Время оставило след в мозге

Как пояснил руководитель исследования профессор нейробиологии и психиатрии Дин Буономано: «Множество сложных моделей поведения человека – от понимания речи до способности к музицированию – зависят от способности мозга точно ориентироваться во времени. Но до сих пор никто не знает, как клеткам головного мозга это удается».

Любой звук или вспышка света вызывает каскад реакций между клетками мозга.

Это раздражение оставляет свой след, по которому и кодируется время, считает профессор.

Для проверки теории учёные смоделировали сеть нейронов, связь между которыми регулярно менялась в зависимости от различной стимуляции. И доказали, что сеть в итоге могла сама отображать время. Модель продемонстрировала, что определенное событие кодируется в контексте событий, предшествующих ему. Иными словами, если наблюдать ответ нейронов на, например, вспышку света, то сеть продемонстрирует не только сам ответ, но и время, за которое нейроны реагировали на предыдущие события.

Ученые проверили модель на людях, попросив добровольцев оценить время между двумя звуковыми сигналами, данными им в разных условиях.

В итоге выяснилось, что волонтеры точнее указывали время между сигналами в том случае, если их давали друг за другом без каких-то помех.

Описание работы калифорнийских специалистов вышло 1 февраля в журнале Neuron.

Понимание того, как наш мозг контролирует время, представляет не только фундаментальный интерес. Оно может помочь в терапии таких болезней, как дислексия, а также других нарушений восприятия речи. Впрочем, в прошлом году с дислексией стало несколько яснее.

Ученые из Боннской национальной сети изучения генома при Боннском университете сообщили о локализации гена дислексии – заболевания, при котором человек испытывает затруднения в чтении. Ген получил наименование DCDC2. Авторы работы свидетельствует, что присутствие этого гена повышает вероятность поражения человека дислексией в пять раз. По их мнению, теперь удастся лучше разобраться в клеточной биологии дислексии и понять, какие процессы приводят к подобным расстройствам. Удивительно, что только сейчас удалось открыть хотя бы один ген, связанный с расстройствами речи и письма.

Ядовитый заем

Обитающий на Дальнем Востоке (Приморский и Хабаровский края, а также Корея, Япония и Китай) тигровый уж преподнёс герпетологам сюрприз: он оказался одновременно и ядовитым, и неядовитым.

Большинство змей рождаются уже снабжённые ядом, с помощью которого они могут защищаться. У неядовитых змей есть свои способы для защиты и нападения: удавы, например, получили своё название именно из-за удавливания жертв. Но тигровый уж (Rhabdophis tigrinus) – не анаконда, и длина его редко превышает 1 метр. Поэтому для выживания ему пришлось изобрести собственный способ защиты, сообщили сотрудники американского Национального научного фонда (NSF) при Старом университете Норфолка (Old Dominion University in Norfolk, Va.)

До сих пор тигровый уж считался ядовитой змеёй. А так как яд змей часто используется как лекарство, герпетологи Дебора Хатчинсон, Алан Савицки и их коллеги изучали его состав на предмет дальнейшего использования. Вместо этого они обнаружили, что состав образцов качественно совпадает с кожным ядом нескольких ядовитых жаб, обитающих в тех местах.

Так как таких совпадений обычно не бывает, герпетологи стали искать разгадку одинаковости ядов.

И оказалось, что тигровый уж своего яда не вырабатывает. Вместо этого он накапливает ядовитую слизь с кожи поедаемых им жаб в специальных железах, расположенных в затылочной части головы. И в дальнейшем пользуется им, как собственным.

Чтобы подтвердить своё открытие, группа Хатчинсон проехала по островам Японии и наловила тигровых ужей. Анализ их яда показал, что его состав также качественно совпадает с ядами жаб, обитающих на данном острове, то есть меняется в зависимости от того, какими жабами питаются ужи.

Неядовитые змеи, которые не приспособлены к накапливанию заимствованных ядов, при опасности или при захвате их территории спасаются бегством. Это доказывает несомненное эволюционное преимущество змей, способных к такому накоплению, считают авторы работы.

«Сохранение токсинов в специально приспособленных для этого органах, шейных гландах, позвоночными – это замечательная находка, – говорит Вильям Замер, директор NSF. – Она может дать новое понимание комплексного механизма экологических связей, то есть пересмотр некоторых вопросов фундаментальной биологии».

Многие беспозвоночные умеют изолировать токсины и использовать их позже для обороны. К ним относятся некоторые насекомые и морские голожаберные моллюски. Однако среди позвоночных таких примеров до сих пор не наблюдалось.

Исследование герпетологов опубликовано в последнем номере Proceedings of the National Academy of Sciences.