Tratamento de doenças neurodegenerative

O biólogo doutor Doping conta sobre a reprogramação de células, neurônios motores e uma nova aproximação do desenvolvimento de medicamentos. Qual é a complexidade dos neurônios de motor de estudo? Que opções estão abertas para pesquisadores com novas tecnologias de célula? Como as células de reprogramação afetam o desenvolvimento de drogas?

Satisfaça-o a um grande grupo de doenças que atacam a humanidade, especialmente relacionada à idade - é neurodegeneration. Isto é a doença de Parkinson notável, Alzheimer, Huntington, amyotrophic esclerose lateral - a lista é infinita. Um grande número de pessoas sofre destas doenças, e causa grandes perdas econômicas. Naturalmente, é possível reconstrui-los em alguns sistemas modelares, em animais, por exemplo, qualquer a mosca das frutas Drosophila. Realmente trabalha, e é todo o bem. Mas temos de criar modelos transgenic, que deve fazer genes. Normalmente, a mosca das frutas Drosophila Parkinson não adoece, o rato também não sofre de Alzheimer. Por isso, o que se cria - é somente de qualquer maneira imita, simula a doença humana real.

Não porque o estudar em um sujeito mais próximo? É praticamente impossível: não podemos uma pessoa na sua vida para entrar no cérebro, abrir-nos, adoecer neurônios que morrem. Além disso, em caso da doença de Parkinson é neurônios de tipo, dopaminergic neurônios, que estão em uma determinada região cerebral, e em caso da doença de Huntington, por exemplo, é um tipo diferente de neurônios funcionais. Não pode fazer-se em vivo. Mas os neurônios humanos transmitirão a significação verdadeira da patologia, só graças a eles seremos capazes de aprender detalhadamente como a doença se desenvolve, devido ao qual, ou até tentam encontrar um remédio.

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Naturalmente, é uma descoberta de ruptura das linhas inimigas notável e reprogramava a tecnologia. Permite as células reprogramadas do organismo adulto e qualquer célula. O paciente alguma doença neurodegenerative pode tomar pouco ou sangue ou células de cabelo ou pele que transportam a reprogramação destas células depois disso obtém células-tronco pluripotent induzidas que são células-tronco universais e das células-tronco universais são neurônios de tipo especializados já disponíveis que são geneticamente idênticos ao paciente completamente, que tomamos o original, assumimos células sanguíneas ou pele fibroblasts. E assim, podemos, primeiramente, pessoalmente para aquela pessoa, e em segundo lugar, é a pessoa que os neurônios transportam os nossos experimentos.

O primeiro tal estudo conduziu-se em 2009 para pacientes com disautonomy hereditário. Não se conheciam causar a doença, conhece-se que os neurônios motores morrem, e que posteriormente leva à morte de pacientes. Os neurônios motores são difíceis de estudar, não têm defeitos na vida.
O que se fez? As células-tronco pluripotent induzidas destes pacientes, inclusive neurônios motores obtiveram-se obtiveram-se. Os controles paralelos de pessoas normais também se obtiveram células-tronco pluripotent induzidas e controle de neurônios motor. E nestas duas amostras usando métodos modernos da análise da genoma comparou-se que genes se transcrevem como e em que nível. Resultou que um gene tem uma opção adicional. Hoje, muita atenção dá-se às variantes de entrançamento de genes. Um dos genes tinha uma variante de junção adicional, e os pesquisadores decidiram ver: e se tomaremos e tentaremos de algum modo de retirar a variante de junção, então temos de acontecer?

Os cientistas analisaram as moléculas químicas disponíveis e encontraram um composto, Kinetin, que pode ajustar a variante adicional do gene.

Então vazaram esta substância em pacientes de neurônios motores - os pacientes são naturalmente. E resultou que o nível deste gene realmente se normalizou e os neurônios motores do corpo para-se rapidamente perecem. Isto é, um resultado deste trabalho considerou-se que os cientistas primeiramente encontraram porque a doença de doença - é a aparência de um gene de variante de junção adicional IKBAR - e, além disso, a droga encontrou que pode ser potencialmente útil para aquelas pessoas. Porque potencialmente? Como o mostraram em estudos pré-clínicos em um sistema modelar de neurônios motores humanos somente estes pacientes, mas nos confirmamos todos e experimentos clínicos. E, de fato, aprova-se agora pelo Departamento dos Estados Unidos apropriado, para conduzir pesquisas clínicas da droga. É realmente resulta que podemos usar estas coisas a estudar doenças neurodegenerative e, consequentemente, apanhar drogas.

