Можно ли ускорить рост клеток головного мозга?

Мозг мыши — это нейросеть. Мозг человека — тоже. Она состоит примерно из таких же нейронов, просто в тысячу раз больше. А еще человеческий мозг развивается гораздо медленнее, чем у грызунов. И как ни парадоксально, нашим преимуществом является способность «тормозить». Видимо, этому придется учить искусственный интеллект, если мы хотим, чтобы он решал задачи, сравнимые по сложности с теми, что подвластны человеку.

Почему так медленно?

Десять лет бельгийские ученые пробовали помещать нервные клетки человека в мозг мыши. Однако выяснилось, что даже в новом окружении они развивались с прежней, замедленной скоростью. Это заставило ученых искать корни проблемы глубже, внутри самих нейронов. Чтобы приблизиться к разгадке, ученые в деталях изучили, как проходят первые сто дней жизни нейронов в коре головного мозга. 

Какие бывают нейроны?

Все нейроны очень упрощенно можно разделить на два типа: нейроны, которые взаимодействуют с внешней средой, например сенсорные нейроны, или двигательные; и нейроны, которые взаимодействуют только с другими нейронами, то есть выполняют внутреннюю работу. Такие нейроны называются вставочными, или интернейронами. Вставочные нейроны бывают тоже двух типов: возбуждающие и тормозные.

В человеческом мозге больше 86 млрд нейронов Изображение: © MattL_Images / Shutterstock / FOTODOM

Исследователи разработали новую технику: с помощью химического триггера заставили стволовые клетки делиться посредством митоза и дифференцироваться в нейроны. Это позволило создать несколько нейронов одного возраста. Затем они стали отслеживать их развитие. Нейроны мозга постоянно генерируют электрические импульсы. Ученые использовали флуоресцентную микроскопию, чтобы увидеть, что по мере взросления клеток они становятся активнее, импульсация — интенсивнее, а клетки синхронизируются друг с другом.

Они также рассмотрели, как происходят более тонкие изменения в цитоскелете клеток, метаболических процессах и ДНК. Выделился один набор изменений: постепенное снижение уровней временных маркеров, или эпигенетических меток, на определенных генах. Эпигенетические метки — это химические модификации, которые могут подавлять экспрессию ДНК.

#гены #похудение #ожирение

Эпигенетические метки: как они заставляют нас толстеть и худеть

Читать

А можно быстрее?

Это заставило команду задуматься, помогают ли эти метки контролировать темп развития клеток. Поэтому исследователи вывели из строя гены, которые были ответственны за уровень соответствующих меток, и нейроны начали созревать быстрее! Метки подавляли определенные гены, связанные с созреванием клеток. Действуя как тормоз, они замедляли развитие нейрона. Со временем уровень этих меток постепенно снижался, повышая активность некоторых генов. 

Посмотрев на нейроны мышей, команда пришла к выводу, что в целом они развиваются по тому же сценарию, только у них меньше тормозящих клетки эпигенетических меток, поэтому и нейроны растут гораздо быстрее. Этот процесс эпигенетического торможения, по-видимому, начинается еще до формирования нейронов: маркеры присутствуют уже в стволовых клетках. По одной из версий, такие тормозные сети у человека могут продлить время, в течение которого недавние события хранятся в рабочей памяти, прежде чем они будут забыты или отправлены на хранение в долговременную память, своего рода жесткий диск нашего мозга. 

Мышам повезло — нейроны у низ растут быстрее, чем у человека Изображение: © Egoreichenkov Evgenii / Shutterstock / FOTODOM

Результаты нового исследования помогут ученым искусственно ускорять развитие нейронов в лаборатории, вместо того чтобы ждать, пока они будут расти с естественной скоростью. Это может способствовать в исследованиях таких состояний, как болезнь Паркинсона, которая в основном поражает клетки головного мозга взрослых людей. Кроме того, команда уверена, что новые данные станут основой для раскрытия еще большего количества сложных систем, которые контролируют скорость роста клеток.