Embedded Files
PIT00114 От узоров на пальцах до сенсорных нейронов
5 лет назад было показано, что папиллярные линии работают, как своеобразный фильтр высокой частоты. J. Scheibert et al. The Role of Fingerprints in the Coding of Tactile Information Probed with a Biomimetic Sensor
Scheibert2009 (pdf, 2883КБ) // Science, 323 (5920), 1503-1506 (2009). Однако на вопрос, зачем природе понадобились эти замысловатые узоры, окончательного ответа нет до сих пор (30/1/2009).
Схема экспериментальной установки
Копирую текст http://www.vesti.ru/doc.html?id=1939272 Ивана Загорского 2/9/14. И вот клетки пальцев продемонстрировали аналитические способности. Сенсорные нейроны, с помощью которых мы ощущаем прикосновения, разветвляются в коже и собирают тактильную информацию с множества чувствительных зон. Но, как оказалось, такая ветвистая структура наделяет эти нервные клетки довольно неожиданными способностями.
Шведские учёные из университета Умео (Umeå universitet) утверждают, что тактильные нейроны могут самостоятельно обрабатывать информацию об объекте, к которому прикасаются. Раньше считалось, что такие расчёты производятся исключительно в головном мозге.
"Наша работа показала, что два типа тактильных нейронов первого порядка, которые обеспечивают чувствительность кожи на кончиках наших пальцев, не только передают информацию о том, когда и как интенсивно они коснулись объекта, но и информацию о его форме", — говорит один из авторов исследования Эндрю Пружинский (Andrew Pruszynski).
Другими словами, в то время когда пальцы ощупывают тот или иной объект, периферийные нейроны анализируют поступающую информацию и преобразуют её в сигналы о геометрических свойствах поверхности. Например, такие клетки с помощью сигналов различной интенсивности и продолжительности сообщают мозгу о наличии у предмета граней. Удивительной способностью обладают не все чувствительные нейроны, а лишь расположенные на определённых участках кожи.
Авторы исследования считают, что в основе этих функций лежит сложная пространственная структура тактильных нервных клеток. В результате последние берут на себя часть работы, которая характерна для нейронов коры головного мозга.
Как именно были получены данные результаты, учёные рассказывают в статье, опубликованной в статье: J Andrew Pruszynski & Roland S Johansson. Edge-orientation processing in first-order tactile neurons
Pruszynski2014 (pdf, 1065КБ) // Nature Neuroscience (2014). doi 10.1038/nn.3804
Осталось узнать, где нейроны в коже пальцев находятся. Быстро это сделать не удалось. Посмотрим для начала свеженькую нейробиологию для чайников.
Amthor2014 (pdf, 7497КБ)Frank Amthor. Neurobiology For Dummies. 2014. 412 p.
Надо понять, как "два типа тактильных нейронов 1-го порядка, локализующиеся в коже кончиков пальцев, не только сигнализируют о моменте и интенсивности прикосновения объекта к коже, но также и о форме данного объекта".
Рис.4-1. Путь возбуждения в упрощенной схеме спинного рефлекса, который опосредует отвод ноги от болевого стимула. В каждом из трех нейронов и мышечных клеток, возбуждение начинается с локализованного медленного потенциала и распространяется через потенциал действия (a.p.). Медленные потенциалы суть генераторные потенциалы (g.p.) рецепторов кожи; возбуждающие постсинаптические потенциалы (e.p.s.p.) в интернейроне и мотонейроне и потенциал концевой пластинки (e.p.p.) в нервно-мышечном соединении. Каждый нейрон имеет дополнительные соединения с другими путями, которые не показаны. Этот рисунок из хорошей книги Scott T. Brady, George J. Siegel, R. Wayne Albers, Donald L. Price. Basic Neurochemistry: Principles of Molecular, Cellular, and Medical Neurobiology, 8th Edition. 2012. 1092 p., которая частично есть на сайте http://booksite.elsevier.com/9780123749475/, где есть и этот рисунок размером ~ 3 MB http://booksite.elsevier.com/9780123749475/figures/04~Chapter_04/fig_04_01.tif.
