Самый одинокий кит в мире (и книга в подарок!)

На днях мне на глаза попалась науч-поп книга про морских обитателей, которая только что вышла в России. Под названием “Красноречие сардинки. Невероятные истории подводного мира” Билла Франсуа. Простите, что?! Какой еще сардинКи? Меня жутко раздражает, когда в переводе нормальную рыбу превращают в слюнявую сардинку, и я решила прочитать книгу, чтобы поугарать и убедиться в том, что переводчик что-то курил. И черт возьми, я проглотила “сардинку” за выходные и чувствовала себя на таком подъеме, как будто я и сама чего-то вкурила и растеклась по бытию в доброте и воодушевлении! Поэтому расскажу про очень одинокого кита и заодно подарю кому-нибудь эту книгу под рождество:
https://www.corpus.ru/products/bill-fransua-krasnorechie-sardinki.htm

Ученые уже давно научились перехватывать звуки китов и то, как они общаются на огромном расстоянии. В конце 80-х засекли кита, которому никто никогда не отвечал. Его песня звучала на частоте 52 Герца, в то время как у видов, на которые этот кит больше всего похож, тон песен гораздо ниже: 10-39 Гц у синего кита или 20 Гц у финвалов. Есть много предположений, как так вышло: возможно у кита какой-то врожденный порок или мутация, возможно это гибрид синего кита и финвала, а может быть кит подглуховат :( Никто точно не знает в чем причина, но со временем “голос” кита стал слегка глубже и опустился до 50 Гц, что может означать, что кит повзрослел или подрос. А значит, скорее всего он здоров и может функционировать, просто ему очень одиноко. Кит стал культурным феноменом, которому посвятили множество фильмов и песен, и его уже давно так и зовут - ‘52-hz whale’. Можно даже послушать песню этого кита, хотя менее одиноким он от этого не станет
https://soundcloud.com/bbc_com/the-52hz-whale-recorded-by-bill-watkins

Книга рассказывает кучу историй про коммуникацию морских существ с помощью звуков, цвета, вибрации и электричества, про совместную упоротую охоту групера и мурены, про коллективное поведение стай рыб и про то, как на протяжении полутора десятков лет шведская разведка принимала косяк сельди за советскую субмарину. А еще там есть отступления про то, какими варварскими и разрушительными для морской экосистемы являются современные промышленные способы добычи рыбы и что выращивание рыбы в аквакультурах не особо лучше ни для самой рыбы, ни для нас. В это непростое время сидения дома на диване Франсуа умудряется создать небольшой филиальчик моря прям у вас под носом, очень хочется нырять и рассматривать ракушки и крабов, а еще мчаться спасать океан со всеми его осьминогами, медузами и сардинками

Все, кому бы хотелось книжку, нужно сделать репост любого поста или рассказать о @Blue_arrakis, а потом тыкнуть меня в комментариях к посту или в лс. Через неделю запущу шайтан машину со случайными числами и напишу победителю! (доставка книги по России).

🧠 A world-renowned specialist in neuroscience, professor of New York University, and Luria Neuroscience Institute director on how the brain is organized to perceive and work with information.

Christmas #CNBR_Open with Dr. Elkhonon Goldberg
"How the brain deals with novelty and routines."

🕑 Next Saturday, 26.12.2020; 17:00 МСК (09:00 NY)

