100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Установлена причина неодинаковой массы мозга у человека и обезьян

Ученые выяснили, почему человеческий мозг больше обезьяньего

ТАСС, 24 марта. Человек превосходит шимпанзе и других обезьян по размеру мозга и количеству нейронов из-за различий в характере работы гена ZEB2 и других участков ДНК, которые управляют трансформациями стволовых клеток нервной системы. К такому выводу пришли британские биологи, статью которых опубликовал научный журнал Cell.

Немецкие биологи вырастили зародыш мартышки с "человеческой" корой мозга

Геномы человека и шимпанзе совпадают на 99%, однако их нервные системы развиваются совершенно по-разному и в старости страдают от разных проблем. В частности, мозг человека заметно крупнее: в нем примерно в три раза больше нейронов, чем у высших приматов, несмотря на почти идентичное устройство генов, которые управляют его ростом.

Мозг всех видов млекопитающих формируется в несколько стадий. В каждой из них участвуют разные типы стволовых клеток, которые постепенно превращаются в следующий тип "заготовок" для нейронов. У этих стволовых клеток разные форма, свойства, также они заметно отличаются друг от друга по уровню активности генов.

Трансформацию этих генов исследователи детально изучили в опытах на зародышах мышей и других лабораторных животных. Однако ученые почти ничего не знали о том, как именно этот процесс протекает внутри эмбрионов людей и высших приматов.

В новой работе Мадлен Ланкастер из Кембриджского университета и ее коллеги получили ответ на этот вопрос. В ходе исследования они заставили стволовые клетки совершать эти превращения в питательной среде, которая имитирует условия внутри зародыша. В результате они получили миниатюрное подобие мозга.

Организм человека оказался гораздо экономнее приматов в потреблении воды

Наблюдая за этим процессом, ученые обнаружили, что обезьяньи и человеческие "заготовки" нейронов превращались заметно медленнее, чем мышиные и крысиные. Благодаря этому они могли дольше размножаться и формировать заметно больше нейронов. В среднем в зародыше грызунов эта трансформация происходит меньше чем за сутки, у шимпанзе и горилл – около пяти дней, у человека – около семи дней.

Сравнив активность генов в “заготовках” нейронов приматов и людей на разных стадиях роста, Ланкастер и ее коллеги выяснили, что различия во времени их трансформации в другие типы клеток были связаны с расхождениями в характере активности гена ZEB2 и связанных с ним участков ДНК. Этот ген играет важную роль в превращениях одних типов стволовых клеток в другие, а также в других процессах, которые связаны с формированием нервной системы.

Оказалось, что в клетках шимпанзе и горилл он активируется раньше, чем в заготовках нейронов человека. Биологи проверили, что произойдет, если искусственно замедлить его включение в клетках горилл или принудительно включить его в заготовках нейронов человека.

После этого миниатюрный аналог мозга горилл заметно увеличился в размерах, а принудительная активация ZEB2 в стволовых клетках человека привела к обратному результату. Это, как заключают ученые, говорит в пользу того, что изменения в характере активности гена ZEB2 и связанных с ним участков ДНК были одним из ключевых эволюционных шагов в увеличении размеров мозга Homo sapiens.

Ученые обнаружили ключевое отличие мозга человека от мозга животных

Как часто говорят, человек — венец творения. А “венцом” мы стали только потому, что у нас более совершенный мозг, чем у братьев наших меньших. Но в чем заключаются его отличия? Сразу скажу, что объем серого вещества значения не имеет. Мозг человека весит всего 1-2 кг. К примеру, у кашалота его вес составляет 9 кг, мозг слона весит 5 кг. Тем не менее, их когнитивные способности далеки от способностей человека. Думаете все дело в количестве нейронов? Тоже не верно, так как у черного дельфина больше нейронов в мозге, чем у человека. Однако различие все же имеется. Как предполагают ученые Массачусетского технологического института, заключаются они в особенностях строения нейронов головного мозга. Благодаря этому, по мнению ученых, мозг человека является более энергоэффективным.

Читайте так же:
Почему желтеют листья малины? Причины, что делать, фото и видео

Ученые обнаружили важное отличие мозга человека

Чем отличаются нейроны в мозге человека

Нейроны представляют собой особые клетки, которые общаются между собой посредством электрических импульсов, генерирующихся ионными каналами. Последние представляют собой специальные белки, которые содержит клеточная мембрана. Нейроны отвечают за самые разные функции мозга. Есть даже те, которые отвечают за сознание. Как выяснилось, вопреки ожиданиям в нейронах мозга человека содержится меньше каналов, чем у животных.