Uma operação semelhante executou-se em pacientes com a esclerose lateral amyotrophic. Esta doença, que hoje não tem espécies da terapia, e, naturalmente, toma e desenvolve-se muito muito. Mesmo sem encontrar as causas da doença, os pesquisadores induziram células-tronco pluripotent de pacientes com a esclerose lateral amyotrophic, que se obteve de neurônios motores, e os neurônios motores na cultura matam-se. Têm uma variedade inteira de compostos químicos e começaram a vazar estes neurônios motores e ver onde conduz. Dos quinhentos, tomaram aproximadamente 5-7 de compostos de candidato, que suspenderam a morte de neurônios motores. Isto é, neste caso, até não puseram a tarefa de descobrir o que é os mecanismos moleculares da doença, mas pôs-se outro problema fundamental de como terminar - como curar. E depois de passar aproximadamente quinhentas proteção de substâncias de droga, encontraram em algum lugar meia dúzia de candidatos potenciais que vale a pena explorar mais detalhadamente e logo mudam.

Penso que isto é uma realização fantástica, que permite uma abordagem fundamentalmente diferente ao desenvolvimento de medicamentos. Eu também gostaria de mencionar o nosso trabalho, que se associa com o estudo da doença de Huntington, deve publicar-se em 2015. Estudamos a doença de Huntington induziu células-tronco pluripotent conseguidas de três pacientes. E decidimos conduzir experimentos eletrofisiológicos com a ajuda dos nossos colegas de São Petersburgo, a saber, confirmar ou refutar a hipótese do envolvimento de correntes de cálcio em uma jaula na patologia da doença de Huntington. E, sabe, a coisa mais assombrosa aconteceu: confirmamos que o cálcio se implica, mas o que foi assombroso?

Tínhamos três pessoas, cada um de nós empreendeu uma parte da pele, por fibroblasts, cada um independentemente que a pró-cultura fibroblasts de cada um independentemente obtido induziu células-tronco pluripotent, então cada um adquiriu aqueles neurônios, então tomamo-lo a São Petersburgo no laboratório.

Os pesquisadores começaram a medir, e resultou que nas três amostras de desvios de corrente de cálcio são absolutamente idênticos.
É uma reproduzibilidade de método fantástica, que significa que este modelo é perfeitamente adequado, e pode estandardizar-se a algumas outras aplicações. Evidente esta vez: primeiro reprogramado, logo diferencie-se, - naturalmente, as pessoas ignorantes até não entendem as palavras, mas para eles e não realizam que precisam desta parte da história de saber que temos um sistema modelar estandardizado que pode usar-se. E isto, naturalmente, quando é a fusão da biologia e mais algumas ciências exatas.

Hoje é uma pesquisa muito bem desenvolvida no campo da doença neurodegenerative como Parkinson. Em um estudo recente - conduziu-se em 2012 - encontrou várias substâncias de droga que podem usar-se potencialmente, e estes já estão em pesquisas clínicas do tratamento de pacientes com Parkinson, mas com certas mutações genéticas.
O que nos deram uma nova tecnologia de célula? São, de fato, deu-nos a oportunidade de transferir a parte do cérebro do corpo ao pesquisador de laboratório. E não é o cérebro de Drosophila não são células de nervo são o rato ou o rato, e isto é parte do sistema nervoso humano, e é um verdadeiro sistema nervoso. E como é verdadeiro e como pode usar-se para outros experimentos, falaremos mais no futuro.

Quais são as perspectivas da terapia genética e os últimos métodos da edição de genoma?

