Электрический импульс, который проводит нервная клетка
Корректное название «потенциал действия» Вот так мы чувствуем, думаем, хотим, фантазируем и делаем.
Корректное название «потенциал действия» Вот так мы чувствуем, думаем, хотим, фантазируем и делаем.
29 ноября 2022 г. Новый метод использует магнитные манипуляции для создания «мини-мозгов» и восстановления поврежденных нейронных сетей.
Проф. Орит Шефи (слева) и докторант Реут Плен
Нейроны - это фундаментальные единицы мозга и нервной системы, клетки, ответственные за получение сенсорной информации из внешнего мира, за отправку двигательных команд нашим мышцам, а также за преобразование и ретрансляцию электрических сигналов на каждом промежуточном этапе. Нейроны, также называемые нервными клетками, состоят из трех основных частей: тела клетки, дендритов и аксона - длинного тонкого отростка, который отвечает за связь с другими клетками.
Когда нейроны повреждены дегенеративным заболеванием или травмой, у них практически нет способности к самовосстановлению. Таким образом, восстановление нейронных сетей и их нормальной функции является серьезной проблемой в области тканевой инженерии.
Профессор Орит Шефи и докторант Реут Плен с инженерного факультета им. Кофкина в Университете Бар-Илан разработали новую технику для решения этой проблемы с использованием нанотехнологий и магнитных манипуляций, одного из самых инновационных подходов к созданию нейронных сетей.
Их исследование было недавно опубликовано в журнале Advanced Functional Materials .
Чтобы создать нейронные сети, исследователи ввели магнитные наночастицы оксида железа в клетки-предшественники нейронов, превратив таким образом клетки в независимые магнитные единицы. Затем они подвергли клетки-предшественники, которые, как известно, развиваются в нейроны, воздействию ряда предварительно настроенных магнитных полей и дистанционно направили их движение внутри трехмерного и многослойного коллагенового субстрата, имитирующего естественные характеристики тканей организма. С помощью этих магнитных манипуляций они создали трехмерные “мини-мозги” - функциональные и многослойные нейронные сети, имитирующие элементы, обнаруженные в мозге млекопитающих.
После того, как раствор коллагена затвердел в гель, клетки остались на месте в соответствии с дистанционно приложенными магнитными полями. В течение нескольких дней клетки превратились в зрелые нейроны, образовали отростки и связи, продемонстрировали электрическую активность и процветали в коллагеновом геле в течение как минимум 21 дня.
«Этот метод прокладывает путь к созданию трехмерной клеточной архитектуры в индивидуальном масштабе для использования в биоинженерных, терапевтических и исследовательских приложениях как внутри, так и вне тела», — говорит аспирант Реут Плен. «Поскольку созданные нами 3D-нейронные сети имитируют врожденные свойства тканей головного мозга человека, их можно использовать в качестве экспериментальных «мини-мозгов» и служить моделью для изучения лекарственных препаратов, для исследования связи между тканями и как способ строить искусственные сети для интерфейсов между инженерными и биологическими компонентами».
Университет Бар-Илан, инженерный факультет(фото предоставлено: БАР-ИЛАНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ / WIKIMEDIA COMMONS)
«Кроме того, модель предлагает интересную перспективу введения такого геля, содержащего клетки, в жидком состоянии, введения его в нервную систему и организации клеток в правильную структуру с помощью магнитных сил.
Преимущество использования
Этот метод заключается в том, что магнитные поля могут воздействовать на клетки, расположенные глубоко внутри тела, неинвазивным образом», — добавляет Плен.
Введение магнитных частиц в клетки, и в частности в нервные клетки, вызывает вопросы относительно безопасности будущих медицинских применений.
«Вопрос безопасности важен, и мы посвятили ему много размышлений и исследований», — отмечает профессор Орит Шефи. «На первом этапе мы проверили влияние различных частиц на здоровье клеток в культуре. Кроме того, мы покрыли магнитные частицы биосовместимым белком. Покрытие создает буфер между магнитным элементом и клеткой и способствует проникновению наночастиц. . Важно отметить, что железо, строительный блок наночастицы, существует в организме естественным образом, поэтому оно не является чужеродным веществом. Кроме того, тот же гель с магнитными частицами был протестирован в нашей лаборатории и признан безопасным для использования на животных моделях».