Ранее было известно, что нейроны могут иметь разные размеры, а также различаются отростками, отвечающими за передачу и прием импульсов. Как не сложно догадаться, у большого нейрона каналов больше, чем у маленького. Однако, если сравнить большой нейрон, к примеру, кашалота, и мыши, то, как ранее предполагалось, они работают одинаково.

Нейроны мозга человека содержат меньше ионных каналов

С одной стороны, так и есть, но только когда сравнение происходит между нейронами большинства видов животных. Что касается нейронов человека, то, как показало исследование, которое было опубликовано в издании Nature, они отличаются электрофизиологическими своими показателями.

Как предполагают авторы работы, сокращение количества каналов могло помочь человеческому мозгу развиться и работать более эффективно. Экономия ресурсов позволяет мозгу направлять их на прочие энергоемкие процессы, которые происходят при выполнении сложных когнитивных задач.

«Если мозг может экономить энергию за счет уменьшения плотности ионных каналов, он может тратить эту энергию на другие нейронные или цепные процессы», — говорит Марк Харнетт, доцент кафедры мозга и когнитивных наук, член Института исследований мозга Макговерна Массачусетского технологического института, старший автор исследования.

Мозг человека отличается более высокой энергоэффективностью

Эволюция человека сделала мозг более энергоэффективным

Исследователи проанализировали нейроны 10 различных млекопитающих, среди которых крысы, морские свинки, кролик, игрунковая обезьяна, макаки и пр. Авторы работы изучили плотность ионных каналов, расположенных в мембранах нейронов определенного слоя коры.

По мере увеличения нейронов у разных животных, как выяснилось, увеличивается и плотность каналов. К примеру, у приматов нейроны больше, чем у многозубки, соответственно, плотность ионных каналов тоже выше. Но такое отличие можно заметить, если сравнивать отдельно взятые нейроны. Но ели сравнить определенный одинаковый объем мозга, то количество ионных каналов у этих животных одинаковая.

Ионные каналы требуют большое количество энергии

Связано это с тем, что у маленького животного, такого как мышь, нейроны меньше, чем у макаки. Если, грубо говоря, взять два небольших образца мозга двух животных, у мыши во взятом образце нейроннов будет больше, чем у макаки. Но так как плотность ионных каналов у макаки выше, их количество у животных одинаковое. В результате электрические свойства у разных животных тоже одинаковые, будь то мышь, кролик, многозубка или обезьяна. Однако это правило не касается человека.

Подписывайтесь на наш Яндекс.Дзен-канал, на котором мы подготовили для вас еще больше интересной информации

Читайте так же:
Отличные способы использования кофе — рассмотрим по пунктам

В образце мозга человека оказалось меньше каналов, несмотря на крупные размеры нейронов. Авторы работы поясняют, что ионные каналы расходуют много энергии. Соответственно, чем больше каналов, тем больше мозгу требуется энергии чтобы синтезировать импульсы.

“Мы думаем, что люди эволюционировали, то есть нашли способ стать более энергетически эффективными, чтобы тратить меньше энергии в сравнении с другими животными” — говорит Харнетт.

Таким образом удалось выяснить что мозг человека отличается от мозга животных на клеточном уровне. Это отличие наверняка влияет на работу мозга. В ближайшее время исследователи планируют исследовать мозг человекообразных обезьян. На эволюционной лестнице они являются нашими ближайшими соседями. Возможно, это позволит понять, когда в мозге человека произошли такие изменения, и какие генетические процессы к этому привели. Напоследок отмечу, что мозг современных людей стал не только более энергоэффективным, но и уменьшился в размерах, о чем мы рассказывали ранее.

Главный онколог «СМ-Клиника» рассказал об опухолях головного мозга

На различные виды опухолей в головном мозге приходится примерно 6% от всех опухолевых образований в организме человека. Они встречаются примерно в 10 — 15 случаях на 100 тысяч населения.

АЛЕНА ПАРЕЦКАЯ
Врач-патофизиолог, иммунолог,
член Санкт-Петербургского
общества патофизиологов

АЛЕКСАНДР СЕРЯКОВ
Д.м.н., профессор, врач-онколог,
врач-гематолог, врач-радиолог
(лучевой терапевт) высшей категории,
ведущий онколог холдинга «СМ-Клиника»

Что нужно знать об опухоли головного мозга

  • Причины
  • Признаки
  • Стадии
  • Лечение
  • Профилактика
  • Вопросы и ответы

Что такое опухоль головного мозга

– Опухоли головного мозга, – говорит врач-онколог Александр Серяков, – это внутричерепные новообразования, включающие как опухолевые поражения непосредственно мозговой ткани, так и нервы, оболочки, сосуды, эндокринные структуры головного мозга. Такие образования могут быть по характеру доброкачественными либо злокачественными.