More information and registration here

Чем заняты нейроны решётки в трехмерном пространстве

Чтобы ориентироваться в пространстве, мозг использует специальные нейроны - нейроны места и нейроны решетки. Нейроны места находятся в гиппокампе и активны в определенных местах в пространстве, а нейроны решетки - в энторинальной коре, и их активность образует особенный паттерн - гексагональную решетку. Решетка это как бы “карта местности”, а клетки места сообщают, где животное конкретно находится на этой карте. Есть еще нейроны, активные в определенных направлениях головы, у границ пространства, и даже при определенной скорости - считается, что весь этот зоопарк помогает ориентироваться в пространстве, и эта система описана во всех учебниках и награждена Нобелевской премией.
Но, как обычно в науке, есть один нюанс - грызуны (особенно в экспериментах) бегают по плоской поверхности, и что происходит с активностью всех этих нейронов ориентации в трехмерном пространстве мы не знаем. Логично предположить, что двухмерные “поля активности” этих нейронов могут выглядеть как простые проекции из многомерного пространства: так если шар проецировать в двухмерную плоскость, будет круг. Для нейронов места это предсказание сбывается - их поля активности выглядят как трехмерные сгустки, “облака” в 3D, конечно же далеко не шарообразные, но округлые. А вот с решеткой все сложнее, потому что разные конфигурации в многомерном пространстве могут при проекции в двухмерное давать решетку. Есть три варианта. Самый тупой вариант проекции - это колонны, расставленные гексагонально. Еще два - под сложными названиями “hexagonal close-packed” и “face-centred cubic” - сложно объяснить на пальцах, но представьте, что вы складываете друг на друга шары слой за слоем и это можно сделать по-разному (лучше посмотрите на картинке по ссылке).
В препринте Grieves et al чуваки построили трехмерную установку-решетку для крыс по которой крысы могли карабкаться в трехмерном пространстве в поисках вкусняшек, пока беспроводные тетроды записывали активность нейронов решетки. И главный результат (и сюрприз) - ни одна из моделей трехмерного устройства активности нейронов решетки не подтвердилась. У нейронов решетки в 3D были трехмерные поля, где нейроны были активны, но они были разбросаны по пространству случайно, похоже на несколько полей нейронов места, набитых в одно пространство (есть похожая статья на летучих мышах, где тоже никакого порядка в трехмерных нейронах решетки не нашли).
С выводами тут надо быть аккуратным. Конечно, можно подумать, что решетка - это вообще не для ориентации в пространстве, ну или не для ориентации в трехмерном пространстве. Другой вариант в том, что крысы всю жизнь жили на плоскости, а тут их запихнули в 3Д, и их нейроны решетки просто не умеют в трехмерную интеграцию пространства. Отчасти этот вопрос должен был решиться обучением - до экспериментов крысы могли сколько угодно лазить по трехмерному лабиринту, чтобы тренироваться (и накачать бицуху). Но сколько в таком случае требуется обучения - никто не знает.
У автора препринта есть прекрасный тред в твиттере, по которому я и набрела на статью - там полно иллюстраций и крутых видео с крысами!
https://twitter.com/rmgrieves/status/1336032478298042369

Вот тут сам препринт
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.12.06.413542v1

А еще, для желающих более глубоко погрузиться в тему, уже после написания поста наткнулась на онлайн journal club, где статью обсуждает Джефф Хаукинс из Нументы
https://www.youtube.com/watch?v=tx6HwHHdCu8&feature=emb_logo

Лекцию Георгия Бужаки выложили на ютуб до 31 января - в чем такая секретность непонятно, но не упустите шанс посмотреть - Ways to think about the brain

https://youtu.be/5ZDfXxDfj74

Гора ссылок по нейробиологии

Теперь у вас точно не будет оправдания, что вы не могли попасть на крутые конференции и семинары и не в курсе, что происходит в мире с нейробиологией - потому что - thanks to the new normal - вот оно в моем списке, который я собираю с самого начала пандемии. Это конечно субъективный выбор, основанный на интересах в системной и когнитивной нейробиологии, и смотрела из него я далеко не все, но вам точно будет чем заняться на новогодних каникулах! (если видео выложены на ютубе, можно погуглить программу, например, конференции, и выбрать, что вам по вкусу)

1. Ежегодная конференция COSINE 2020 - Computational and Systems Neuroscience
https://www.youtube.com/playlist?list=PL9YzmV9joj3HbfQe8xYYxxBwanolj-HU8

2. Виртуальная летняя школа MIT ‘BMM’ - Brains, Minds and Machines (один из моих фаворитов, выступают там обычно селебритис)
https://www.youtube.com/playlist?list=PLyGKBDfnk-iAF6MjByYn_7EQQOHUuPGRr

3. 2020 Allen Institute Modeling workshop - короткие лекции по теоретической нейро
https://www.youtube.com/playlist?list=PLN-QyZNMh3PsnuB3iMZ2_97R1oQvOPzqy

4. LOOPS Seminar (на каждом семинаре выступают два спикера по 20 минут, так как в краудкасте сохраняются все выпуски, их можно переключить сверху у кнопки Schedule)
https://www.crowdcast.io/e/loops-seminars/12

5. MAIN - Montreal AI and Neuroscience
https://www.youtube.com/channel/UCddp3o-ctW8rmYtfdDfVUkA/videos

6. Neurophotonics Mini-Symposium
https://www.spiedigitallibrary.org/nph-mini-symposium?SSO=1

7. OCNS - 29th Annual Computational Neuroscience meeting - у них очень крутые и длинные воркшопы, не ленитесь копаться в расписании
https://www.youtube.com/channel/UCqz8NIG24tV1HHCkKidA4Nw/videos