O biólogo doutor Doping conta sobre os métodos da edição de genoma, CRISPR / sistema de Cas e a sua aplicação na medicina. Os peritos falam sobre problemas de pesquisa prometedores cuja solução só não produz a ruptura das linhas inimigas científica e tecnológica, mas também terá uma influência econômica significante, como a revolução em engenharia genética, terapia genética e edição de genoma de problemas médica.

A edição da genoma, baseada no CRISPR / o sistema de Cas9 - é uma tecnologia completamente nova que emergiu só no ano passado. A primeira publicação dele apareceu no início de 2013, e durante aquele tempo viu a luz de centenas de artigos com exemplos do uso desta técnica. Na paralela, duas outras aproximações são a edição de genoma desenvolvida: ZFNs (Dedo do Zinco nucleases) e TALENs (Transcrição effector parecido a activator nucleases). Contudo, são muito mais trabalho intensivo, menos elegante e mais caro.

Durante 25 anos passados, os cientistas descobriram gradualmente e exploraram o mecanismo completamente novo da imunidade em bactérias, chamadas CRISPR. O primeiro trabalho, que conduziu enfim a esta descoberta saliente publicou-se em 1987. Contudo, o artigo no momento permaneceu completamente despercebido. Uma ruptura das linhas inimigas significante foi a descoberta de CRISPR quando uma das variantes deste sistema adaptado às células de organismos mais altos.

O mecanismo de CRISPR / o sistema de Cas é que a redução e o intervalo de ADN encalhado duplo se introduzem nele. Além disso, a Molécula de ADN corta-se em uma localização muito específica, que se programa que a pequena molécula de ARN, que se insere na célula. Hoje, os exemplos do uso deste método, há quase todos tipos de organismos, e é importante que, em contraste com as técnicas de engenharia genéticas tradicionais que se usaram durante várias décadas e que surgiram depois das enzimas de enzimas de restrição inicial certas sequências capazes, reconhecem no ADN, faça nele o intervalo duplamente encalhado, CRISPR / cas9 permite-lhe fazer estes engenharia genética em células vivas.

Em redução convencional e ADN geneticamente projetado que se transversal liga manteve-se separadamente em vitro, em vitro, e depois que o ADN introduzido na célula. Isto conduziu no devido tempo à revolução, que conduziu na biotecnologia.

A nova característica de ruptura das linhas inimigas compõe-se no fato que as mesmas manipulações se executam em uma célula viva, em que a redução e a inserção da porção de Molécula de ADN que se insere do exterior na jaula. O material genético de células vivas altera-se sem a manipulação do ADN isolado.

Isto abre perspectivas completamente novas e permite-nos falar da terapia genética real, que não é futurological a conjetura e a realidade. Junto com o uso de CRISPR para manipular a genoma de métodos e ZFNs TALENS, que até este ponto se desenvolve principalmente na indústria biotech, também se trouxe às aplicações específicas. Quem desenvolvemos um arsenal de técnicas pelo qual os animais (ratos e até macacos) conduziram uma terapia de doença genética.

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O que é terapia genética? Por exemplo, tem um gene doente, e quer substituir com bom um. Entra nisto em um bom ADN genético na célula, e no mesmo sistema de célula CRISPR-introduzido que produz o ADN que corta e a molécula de ARN curta que dirige o mecanismo que corta, esta "tesoura" no lugar certo na genoma. Esta "tesoura" recorta o gene doente, e no seu lugar construiu um bem. Tal terapia genética já se está executando em animais vivos, e vão se recuperar.

A seguinte etapa deve trazer estes métodos para usar na medicina. Os termos destas tarefas dependem de muitas circunstâncias. Mas, julgando por alguns tomados a partida, os exemplos de algumas aplicações específicas em seres humanos estarão durante alguns anos ou até meses. Principalmente, estes métodos vão se usar para o tratamento de doenças mortais que as pessoas têm de morrer muito logo. A curto prazo, a terapia genética dependerá da gravidade da doença. Isto pode não ser como comum como cirurgia plástica. Intervimos no trabalho da célula, e sempre haverá efeitos de lado. A célula pode transformar-se no cancro.

CRISPR / sistema de Cas usa-se não só para o tratamento de doenças genéticas. Isto dá um novo ímpeto inteiro à biologia sintética e biologia de sistemas, em uma área onde as pessoas modificam o gene para fazer que à célula faça algo novo, ao qual não sabia como fazê-lo.