Доброкачественные опухоли давят на определенные участки мозга, непосредственно примыкающие к опухоли, могут приводить к нарушению работы отдельных структур в самом головном мозге.

Злокачественную опухоль отличает очень быстрый рост и способность к прорастанию внутрь окружающих ее тканей. Глиома – одна из наиболее распространенных разновидностей злокачественной опухоли головного мозга. Ее самая агрессивная разновидность – глиобластома. Она быстро растет, не имеет четких краев. Плохо поддается лечению, с высоким процентом рецидивов.

К другим злокачественным опухолям головного мозга относят:

  • менингиомы – опухоли мозговых оболочек;
  • нейроэпителиальные опухоли (ганглиомы и астроцитомы);
  • невриномы – особые опухоли из оболочек нервных клеток.

Причины опухоли головного мозга у взрослых

Точную причину опухолей ученые пока не определили, но есть предположения о связи их роста с действием радиоактивных излучений, проникающих в организм токсинов, загрязнением окружающей среды. У детей возможно развитие врожденных новообразований – одной из причин считают нарушения внутриутробного развития.

Возможным фактором могут стать черепно-мозговые травмы, они же могу активизировать уже имевшийся процесс.

Есть данные, что некоторая часть опухолей мозга могут развиваться после лучевой терапии, назначенной для лечения других патологий, проведения иммуносупрессивного лечения, при ВИЧ-инфекции. Есть наследственная предрасположенность к некоторым видами рака мозга. Но у многих людей причина остается неизвестной.

Около 10 — 30% опухолей мозга имеют метастатическое происхождение – это клетки, которые током крови (реже лимфы) занесены в мозговые сосуды, ткани, оболочки. Около 60% таких опухолей – множественные.

Чаще всего в мозг метастазирует:

  • у мужчин – поражение легких, колоректальный рак, поражение почки;
  • у женщин – рак груди, меланома, колоректальный и легочный рак.
Читайте так же:
Астрономы поставили под сомнение возраст колец Сатурна

Признаки опухоли головного мозга у взрослых

Очаговые симптомы зачастую проявляются одними из первых. Они возникают из-за давления опухоли на окружающие ее ткани и химических реакций на инородные клетки, кровоизлияний, закупорки сосудов опухолевым эмболом, сдавления тканей, нервов. По мере роста опухоли присоединяется симптоматика из соседних областей, потом – общие мозговые симптомы. Если опухоль большая, может возникать так называемый масс-эффект (основные структуры мозга смещаются, возникает вклинение области мозжечка в отверстие черепа).

Один из ранних признаков – головная боль. Она обычно локальная, возникает из-за раздражения сосудов, нервов, мозговых оболочек. Может быть диффузная боль по всей голове, она типична для поражения мозговых оболочек. По характеру боль приступообразная, глубокая, интенсивная или распирающая.

Еще один признак – рвота, которая не связана с приемом пищи. Она может быть на пике головной боли или не связана с ней.

Головокружение возникает в виде провалов, вращения тела или предметов вокруг.

Возможны слабость мышц, гипертонус мышц, неравномерный с одной и другой стороны тела, изменения сухожильных рефлексов. Также может страдать мышечно-суставное чувство – ощущения при движениях, давлении, вибрации.

Для многих опухолей типичен судорожный синдром – иногда он становится первым признаком поражения мозга. Могут быть абсансы или тонико-клонические приступы, джексоновская эпилепсия. У части людей также возможна аура перед приступами. При росте опухоли могут быть парциальные судороги или снижение активности очагов.

У части людей возможны психические расстройства. Неряшливость, отсутствие инициативы, агрессия, эйфория ли беспричинная веселость, апатия, самодовольство тоже могут быть признаками поражения мозга. Рост опухоли усиливает тяжесть симптомов. Могут появиться зрительные галлюцинации, сильные расстройства памяти, нарушения внимания и проблемы мышления.

Возможны проблемы со зрением, застойные явления в области зрительного нерва – это мушки перед глазами, мутность зрения, пелена, ухудшение зрения. Могут выпадать поля зрения.

  • снижение слуха;
  • афазия;
  • атаксия;
  • расстройства движений глаз;
  • галлюцинации (слуховые, вкусовые);
  • вегетативные дисфункции.