8. Neuromatch Academy - про это я думаю даже объяснять не стоит, можно стать богом вычислительной нейробиологии, посмотрев все материалы NMA
http://www.neuromatchacademy.org/syllabus/

9. Гарвардский курс Computational Models of the Neocortex (есть не все лекции)
http://web.stanford.edu/class/cs379c/calendar.html

10. Neurohack academy 2020 - очень техническая конференция, но респект людям за то, что все видео разложили по расписанию по ссылкам
https://neurohackademy.org/neurohack_year/2020/

11. The Machine Learning Summer School от Института Макса Планка в Тюбингене
http://mlss.tuebingen.mpg.de/2020/schedule.html

12. Learning salon - очень крутая серия дискуссий на пересечении AI и нейробиологии, все выпуски тоже видны в расписании в краудкасте (дискуссия с Paul Cisek моя любимая)
https://www.crowdcast.io/e/learningsalon/6

13. World Wide Neuro - агрегатор лекций по нейробиологии из кучи разных областей, очень крутая инициатива, которая, я надеюсь, переживет пандемию
https://www.world-wide.org/Neuro/

Давайте дополнять список! Кидайте ссылки на ваши любимые семинары или конференции (в комментариях), если наберется - соберу их в новый пост

Reading list 2020

Есть у меня тут привычка - закидывать сюда свой #readinglist за прошедший год. В плане чтения было, как всегда, круто и интересно. Дочитала цикл Земноморья Урсулы Ле Гуин (шесть основных книг, включая сборник рассказов) - Ле Гуин космическая абсолютно во всех смыслах. Открыла для себя Наоми Кляйн - она невероятно крутой публицист, и в плане историй, про которые она пишет, и в плане стиля и подачи материала (ее книга "On Fire" вдохновила меня на два больших лонгрида на Ноже - про разливы нефти и про геоинженерию), а "Доктрина шока" это конечно совсем классика. В локдауне зачитывалась похождениями Эдички, на волне BLM продолжила исследовать Джеймса Болдуина (очень советую "Комнату Джованни", которую читала в прошлом году), а также прошлась по научпопу известных нынеживущих нейробиологов - Буономано и Кироги. Нейросайнсфикшн Кироги отмечу отдельно, потому что вместе с главами книги можно смотреть фильмы, и так вот я совершенно улетела от "Когда наступит конец света" Вима Вэндерса. Книга года для меня - безусловно Деннетт об эволюции сознания, которого два года назад осилить не получилось, и которого еще наверняка захочется перечитать, так как плотность изложения его мыслей мне пока подвластна процентов на 20. Как обычно, рада обсудить все подробнее!

Ursula Le Guin “The Farthest Shore”
Joanne Cacciatore “Bearing the Unbearable: Love, Loss, and the Heartbreaking Path of Grief”
Jack Kerouac "The Dharma Bums"
This Is Not A Drill: An Extinction Rebellion Handbook
Клайв Джонсон “Учебник выживания: 150 способов спастись в экстремальных ситуациях”
Scott Stossel “My Age of Anxiety: Fear, Hope, Dread, and the Search for Peace of Mind”
Ursula le Guin "Tehanu"
Эдуард Лимонов “Это я - Эдичка”
Naomi Klein “The shock doctrine”
Эдуард Лимонов "Дневник неудачника"
Dean Buonomano “Your brain is a time machine”
Theodore Sturgeon "More than human"
Joe Scott “The world since 1914”
Ray Bradbury “The Martian Chronicles”
Naomi Klein “On Fire”
James Baldwin “The fire next time”
Kurt Vonnegut “Between Time and Timbuktu OR, PROMETHEUS-5, A SPACE FANTASY”
Nick Pyenson “Spying on Whales: The Past, Present and Future of the World’s Largest Animals”
Rutger Bregman "Humankind"
Николай Кукушкин "Хлопок одной ладонью"
Jim Morrison "The Lords and the New Creatures"
Стругацкие “Улитка на склоне”
Эдуард Лимонов “Старик путешествует”
Daniel Dennett “From bacteria to Bach and Back”
Ursula le Guin “Tales from Earthsea”
Ursula le Guin "The other wind"
Rodrigo Quiroga "NeuroScience Fiction"
Rodrigo Quiroga “Borges and Memory”
Билл Франсуа “Красноречие сардинки. Невероятные истории подводного мира”