Outros usos médicos CRISPR - a criação de modelos dos animais com objetivos médicos. É a criação de modelos dos animais, que se dotam das propriedades semelhantes àqueles de pacientes humanos. Usando modelos dos animais podemos estudar a doença e desenvolver modos de tratá-la. Com animais o trabalho é muito mais fácil do que com pessoas: retirado um grande número de proibições. A preparação de modelos dos animais com a genoma modificada antes das técnicas desenvolveu-se com o uso de CRISPR, foi muito demorado, caro, exija a participação de especialistas altamente qualificados. Agora este processo ficou muito mais fácil, que tem a grande importância da medicina moderna.

Novas tecnologias nas doenças de tratamento de visão

O biólogo doutor Doping conta sobre amaurosis congênito de Leber, doenças de olho relacionadas à idade e transplantação de células-tronco embrionárias. Como usar a terapia genética na cura as doenças genéticas do olho? Porque a vista se deteriora com a idade? O que os resultados são a transplantação obtida do pigmento retiniano as células epiteliais do olho, derivado células-tronco embrionárias?

O olho é um instrumento humano especial, que se parece - e todos nós sabemos - câmeras. Depois que a luz que passa pela lente fixa-se - anteriormente concentrou-se em um filme fotográfico, no filme, mas agora concentrou-se em um substrate especial, que recebe os pixéis recebe pulsos leves individuais e conversos em vários sinais. Como qualquer câmera, qualquer lente, o olho humano arranja-se. Assim, esta lente, a luz passa pela lente, e no contato com ele ou um filme ou uma matriz que contém os pixéis, um sinal da imagem.

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Claramente, podemos apanhar e deixar a câmera, e estalará - não passará a luz. À toa pode ser pixéis batidos, como agora há pixéis mortos em uma TV, também têm nas suas células, são pixéis incorretos, e a luz vai se perder onde um pixel se divide. A mesma coisa acontece em seres humanos quando doenças de olho iniciais. Por exemplo, há uma desordem genética herdada como amaurosis congênito de Leber. Isto é devido a que a mutação ocorre em um determinado gene que é responsável pelo somente sinal de decisão, que se chama convencionalmente, por um pixel. Como este gene trabalha em todas as células retinianas do olho, que recebe sinais leves, resulta que a matriz inteira tem pixéis mortos, pessoas vivas na escuridade.

Só um gene - e cegueira de nascimento a fim de vida. Mas resultou que se restaurarmos, corrigir a função deste gene, pode recuperar a vista. Isto fez-se há pouco em 2010, o jornal Science publicou um estudo. O gene que se danificou nestes indivíduos, RPE65, na sua forma normal inseriu-se no vetor adenoviral. Todos nós sabemos adenoviruses, adenovirus infecção, somos doentes desta infecção cada ano e este adenovirus pode manipular-se. Portanto pomo-lo no gene normal RPE65, e tal adenovirus gotejou nos olhos daquelas pessoas que têm a doença genética hereditária.

Todos nós sabemos como adenovirus fácil infecciona as nossas membranas mucosas, tão facilmente, este vírus especialmente projetado infeccionou o olho mucosa, penetrou as células e restaure a função do gene danificado. Pareceu-se realmente com uma espécie de milagre. Naturalmente, a visão está de volta não totalmente, naturalmente, sobre isto, porque isto é o começo, é demasiado cedo para dizer. Mas as pessoas saíram da escuridade total, começaram a distinguir imagens cinza-escuras, pelo menos não podem chocar-se com objetos, isto é, começou a enfocar. Isto é uma realização muito grande.

De fato não há as doenças só genéticas do olho, mas também as doenças que se associam com a idade. Depois que o olho percebe quantos leves, e assim percebe eles certas células de fotoreceptor, para que haja dano a um determinado tipo da proteína, o efeito de uma determinada proteína, e este sinal, o quanto da luz, convertida em um pulso, e logo atravesse o sistema nervoso e se descubra como um fragmento de ou outras imagens.
Como aquele os raios leves caem na proteína, é, naturalmente, dentro de algum tempo fica incorreto e deve retirar-se. As células de fotoreceptor desta proteína especial esfoliaram-se e rejeitado, porque ficou velho, não pode perceber bem um quanto da luz. As células especiais que estão perto do fotoreceptor, absorvem a proteína incorreta, retirando-o.