Стадии опухоли головного мозга у взрослых

Для ракового поражения типична стадийность, которая определяет возможности лечения и прогноз, типичные признаки и симптомы. Всего выделено 4 стадии – от самой легкой до крайне тяжелой.

Первая стадия – при ней один из отделов мозга поражает небольшое новообразование, узелок, нет проникновения в соседние ткани, давления на окружающие участки мозга.

Вторая стадия – рост опухоли медленный, но есть проникновение в соседние участки;

Третья стадия – опухоль меняет свое строение, клетки делятся быстрее, прорастают соседние отделы и ткани;

Четвертая стадия – опухоль большая, разрастается на соседние мозговые структуры, возможны отдаленные метастазы.

Лечение опухоли головного мозга у взрослых

Диагностика

Первый осмотр проводится у невролога. Врач оценивает общие жалобы, проводит осмотр, исследует тонус мышц, рефлексы, контактность, эмоции и когнитивные функции. Также проводится ЭЭГ, эхо-энцефалография. Показан визит к офтальмологу для оценки состояния глазного дна, остроты, полей зрения.

Подозрение на опухолевое образование – это показание к КТ или МРТ мозга. Может быть назначена ангиография сосудов мозга, ПЭТ и другие дополняющие обследования. В некоторых случаях помочь в определении типа рака может биопсия, но сделать ее можно не во всех случаях.

Современные методы лечения

– Объем лечения подбирается в зависимости от особенностей течения опухоли головного мозга, – говорит врач-онколог Александр Серяков. – Наиболее эффективным является хирургическое удаление опухоли. Применение хирургической микроскопии и навигации позволяет произвести радикальное удаление новообразования и минимизировать травмирование здоровых тканей. Если опухоль нельзя извлечь полностью, после ее частичного удаления больному назначают облучение, а также химио-, таргетную («прицельную») или иммунотерапию.

Читайте так же:
Радиоприемник Лидия-80 своими руками

В отношении злокачественных опухолей малого размера (до 3 см) возможна стереотаксическая радиохирургия (на линейных ускорителях типа «Кибер-Нож» или гамма-аппаратах «Гамма-Нож»). Для удаления ткани опухоли применяют сразу много пучков радиации, которые направлены в одну точку или собраны в один пучок. Его направление по ходу сеанса облучения будет постоянно меняться, но пучок обязательно проходит через ткань опухоли.

Для больших по размерам опухолей, и, особенно в тех случаях, когда невозможно оперативно удалить опухоль, используют классическую дистанционную лучевую терапию. В некоторых случаях она применяется после оперативного лечения, чтобы снизить риск рецидива (повторного роста).

Химиотерапия проводится цитостатическими препаратами с учетом типа опухоли. Эффективность проводимой химиотерапии значительно повышается, если ее сочетают с лучевой терапией.

Таргетная терапия в сочетании с радио- и химиотерапией улучшает выживаемость больных с агрессивными опухолями головного мозга. Чаще используется в лечении глиобластом.

В настоящий момент рассматриваются методы использования иммунотерапии злокачественных опухолей (противоопухолевые вакцины, иммунопрепараты) и ее интеграция в существующие стандарты лечения.

Профилактика опухолей головного мозга у взрослого в домашних условиях

Профилактика опухолей головного мозга, по словам врача-онколога Александра Серякова, в целом включает:

  • здоровый образ жизни;
  • оптимальные физические нагрузки (желательно на свежем воздухе);
  • полноценный отдых;
  • отказ от вредных привычек (у курильщиков и лиц, злоупотребляющих алкоголем, вероятность развития опухолей головного мозга возрастает почти на 30 %);
  • рацион питания, богатый фруктами и овощами;
  • ограничение стрессовых ситуаций (или изменение свое отношения к негативным обстоятельствам).

Популярные вопросы и ответы

Какие могут последствия у опухоли головного мозга?

Опухоли головного мозга, особенно если они злокачественные либо метастатические, нередко приводят к тяжелой инвалидности либо к летальному исходу. Последствия операции напрямую зависят от типа и расположения опухоли. Так, 30 — 60% больных, которые переносят операции при наличии невриномы слухового нерва, либо менингиомы, опухолей гипофиза, астроцитомы мозжечка, в последующем социально адаптированы, они трудоспособны, могут возвращаться к прежней работе на облегченных условиях.

После проведения радиотерапии у пациента также могут возникнуть лучевые реакции из-за повреждения и распада клеток окружающей ткани мозга гамма-лучами.

Химиотерапия может оказывать нейротоксическое действие на мозг человека, что выражается в нарушениях высших психических функций, расстройствах памяти и интеллекта.