Где искать эмпатию у мышей

Эмпатия - способность вовлекаться в чувства или переживания другого - далеко не исключительно человеческая черта. У мышей эмпатия тоже бывает - они превосходно чувствуют боль или страх других мышей поблизости. У мышей можно повнимательнее покопаться в мозге и найти в нем то, что за такую эмпатию ответственно. Статья из лабы Роберта Маленки - как раз об этом
https://science.sciencemag.org/content/371/6525/153

Как протестировать эмпатию у мышек? В нейробиологии есть поведенческие эксперименты, в которых происходит “социальный трансфер” ощущений, и в данном случае исследовали трансфер боли и страха. Одной мыши делали укол с неприятной субстанцией, которая вызывала воспаление и боль, напоминающую артрит. Потом к мыши, испытывающей боль, на час подсаживали здоровую мышь, а после этого на мышах проводили тесты, оценивающие восприимчивость к боли. Как правило, если вы испытываете боль - то толерантность к другим раздражителям (включая болевые) у вас будет понижена. То есть то, что не особо больно на самом деле, будет казаться больнее. Это называется гипералгезией - завышенной чувствительностью к боли. Чтобы протестировать это у мышей их раздражали механическим стимулом, окунали хвост в горячую воду (не такую уж и горячую - 46С) и проводили еще один тест: мышь выбирала клетку с подогревом пола похолоднее или погорячее. Пол погорячее для мышей, испытывающих боль, был неприятен, и они выбирали похолоднее (30С и 40С). Очевидно, мыши с воспалением проявляли бОльшую чувствительность во всех этих тестах, но мыши-наблюдатели, которые провели с ними в клетке всего час, тоже демонстрировали повышенную чувствительность к раздражителям, которую они переняли у болящих товарищей.

Но нейробиология начинается на следующем этапе - есть специальная линия трансгенных мышей, у которой можно пометить нейроны, которые активны в какой-то момент. Эту опцию ученые активировали перед тем, как подсаживать мышь-наблюдателя к болящей мыши для социального трансфера боли, и так им удалось выловить проекции нейронов в мозге, которые активировались в процессе трансфера. Наиболее активны были нейроны передней поясной коры в префронтальном отделе (anterior cingulate) и прилежащего ядра (nucleus accumbens) в стриатуме. Причем поясная кора уже была давно замечена в замутах с эмпатией и у людей, и у зверей, но самое крутое в том, что и поясную кору, и прилежащее ядро ученые модулировали оптогенетикой и доказали причинную связь между этими структурами и социальным трансфером. При их ингибировании трансфер был менее эффективным (у мышей-наблюдателей не развивалось эмпатии), а при активации трансфер усиливался, мышь-наблюдатель демонстрировала повышенную чувствительность к раздражителям значительно дольше.

Дальше ученые смотрели на социальный трансфер страха - хотя это тоже сильная негативная эмоция, она все же отличается от боли. Одна мышь наблюдала за тем, как второй доставался небольшой разряд тока, в ответ на который мыши обычно замирают. Когда позже мышь-наблюдателя помещали в ту самую клетку, где первую мышь били током, то она моментально узнавала контекст и замирала без тока. Экспериментов с оптогенетикой были похожи, но оказалось, что за трансфер страха отвечают другие структуры - поясная кора и ее проекции в базолатеральную амигдалу, а не в прилежащее ядро. Получается, что эмпатия в целом связана с поясной корой, но конкретное чувство специфицируется проекциями в разные нижележащие отделы мозга.

И в конце - вишенка на торте. Всем давно было известно, что животные легко “перенимают” боль у других зверей своего вида, но в статье показали, что то же самое работает и с обезболиванием! Если обе мыши испытывают боль, но одной дают морфий, а вторая наблюдает облегчение боли, то мышь-наблюдатель тоже становится менее чувствительной к раздражителям (как бы получает виртуальное обезболивание от другой мыши).
Когда нейробиологи научатся читать мысли? Пффф, да даже мыши уже давно это умеют ;)

Как найти нейроны, активные в определенный момент

В предыдущем посте я упомянула метод, позволяющий с помощью генной инженерии пометить нейроны, активные в ответ на какой-либо стимул (в статье выше помечали нейроны, активирующиеся у мыши-наблюдателя, когда та проводила время с мышью, испытывающей боль). Это довольно клевый подход, который называется TRAP - targeted recombination in active populations, или прицельная рекомбинация в активной популяции (нейронов).