Há um tempo operacional contínuo da proteína, a chegada da luz, luz de fixação, a proteína usada retira-se da célula e absorve-se por outras células que limpam este espaço.

Como isto pode acontecer? Isto não pode ser infinitamente longo, com a idade, o sistema quebra-se e mais muitas vezes quebra-se devido a que as células começam a sofrer, que absorvem a proteína usada. Estas células conhecem-se como o epitélio de pigmento da retina. Começam a morrer. Uma vez que as células começam a morrer, há um excesso da proteína usada, partidas para acontecer a morte de células de fotoreceptor, isto é aquelas células pelas quais há um auxílio visual e vemos certas imagens.

Naturalmente, está naquelas áreas onde o olho passa por uma luz máxima. Esta visão central, porque aproximadamente 70% - isto é a visão central, e só o resto 20 por cento - visão periférica. É uma parte central do olho, a mácula, sofre do fato que as células degeneradas epitélio de pigmento retiniano, e atrás deles já células de fotoreceptor. Aproximadamente 50-60% da população da idade de 60 anos começam a sofrer a degeneração macular relacionada à idade. Posso ajudá-los?

Os experimentos muito interessantes e até as coisas clínicas fazem-se por cientistas britânicos. Tomaram o epitélio de pigmento periférico - danificou principalmente central - transplantado ao centro e assim reduziu a visão. Como muitas vezes acontece em caso da transplantação de queimaduras usando a sua própria pele, tomada com lugares construídos com adobes - aqui de mesmo modo. Rudemente falando, o epitélio de pigmento leve não disparado transplantado no centro e vista restaurou-se.

Em alguns casos é possível, em outros é menos possível, porque podem haver dano e o epitélio de pigmento periférico. Naturalmente, sempre procuramos o material de fonte que pode usar-se para a transplantação. Esta fonte primeiro foi células-tronco embrionárias humanas - são células que são universais no seu tronco de propriedades do qual pode adquirir qualquer tipo da célula especializada. E resultou que cada um simplesmente pode adquirir células epiteliais somente pigmentadas da retina. Adquirimo-los no meu laboratório, publicamos este artigo por, e o único desconto, naturalmente - é um muito longo tempo. Aproximadamente 4-5 meses tomam para cultivar o epitélio pigmentado da retina na xícara. Mas, de fato, na chapa cultivam células que se enchem de pigmentos, e que funcionam em um laboratório profissional para que absorvam a proteína que a proteína ativa come. Além disso, como se mostrou pelos cientistas americanos à pesquisa clínica, esta transplantação RPE ajudou os ratos em modelos experimentais e restaure a visão.

Em 2009, os Estados Unidos aprovaram-se para começar pesquisas clínicas da retina células epiteliais pigmentadas conseguidas de células-tronco embrionárias humanas para restaurar a visão. A primeira fase da pesquisa clínica concluiu-se até o final de 2014. Um número muito pequeno de pacientes tomou-se no estudo - um total de 18 pessoas, se a minha memória me serve, e mais da metade de degeneração parada e visão melhorou-se. Ao mesmo tempo transplantaram um número muito pequeno de células, porque o fizeram pela primeira vez na história da humanidade, e com medo causar qualquer efeito adverso. Não houve efeitos adversos, tudo resultou bem, e este método hoje movido para a segunda etapa de pesquisas clínicas. Além disso, os estudos começaram, não só nos EU mas também em Inglaterra, a França, a Austrália e imediatamente foram muito compactamente.