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США уже одобрило использование магнитных наночастиц для диагностики и визуализации, а также в случаях тяжелых травм. Шаги, предпринятые исследовательской группой Бар-Илана, открывают возможность усовершенствовать технологию для будущего клинического использования.
«Это только начало», — говорят Шефи и Плен. «Наш новый метод создания «мини-мозга» открывает двери для поиска решений для различных неврологических нарушений, которые, как мы надеемся, улучшат качество жизни многих пациентов».
Все мы знаем,что такое алкоголь. Для большинства людей главная проблема алкоголя-это похмелье. Похмелье вызывается,в основном,двумя причинами. Первая:происходит нарушение водно-солевого баланса,что приводит к обезвоживанию мозга,приводящему к головной боли.Вторая:в результате реакций распада этилового спирта образуется ацетальдегид,который вызывает отравление. С первой причиной все более менее понятно. Ацетальдегид же образуется за счет действия на этиловый спирт фермента алкогольдегидрогеназы. У некоторых людей,которые любят побаловать себя спиртным,этот фермент довольно активен,по крайней мере,у них он активнее,чем у других. Люди с такой "суперспособностью" очень слабо пьянеют и могут выпить много алкоголя,но есть то, что написано в этом ликеро-водочном договоре мелким шрифтом-это тяжелое похмелье. Дело в том,что если активность алкогольдегидрогеназы может меняться,то активность ацетальдегиддегидрогеназы(окисляет ацетальдегид до уксусной кислоты,воды и углекислого газа) практически не меняется,поэтому люди, мало пьянеющие,сильно страдают от довольно быстро образовавшегося ацетальдегида,но при этом довольно долго окисляющегося.
Однако,на самом деле,страшнее всего выглядит то,к чему может привести регулярное употребление алкоголя.Конечно,я имею ввиду алкоголизм. Алкоголизм-это не что иное,как алкогольная зависимость. Как и в случае никотина или наркотических средств алкогольная зависимость возникает по биохимическим причинам.
Для начала поговорим о том, в чем особенность алкоголя(точнее этилового спирта). Этиловый спирт,как это не удивительно,относится к спиртам,точнее одноатомным спиртам,потому что в нем есть группа -OH и она одна. В обычном состоянии этанол,как и большинство низших спиртов,жидкость,в которой молекулы связаны друг с другом водородными связями. Такие нюансы дали этиловому спирту(конечно,не только ему) очень интересное свойство:этанол может растворяться и в воде,и в жирах. Немного вспомнив строение клетки,можно понять,как это свойство этанола влияет на нас.
Внутри клетки находится много самых разнообразных структур,выполняющих самые разнообразные функции.Все эти структуры находятся в жидкости,почти полностью представленную водой. Помимо воды внутри клетки также много воды и между ними(в межклеточном веществе). То есть спирт комфортно себя чувствует как между клетками,так и внутри. Но наши клетки-это не хостел,в котором может остановиться кто угодно. Внутренняя среда клеток отграничена от межклеточного вещества специальной мембраной. Единственная проблема связана с тем,что эта,так называемая плазматическая мембрана,не может противостоять этиловому спирту,ведь состоит из двух слоев липидов(жиров).Таким образом,этиловый спирт свободно проникает в клетку.
Ну,казалось бы,проникает и проникает,что с этого? Где здесь зависимость? Проблема в том,что описанное выше строение характерно и для нервных клеток,в которые,легко преодолевая гематоэнцефалический барьер,попадает этанол. И вот тут начинается,так сказать,веселье.
Ни для кого не секрет, что с помощью нервных клеток происходит передача нервного импульса. И когда одна нервная клетка возбуждена(в ней есть этот импульс),она должна либо возбудить другую клетку,либо наоборот прервать возбуждение.И тот и другой процессы происходят благодаря выделению нервными клетками активных веществ-нейромедиаторов.Эти вещества,как уже было сказано,либо тормозят,либо возбуждает следующую клетку. Так вот,этиловый спирт настолько крут,что способен, попадая в клетку,имитировать действие двух нейромедиаторов.
Первый-это дофамин. Дофамин-это важнейший медиатор,который участвует в тех нервных цепях,которые обеспечивают,например,сложную мышечную активность.Также дофамин-это нейромедиатор,стимулирующий "центр удовольствия" в гипоталамусе(отдел головного мозга).Алкоголизм по дофаминовому типу.