Система состоит из трех компонентов - раннего гена (на котором все и завязано), Cre-рекомбиназы (зависимой от тамоксифена) и белка-эффектора, который как раз и пометит нейрон каким-нибудь флуорофором (то есть красителем).

В геноме у мышей (и у нас) есть “гены раннего ответа” - их особенность в том, что они активируются в клетке после каких-либо воздействий или пертурбаций. Один из таких генов, c-fos, экспрессируется, если активен нейрон, и именно это позволяет отделить активный пул нейронов от неактивных. Идея в том, чтобы под этот ген в геноме засунуть (то есть встроить с помощью генной инженерии) что-то еще, например флуорофор, который будет экспрессироваться вместе с c-fos и окрашивать нейрон, когда он активен. Но так как для этого нужно сделать трансгенную мышь, выйдет довольно неспецифично, так как со временем у мыши окрасятся просто все нейроны.

Тут ученые используют трюк с Cre-рекомбиназой. Это белок, который умеет активировать другие гены. Если не вдаваться в подробности, есть генетическая последовательность с красным флуорофором, только она перевернута справа налево и поэтому молекулярная махина клетки ее не видит и не может прочитать в обратном направлении. Но по бокам этого флуорофора есть особые последовательности - lox-сайты, которые узнает Cre-рекомбиназа, и как только она из видит, то тут же набрасывается и переворачивает ген флуорофора, который теперь распознается полимеразой и начинает экспрессироваться. Но и тут есть нюанс. Cre-рекомбиназа бывает обычная, а бывает неактивная и зависимая от другой молекулы - тамоксифена. Чтобы тамоксифен-зависимая Cre-рекомбиназа заработала и начала активировать белок-эффектор, мыши нужно ввести тамоксифен.

А теперь можно собрать паззл: у трансгенной мыши в нейронах под ген раннего ответа c-fos спрятан дополнительный пассажир - Cre-рекомбиназа (не простая, а зависимая от тамоксифена). Иногда, когда нейрон активен, в клетке появляется Cre-рекомбиназа, но она там ничего не делает по двум причинам - нет ни тамоксифена, который бы ее активировал, ни последовательности белка-эффектора, который можно перевернуть. Чтобы в нейронах появился белок-эффектор (будь то флуорофор, опсин для оптогенетики или что угодно), нужно либо скрестить одну мышь с другой трансгенной, имеющей такой белок-эффектор в геноме, либо генетическую последовательность с белком-эффектором доставить в нейроны с помощью вирусного вектора (ну, в нынешнем контексте, это почти как прививка от ковида). И уже теперь, когда у вас наготове есть стимул, нейронный субстрат которого вы хотите найти, можно ввести мышке тамоксифен и постимулировать ее (в статье есть пример со стимуляцией усов мыши). Cre-рекомбиназа начнет экспрессироваться только в тех нейронах, которые были активны, тамоксифен активирует саму Cre-рекомбиназу, она повернет белок-эффектор в нужном направлении и белок эффектор уже окрасит клетку.

Есть и другие крутые варианты. Вместо флуорофора в качестве белка-эффектора можно использовать что угодно, например - каналородопсин для оптогенетики. Так у вас будет каналородопсин только в нейронах, которые были активны, и активировав их еще, на этот раз уже светом, можно протестировать эффекты работы этих нейронов дополнительно. Правда метить нейроны таким образом нужно за короткий период времени - авторы говорят, что до 12 часов, так как в мозге полно спонтанной активности, и если там постоянно тамоксифен, то чем больше времени проходит, тем больше окрашивается нейронов, активных спонтанно или в ответ на что-то, что не относится к экспериментальным условиям.