Сколько живут с опухолью головного мозга?

Благоприятные прогнозы дают при доброкачественных опухолях головного мозга небольших размеров и доступных для хирургического удаления. Доброкачественные опухоли растут медленнее, что увеличивает среднюю продолжительность жизни пациентов до 10 лет или более.

Злокачественные опухоли головного мозга имеют неблагоприятный прогноз, поскольку не могут быть радикально удалены. В среднем, длительность жизни больных, зачастую, не превышает года. Среди молодых пациентов общие шансы выжить зачастую выше, но с возрастом они уменьшаются.

Можно ли вылечить опухоли головного мозга народными средствами?

Однозначный ответ – нет! Никакие настойки из листьев алоэ, свежий сок моркови, гриб чага или другие фитосборы не помогут вылечить такие опухоли. Их можно использовать в качестве источника витаминов, но перед этим обязательно согласовать с лечащим врачом.

Читайте так же:
Интересные факты об Антигуа и Барбуда: рассматриваем в общих чертах

Мозг человекообразных обезьян несколько раз увеличился и уменьшился в ходе эволюции

В ходе эволюции у обезьян стал больше объем головного мозга, причем увеличение происходило несколько раз у представителей различных ветвей этой группы независимо. Как выяснили авторы статьи в Science Advances, оно сопровождалось периодическим снижением объема этого органа.

Поскольку человек разумный относится к приматам, а конкретно к обезьянам, эволюция нервной системы и интеллекта у этой группы животных вызывает особый интерес. Ясно, что она шла по пути увеличения размеров головного мозга, но подробности этого процесса неизвестны, так как найдено совсем немного остатков черепов древних приматов, по которым можно реконструировать объем и форму мозга.

Обезьяны делятся на две группы: узконосые (Catarrhini) и широконосые (Platyrrhini). Первые обитают в Старом Свете, вторые — в Новом. Эти ветви разошлись более 36 миллионов лет назад. Человек относится к узконосым обезьянам. Традиционно широконосые обезьяны считаются менее интеллектуально продвинутыми, но эволюцию их мозга, тем не менее, тоже важно понимать. Поэтому особенно ценным объектом изучения стал череп Chilecebus carrascoensis — примитивной широконосой обезьяны, найденный в вулканокластических отложениях центральных Анд.

С находкой работали сотрудники учреждений Китайской академии наук, Американского музея естественной истории и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, руководителем исследования выступил Сицзюнь Ни (Xijun Ni). Ученые оценили возраст черепа, а также провели его компьютерную томографию. Это помогло определить положение Chilecebus carrascoensis на филогенетическом древе приматов и создать его виртуальный эндокран — слепок внутренней поверхности черепа, который дает представление о форме и размерах головного мозга. Данные по этому эндокрану сравнили с информацией из самой крупной базы по эндокранам существующих и вымерших приматов, при этом учитывали родственные связи различных видов.

Виртуальный эндокран Chilecebus carrascoensis

Xijun Ni et al. / Science Advances, 2019

Возраст находки оценили в 20,09 миллионов лет. Это означает, что Chilecebus был одним из ранних представителей широконосых обезьян и его мозг должен был обладать многими примитивными для этой группы чертами. Несмотря на свою древность и малый размер Chilecebus carrascoensis обладал гирэнцефальным мозгом — то есть кора его больших полушарий имела извилины — их насчитали по крайней мере семь пар.

Судя по небольшому размеру глазниц и отверстий для зрительного нерва, Chilecebus carrascoensis вел дневной образ жизни. У современных обезьян диаметр выхода зрительного нерва отрицательно коррелирует с размером обонятельных луковиц. По этой логике у ископаемой широконосой обезьяны должны быть весьма крупные обонятельные луковицы, но параметры ее эндокрана говорят об обратном. Вероятно, связь двух сенсорных систем не такая жесткая, как раньше считалось.

Филогенетический коэффициент энцефализации (его определяют с оглядкой на данные о родстве видов) у андского примата был невелик по сравнению с аналогичными коэффициентами у современных широконосых обезьян: 0,79 против 0,86 — 3,39. Однако и у базальных человекообразных обезьян он оказался очень маленьким. Кроме того, наложение данных о филогенетических коэффициентах энцефализации на схему родства ныне живущих и вымерших обезьян показало, что мозг у представителей разных ветвей независимо несколько раз вырастал в размерах и несколько раз уменьшался.

Филогенетические коэффициенты энцефализации для Chilecebus carrascoensis (название выделено красным) и других видов обезьян

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию