработки информации использовали суперкомпьютер, эквивалентный 800 современным ноутбукам.

После того, как съёмка была завершена, учёные отсканировали ткани мозга с помощью световой микроскопии, чтобы пометить определённые группы клеток и наблюдать за их изменениями с течением времени. МРТ-аппарат смог зафиксировать, как болезнь Альцгеймера постепенно разрушила нейронные сети в мозге мышей, включая такие области как субикулюм, — основание гиппокампа, непосредственно связанное с памятью.

Исследователи считают, что такой уровень детализации позволит им лучше понять, как мозг меняется с возрастом, а также под воздействием нейродегенеративных заболеваний. Не исключено, что в итоге врачам удастся взглянуть на болезни мозга совершенно по-другому и разработать новые, совершенные методики лечения.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

Рокфеллеровский университет (США) задался вопросом о том, какую роль таламус — структура в центре мозга, которая передает информацию от органов чувств, — играет в хранении воспоминаний. Поэтому учёные провели важнейший эксперимент на мышах, которых побудили играть в виртуальной реальности (VR), стимулируя поведение зверьков при помощи различных раздражителей.

Для этого мышей посадили на шарик из пенопласта, что позволило зверькам решить, куда в виртуальной реальности они хотят отправиться. В зависимости от того, куда бежала в игре мышь, её либо награждали малым количеством сахарной воды, либо большим, либо направляли неприятную струю воздуха в мордочку. Различные сигналы, включая образы, звуки и запахи, позволили мышам запомнить виртуальные коридоры с сахарной водой.

Эти тесты продолжались в течение нескольких недель, а исследователи тем временем изучали различные области мозга мыши при помощи визуализации. Подавление гиппокампа вызвало у зверьков проблемы, поскольку они не смогли запомнить маршруты в долгосрочной перспективе, при этом блокирование переднего таламуса не позволило им зафиксировать то, чему они научились.

Однако при стимуляции таламуса мыши начали учиться лучше и запомнили, где находилось больше сахарной воды, — это означает, что таламус позволяет запомнить более впечатляющие события, нежели обыденные. При этом таламус, в отличие от гиппокампа, стабилизирует воспоминания и взаимодействует с корой мозга, чтобы поместить их в долговременную память. Вероятно, эта область мозга вознаграждает млекопитающее за правильное поведение выделением дофамина, однако это учёным ещё предстоит выяснить.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

Учёным из Университета Иллинойса (США) удалось собрать живой компьютер, который в будущем сможет превратиться в настоящего робота из живой ткани, культивировав более 80 000 стволовых клеток мыши. Машина получилась размером с ладонь, однако она уже может распознавать световые и электрические схемы.

Технология базируется на нехитром принципе: перепрограммированные клетки мышей поместили между оптическими волокнами на сетке электродов. Во время эксперимента клетки поддерживали живыми в инкубаторе, а команда тренировала компьютер в течение часа, после чего записывала сигналы, посылаемые нейронами.

Сперва компьютер не мог успешно проанализировать данные из-за случайных всплесков электричества, исходящих от нейронов. Однако команда использовала смесь из химических веществ, которая успокоила нейроны и позволила компьютеру достичь довольно впечатляющего результата 0,98 — эта метрика обычно используется для оценки нейронных сетей, где 1 означает идеальное распознавание образов.

Учёные объяснили, что экспериментируют с так называемыми резервуарными вычислениями, сделанными из живых клеток и компьютерных чипов, чтобы придумать систему, основанную на разделении труда между органикой и микросхемами. Подобные машины можно будет использовать для создания более эффективных устройств, которые смогут продолжить работу даже в случае поломки деталей. По мнению команды, одним из наиболее реалистичных приложений для данной технологии станет робот, который способен подобно человеку ощущать окружающую среду и одновременно обрабатывать данные.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

Китайским учёным из Северо-Западного политехнического университета в Сиане удалось вырастить настоящие оленьи рога на лбу у мышей, пересадив им стволовые клетки оленя. Причём культи рогов отросли всего лишь спустя 45 дней после пересадки.

Рога оленя удивительны, поскольку это единственная часть тела млекопитающих, которая регенерирует каждый год, и одна из самых быстрорастущих тканей в природе. Как выяснили учёные при помощи секвенирования РНК на основе 75 000 клеток пятнистого оленя, это возможно благодаря специфическим клеткам в рогах.

За 10 дней до того, как олень сбрасывает рога, стволовые клетки в изобилии присутствуют в роговой ножке — культях, которые остаются на голове животного в день сбрасывания. Через пять дней эти структуры образуют особый подтип клеток, который команда назвала «клетками-предшественниками пантовой бластемы» (ABPC). И через 10 дней после линьки ABPC начинают превращаться в хрящи и кости.

Обнаружив эту удивительную особенность, китайские исследователи культивировали в чашке Петри стволовые клетки оленя, а затем пересадили их мышам. Через 45 дней у зверьков действительно выросли маленькие рожки, которые, правда, выглядят довольно пугающе. Однако самым важным здесь является то, что учёные доказали возможность подобной пересадки тканей от оленя. А это означает, что однажды эту процедуру можно будет использовать для восстановления костей или даже утраченных конечностей у людей.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.