Статья: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2013.03.025

Раз в несколько лет по соцсетям проходит очередная волна удивления тому, что дельфины (в основном, что до смешного характерно, подростки и большими компаниями) собираются вместе, чтобы подержать в зубах рыбу-шар или другого представителя ядовитых иглобрюхих — несмотря на смертельную опасность, которую это действие представляет. Рыбу прикусывают, плавают с ней — а потом передают другому, практически ритуально. Объяснение тут максимально очевидное: дельфинов вставляет. Небольшие дозы содержащегося в рыбах тетродотоксина, поражающего нервную систему, вызывают эйфорию — что довольно наглядно показано в этом относительно недавнем бибисишном видео.

https://youtu.be/0T5aGLybXEs

Персонализированная стимуляция мозга

Две статьи о персонализироавнной стимуляции мозга для лечения психических расстройств явно войдут в топ-открытия 2021 - одна из них о лечении депрессии, вторая - обсессивно-компульсивного расстройста (ОКР). Вот тут вышел небольшоой обзор обоих
https://www.nature.com/articles/s41591-021-01243-7

В случае ОКР авторы заподозрили осцилляции между орбитофронтальной корой и вентральным стриатумом в том, что они опосредуют искаженное чувство вознаграждения в ответ на компульсивные действия. У каждого из более чем 60 испытуемых определили точную частоту этих осцилляций (в этом и заключается персонализированная часть) и ингибировали осцилляции с помощью неинвазивной стимуляции переменным током. После 5ти дней стимуляции симптомы компульсивного поведения снизились.

Во второй статье для персонализированной терапии депрессии исследовали только одного испытуемого, зато очень подробно.
https://www.nature.com/articles/s41591-020-01175-8

Ему вживили 10 электродов для глубокой стимуляции мозга во фронтальный и лимбические отделы и с помощью разных типов стимуляции в разных отделах подробно картировали возникающие эффекты. Их спектр был довольно большим и разнообразным. Более того, эффекты стимуляции зависили от контекста и состояния пациента. Испытуемый описывал эффекты словами, и, например высокочастотная (100 гц) стимуляция латеральной орбитофронтальной коры описывается как "сильная сонливость, спокойствие, усталость... засыпание", а такая же стимуляция медиальной орбитофронтальной коры - "агресссия... темнота, несчастье. Стимуляция такой же частоты в противоположном полушарии либо не имеет эффекта, либо вызывает апатию (латеральная ОФК) или тревожность (медиальная ОФК).

Так что в будущем (когда-нибудь) будет не только персонализированная геномика, но и персонализированная психиатрия

В догонку к недавним постам про социальный трансфер эмоций у мышей - вот интересная работа, в которой у людей в дорсомедиальной (dmPFC) префронтальной коре нашли нейроны, которые кодируют убеждения других людей и, вероятно, помогают отличать свои убеждения от чужих. Более того, эти нейроны активны не просто тогда, когда человек осознает чьи-то убеждения как чужие, но они еще и могут отличать, когда чужие убеждения верны, а когда - нет. Именно такую способность и подразумевает теория разума (theory of mind), и достаточно круто, что ее удалось подтвердить на уровне отдельных нейронов (интересно, что там у разных зверушек)

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03184-0

Очень мало научных публикаций на тему осознанных сновидений (ОС). Очевидно, получить результаты, претендующие на достоверность, нелегко. Тем не менее, попытки делаются. Вот свежая статья в Current Biology: общение с людьми, находящимися в ОС.

Проще говоря, находясь во сне, люди отвечали на вопросы, заданные им из яви.

Как пишут авторы, “было использовано несколько методов… Осознанные сновидцы могли следовать инструкциям по вычислению математических операций, отвечать на вопросы типа «да или нет» или различать визуальные, тактильные и слуховые стимулы. Они реагировали, используя произвольный контроль направления взгляда или различных лицевых мышц”.

Например, один участник “указал, что находился в осознанном сне, серией из трех движений глаз влево-вправо. Затем мы представили устную математическую задачу: 8 минус 6. В течение трех секунд он ответил двумя движениями влево-вправо, чтобы обозначить правильный ответ 2. Затем математическая задача была повторена, и он снова дал правильный ответ”.

Вопросы задавали либо устно, либо включая светодиоды разных цветов по ранее согласованному коду, либо касаясь кисти. Отвечали спящие либо движениями глаз, либо подергиванием мышц лица, чему тоже предварительно учились. Исследование проводили разные команды в четырех странах.

Авторы пишут, что три фазы (REM, медленный сон и бодрствование) могут одновременно присутствовать в разных областях мозга, и такие гибридные состояния еще предстоит ввести в стандартный анализ физиологии сна. В целом, дабы всё не пересказывать, см. раздел Discussion.