Справка afferent neurons (афферентный нейрон, известен как сенсорный рецепторный нейрон и афферентный аксон).
Костный мозг имеет полужидкую консистенцию и содержится в полостях внутри костей скелета. У новорожденных детей все кости содержат функциональный костный мозг. У взрослых костный мозг в костях рук и ног замещен жировой тканью (так называемый «желтый костный мозг»), но работающий («красный») костный мозг остается в костях таза и черепа, в грудине, ребрах, позвонках и лопатках http://podari-zhizn.ru/main/node/7726.
Спинно́й мозг (spinal cord, лат. Medulla spinalis) — орган ЦНС позвоночных, расположенный в позвоночном канале. Внутри спинного мозга имеется полость, называемая центральным каналом (лат. Canalis centralis). Спинной мозг защищён мягкой, паутинной и твёрдой мозговой оболочкой. Пространства между оболочками и спинномозговым каналом заполнены спинномозговой жидкостью. Пространство между внешней твёрдой оболочкой и костью позвонков называется эпидуральным и заполнено жировой тканью и венозной сетью.
Вот теперь и Рис.4-1 понятнее и тест цитаты выше можно уточнить (выделено bold) "два типа тактильных нейронов 1-го порядка, аксоны которых (нервные окончания) локализуются в коже кончиков пальцев, не только сигнализируют о моменте и интенсивности прикосновения объекта к коже, но также и о форме данного объекта".
О нетривиальности связей афферентных аксонов кожи и спинного мозга можно прочесть в статье Lorne M. Mendell. Constructing and deconstructing the gate theory of pain
Mendell2014 (pdf, 570КБ) // PAIN, 155 (2), 210–216 (2014), главный результат которой показан на рисунке (fig.2C в статье)
О реальном прогрессе за 5 лет в понимании чувствительности пальцев рекомендую прочесть в статье H Jörntell et al. Segregation of Tactile Input Features in Neurons of the Cuneate Nucleus
Jorntell2014 (pdf, 1435КБ) // Neuron, in Press (2014), рисунок из которой (fig.1B в статье) даёт наглядное представление о том, как формируется сигнал
SubscribePeter Belobrov 04 Sep 2014 03:30
Comments
PIT00115 Нейроны из клеток кожи
Поиск ответа на вопрос в конце поста PIT00114 привел к интересной находке. Впервые удалось создать полностью функционирующие нейроны головного мозга из клеток, взятых из кожи лабораторных мышей. K Hemmer et al. Induced Neural Stem Cells Achieve Long-Term Survival and Functional Integration in the Adult Mouse Brain
Hemmer2014 (pdf, 3220КБ) // Stem Cell Reports, 2014, in Press. doi 10.1016/j.stemcr.2014.06.017 После графической аннотации приведены основные результаты работы.
Дифференцированные клетки могут быть преобразованы непосредственно в мультипотентные стволовые нервные клетки (то есть, индуцированные нервные стволовые клетки [iNSCs]). iNSCs предлагают привлекательную альтернативу технологии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (IPSC) для регенеративной терапии. Показано, что в естественных условиях долгосрочного анализа пересаженные iNSCs в мозг взрослых мышей выживают. Клетки отображают нейронный мультилинейной потенциал с четким уклоном в сторону астроцитов и постоянного подавлением предшественников и клеточного цикла маркеров, указывая, что iNSCs не предрасположены к образованию опухоли. Кроме того, формирование синаптических соединений, а также нейрональных и глиальных электрофизиологических свойств показали, что дифференцированные iNSCs мигрировали, функционально интегрируются и взаимодействуют с существующим нейронными цепями. Мы пришли к выводу, что долгосрочный трансплантация INSC является безопасной процедурой; более того, она может представлять собой интересный инструмент для будущих персонализированных регенеративных приложений.
SubscribePeter Belobrov 04 Sep 2014 14:32
Comments
Page updated
Google Sites
Report abuse