Второй-это ГАМК(Гамма аминомасляная кислота).Этот нейромедиатор,в отличие от дофамина,относится к тормозным(то есть он не дает нервному импульсу распространится дальше). ГАМК участвует в процессах контроля мышечных сокращений. То есть при его участие какие-то мышечные сокращения не происходят.Алкоголизм по ГАМК-типу
И так,этиловый спирт имитирует действие вышеописанных двух медиаторов. То есть он действует на нервную систему так же,как и они.Поэтому, когда он(этанол) поступает в нервную систему извне,организм в целях предупреждения перевозбуждения(из-за имитации действия дофамина) или излишнего торможения(из-за имитации действия ГАМК) снижает выработку собственных нейромедиаторов(дофамина или ГАМК).Именно с таким снижением собственных нейромедиаторов связано привыкание. Организм снижает выработку нейромедиаторов,надеясь на поступление имитирующего вещества извне,и чем ниже уровень выработки собственных нейромедиаторов,тем больше нужно алкоголя.
Это и есть привыкание.Но, помимо проблемы появления алкоголизма,есть проблема избавления от алкоголизма. Почему так тяжело бросить пить? Дело в том,что после прекращения употребления алкоголя уровень выработки дофамина или ГАМК (смотря какой тип алкоголизма)восстанавливается не сразу.Поэтому при прекращения поступления в организм этилового спирта ,в нем будет не хватать ни этанола,ни собственных нейромедиаторов,соответственно будут нарушаться процессы,связанные с этими нейромедиаторами. В случае алкоголизма по дофаминовому типу,при прекращении употребления алкоголя,развивается депрессия,наблюдается резкий упадок настроения.
В случае же алкоголизма по ГАМК-типу наблюдается большая двигательная активность,раздражимость,развивается всем известная "белая горячка".
Кстати,по своему имитирующему дофамин свойству этиловый спирт похож на одно известное наркотическое средство-амфетамин. Однако,само собой,действие амфетамина гораздо-гораздо сильнее.
Недостаток ГАМК ведет к неупорядоченным движением,что мы можем наблюдать при хорее Гентингтона. Воздействие,схожее с ГАМК-воздействием, проявляет такой седативный препарат как валиум(диазепам).
И в заключение стоит сказать,что оба упомянутых сегодня нейромедиаторов вырабатываются лишь в головном мозге.
Мы постарались сделать каждый город, с которого начинается еженедельный заед в нашей новой игре, по-настоящему уникальным. Оценить можно на странице совместной игры Torero и Пикабу.
Реклама АО «Кордиант», ИНН 7601001509
Когда наши далекие предки открыли тайну многоклеточности, они получили огромное преимущество, но вместе с тем — и серьезные проблемы, которые необходимо было решить. Ужиться огромное толпе в одном теле оказалось не так просто, нужно было научиться как-то координироваться между собой, ведь иначе тело не сможет функционировать целостно. Угроза была нетривиальная, но некоторые клетки сумели ее предотвратить.
Мы все хотим быть счастливыми, и порой нам даже это удается! Но добытое с таким трудом счастье всегда так быстро улетучивается. Мы еще не успели распробовать новое впечатление, а оно уже приелось, — и вот нам снова нужно искать порцию радости. Но почему так? Почему счастье не может длиться вечно (или хотя бы чуть подольше)? Почему даже наркотики, которые, казалось бы, взламывают наш мозг, в итоге перестают приносить удовольствие?
Конкурс мемов объявляется открытым!
Выкручивайте остроумие на максимум и придумайте надпись для стикера из шаблонов ниже. Лучшие идеи войдут в стикерпак, а их авторы получат полугодовую подписку на сервис «Пакет».
Кто сделал и отправил мемас на конкурс — молодец! Результаты конкурса мы объявим уже 3 мая, поделимся лучшими шутками по мнению жюри и ссылкой на стикерпак в телеграме. Полные правила конкурса.
А пока предлагаем посмотреть видео, из которых мы сделали шаблоны для мемов. В главной роли Валентин Выгодный и «Пакет» от Х5 — сервис для выгодных покупок в «Пятёрочке» и «Перекрёстке».
Реклама ООО «Корпоративный центр ИКС 5», ИНН: 7728632689