На русский перевели книгу Майкла Грациано про сознание. Вернее, не про само сознание (что бы вы не имели под ним в виду), а про очень специфическую теорию - теорию "схемы внимания" сознания. Книгу я читала из личного интереса, и она меня оставила со смешанными чувствами - Грациано говорит разумные вещи, особенно о внимании и о моделях себя (мозгу, чтобы исправно работать, нужно постоянно формировать упрощённые, генерализованные модели тела, окружающего мира и тд). С другой стороны многие вещи звучат очень размыто и абстрактно, и Грациано говорит, что его теория отлично сочетается со многими другими теориями сознания, но не спешит объяснять, о чем вообще другие теории.

Поэтому не из книги, не из рецензии на нее, вы скорее всего не поймёте, что такое теория "схемы внимания", зато узнаете какие-то интересные штуки о том, как эволюционировало внимание и как оно устроено, а ещё Грациано интересно пишет про искусственный интеллект и перенос сознания в облако. Писатель-фантаст из него может быть вышел бы неплохой.

https://biomolecula.ru/articles/maikl-gratsiano-nauka-soznaniia-sovremennaia-teoriia-subektivnogo-opyta-retsenziia

Вылавливание углекислого газа из атмосферы с помощью асбеста

Не очень давно я писала лонгрид про геоинженерию - способы повлиять на глобальный климат и предотвратить климатическую катастрофу. Там был комплекс методов, связанных с захватом парниковых газов (в основном СО2) из атмосферы, который мог бы осуществляться с помощью щелочных жидкостей, смешиваемых с воздухом, или с помощью фертилизации океана (вбрасывания в него огромного количество железа).

Наткнулась на технологию, которая ранее ускользнула от моих глаз - извлечение СО2 из атмосферы с помощью асбеста - минерала, которого добывается огромное количество в качестве побочного продукта добычи других ископаемых. Асбест может реагировать с СО2 даже из воздуха, превращаясь в карбонат кальция или магния, а какие-то фрики (гмгм, учёные) в штатах пытаются найти способы ускорить этот процесс. Но только существующего, раскопанного асбеста будет недостаточно, чтобы как-то значимо повлиять на уровень углекислого газа в атмосфере. А чтобы выкопать новый, нужно потратить кучу энергии и произвести ещё выбросов - бинго! Ну и асбест канцерогенный, такие вот дела.
https://www.technologyreview.com/2020/10/06/1009374/asbestos-could-be-a-powerful-weapon-against-climate-change-you-read-that-right/


Как бы мне не хотелось верить, что геоинженерия могла бы быть "quick fix" для проблемы глобального потепления (во что же ещё верить), всё это звучит пока очень неубедительно.

Мой текст про геоинженерию тут
https://knife.media/geoengineering/

Йей, вышел подкаст Нейрочай, где я рассказываю, чем в настоящий момент занимаюсь (про префронтальную кору и базальные ганглии), а еще мы там обсуждаем экспериментальный дизайн в системной нейробиологии, как нейроны что-то кодируют, когнитивные умения животных и немного работу и учебу в Германии и Швеции. Но часть про науку все равно моя любимая, потому что надоело уже болтать про "карьеру".

Подкаст вышел ламповым и хочется поблагодарить авторов (Виктория Земляк и Владимир Михеев) за их усилия и терпение <3

Пока что доступнно:
ВК https://vk.com/neurotea?w=wall-179691381_596
Google Podcasts https://podcasts.google.com/feed/aHR0cHM6Ly9hbmNob3IuZm0vcy9jMzQ4YTZjL3BvZGNhc3QvcnNz/episode/YjYxZDdlY2ItZjgzMy00NzA5LTg1NzktYjRjNWNlMTE1Mjk3?sa=X&ved=0CAUQkfYCahcKEwj496jIlqHvAhUAAAAAHQAAAAAQAw&hl=en-SE

Как животные думают и принимают решения
#31, Марина Слащёва

🐕 О чём думают наши домашние питомцы и думают ли они вообще? Чем мозг крысы или вороны отличается от мозга человека?
Расскажет Марина Слащёва - аспирантка Каролинского института и ведущая канала @blue_arrakis

А начнём с того, как провести классный эксперимент в системной нейробиологии. Эта наука изучает активность мозга, когда он выполняет какую-то функцию. Разберём на примере того, как грызуны принимают решения - выбирают кнопочку, которую нужно лизнуть и получить награду.

кое-что изнутри:
2:53 - какой отдел мозга развит у человека сильнее, чем у животных;
14:30 - один нейрон участвует в куче функций: почему это проблема и как её решать;
27:36 - какие животные узнают себя в зеркале и зачем нам это знать;
37:25 - как попугая Алекса научили говорить, считать и опознавать абстрактные понятия 🦜
57:45 - как паре учёных не разъехаться по разным странам и сохранить отношения.

Заглядывайте на канал @neurotea за другими клевыми выпусками!

Инсайт про действие антидепрессантов

Пару недель назад в Cell вышла статья об открытии еще одного механизма действия классических (трициклики и СИОЗС) и неклассических (кетамин) антидепрессантов. Я долго прокрастинировала и старалась ее не читать, так как статья очень молекулярная, а я с этой темы съехала уже давно, но на самом деле она важная.
Помимо некоторых обзоров, показывающих, что антидепрессанты по эффективности не отличаются от плацебо, мы так толком и не знаем точного механизма их действия и того, почему классические АД начинают действовать через пару недель, а не сразу. Считалось, что они так или иначе повышают уровень моноаминов (серотонина, например) и влияют на пластичность мозга через нейротрофический фактор (BDNF), но как-то косвенно и опосредованно.
А тут в статье чуваки обнаружили, что и прозак (флуоксетин), и кетамин, напрямую связываются с TRKB - мембранным рецептором того самого нейротрофического фактора в нейронах. Это приводит к увеличению количества рецепторов BDNF на мембране и к синаптической пластичности, опосредованной BDNF. Конечно, АД не активируют каскад BDNF прям так сразу - это аллостерическое регулирование, когда АД связывается не с сайтом для самого BDNF, а в другом месте рецептора. При этом некоторые мутации в рецепторе TRKB сильно снижают эффективность связывания или предотвращают его.

Потенциально это исследование могло бы объяснить две большие загадки при терапии антидепрессантами:
1) Почему приходится ждать 2-3 недели, пока АД начнут действовать (процессы синаптической пластичности разворачиваются медленно и необходимо время, чтобы они проявились на уровне нейрональных сетей и поведения)
2) Почему некоторые люди полностью устойчивы к терапии АД (тут прям напрашивается биоинформатическое исследование о связи устойчивости АД к разным вариантам гена TRKB).

Все еще не совсем понятны следующие вещи:
1) Если механизмы классических АД и кетамина в этом смысле похожи, то почему кетамин снимает депрессивные симптомы практически моментально, а классические АД - нет?
2) Почему антидепрессанты не оказывают практически никаких эффектов на не-депрессивных людей, тогда как повышенное производство BDNF от тех же физических нагрузок явно имеет положительный эффект на самочувствие и настроение (впрочем, тут может быть недостаточно исследований АД на людях без депрессии).

В любом случае, для меня эта статья выглядит как небольшой проблеск в попытках понять, как работают АД (и как они НЕ РАБОТАЮТ) и поэтому я с нетерпением жду биоинформатического продолжения этой истории

Статья: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00077-5

Запись активности миллиона нейронов!

Чуваки из Рокфеллера бьют рекорды и заявляют (в препринте), что записали активность миллиона нейронов у мышей используя кальциевый имаджинг и двухфотонный микроскоп (предыдущая цифра была в районе 10К для кальциевого имаджинга)

Новость прочитала в блоге The Spike Марка Хамрфис и лучше его сатирического диалога точно не напишу
https://medium.com/the-spike/now-we-can-record-one-million-neurons-at-the-same-time-25b0c9607e7d

Коротко говоря, ради красивой семизначной цифры приходится жертвовать разрешением и записывать всего два фрейма в секунду, в то время как активность нейронов, конечно, куда более быстрая. Это как пытаться записать пульс, меряя его два раза в минуту. Хамфри говорит, что даже с этим можно попытаться посмотреть на активность между полушариями или сравнить кальциевый имаджинг с фМРТ, чего ранее данные не позволяли сделать из-за ограничений в разрешении.

Но это не поможет обойти главную проблему. Мы все еще не знаем, что с такими большими данными делать, как их организовывать и анализировать, и на какие вопросы пытаться ответить.

Кстати, Марк Хамфри, помимо замечательного блога, написал книгу "The Spike: An Epic Journey Through the Brain in 2.1 Seconds", которая вышла в печать буквально позавчера, и я ее уже жду со дня на день
https://press.princeton.edu/books/hardcover/9780691195889/spike