Mas aquele ser humano células-tronco embrionárias. Em alguns casos, temos de relacionar-nos, indivíduo, células pessoais para ter, por exemplo, a capacidade de fazer correções genéticas. O cientista japonês Shinya Yamanaka depois do que cientistas americanos em 2014, começou pesquisas clínicas na transplantação o epitélio pigmentado da retina, mas derivou de células-tronco pluripotent induzidas - assim chamadas células reprogramadas. O paciente pode tomar, por exemplo, fragmentos da pele no laboratório para fazer pequenas modificações, modificação das células, e ganham as propriedades de células-tronco embrionárias deles, também, pode adquirir o epitélio pigmentado da retina. O Japão vai ativamente agora pesquisas clínicas deste método, e penso um par de anos fizemos a espera por uma revolução no campo da nova terapia de doenças de olho por tecnologias de célula e gene.

Terapia genética

O biólogo doutor Doping conta sobre as causas de doenças, métodos do tratamento e controle de vírus bacterianos.

Que tarefas estabeleceu uma terapia genética? Como há doenças genéticas? Como as bactérias lutam contra vírus? E as descobertas neste campo influíram no desenvolvimento da terapia genética?

A genoma de qualquer pessoa compõe-se de 3 trilhões de nucleotides do ADN, que pode representar-se na forma de cartas. Isto é a informação genética que leva a uma pessoa. Mas às vezes há erros. Durante 10 anos passados, os cientistas tentaram encontrar um modo de vir ao seu destino no ADN e modificar o typo. No início de 2013 para fazer uma ruptura das linhas inimigas. Resultou que as bactérias têm um sistema da imunidade, com a qual lutam com vírus

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Este sistema trabalha de tal modo que a maioria das bactérias em consequência da interação com os seus vírus acumulam traços da interação de vírus de etiquetas moleculares. Isto é porque uma pequena parte do ADN viral entra no ADN de uma bactéria. Em bactérias, há uma "máquina" especial, que então, sabendo que há esta pequena porção, o resto do vírus, que usou esta célula já se infecciona, usando esta parte em conjunto com a proteína especial, para encontrar o vírus, encontre e mate-o. Este sistema é muito específico, porque a célula bacteriana também é necessária para resolver um problema importante - só para matar vírus, mas não eles.

Este sistema conhece-se como CRISPR. Não se conhecia até 2007. Resultou que estes peculiares, interessantes, mas não se relacionaram a esta engenharia genética e os estudos de terapia genética das bactérias, ao que parece, e serão a ruptura das linhas inimigas que permitirá a doutores começar a corrigir erros tipográficos em genes humanos.

Neuro-filosofia

O filósofo doutor Doping conta sobre as descobertas de neuroscience, a divisão da consciência e a relação de filosofia e ciência.

Como são neuroscience e a medicina? O que causa a esquizofrenia? Como examinar o papel do hippocampus na aprendizagem?

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A Neuro-filosofia está na intersecção de neuroscience e as questões importantes do assunto a filósofos por muito tempo. Devido ao rápido desenvolvimento da ciência e o desenvolvimento extraordinário de neuroscience surgiu a ideia de abrir alguma ajuda para entender a natureza da mente. Supôs-se que o nosso estado de espírito e a capacidade de lembrar-se, ver e pense - todas estas características do cérebro físico. A ideia, que é a neuro-filosofia realmente desenvolvida consistiu em que entendemos estas funções mais profundamente. E foi verdade.

No Instituto da Califórnia da Tecnologia examinou pessoas com a epilepsia. Os pacientes podem tratar-se para a epilepsia com a medicação. Os cirurgiões sugeriram isto se hemisfério direito separado da esquerda, será mais fácil para pacientes controlar a apreensão. Os hemisférios de cientistas separaram-se um de outro cortando o tecido de nervo, que os une e transfere a informação de um hemisfério ao outro. As estruturas mais profundas, naturalmente, não se afetaram. De certo modo, os cientistas partem a consciência.

Neurotechnology

O Neuroscientist o doutor Doping fala do comportamento de neurônios, as perspectivas do desenvolvimento da biotecnologia e a compreensão do cérebro.

Que áreas da biotecnologia se desenvolverão no futuro? O que as novas oportunidades abrem em neuroscience? O que as tecnologias ajudam a entender como o cérebro trabalha?

Os nossos cérebros são incapazes de ver a cara inversa. Entender como o cérebro trabalha, abre novas perspectivas na compreensão do que é o ambiente, a nossa relação com o ambiente, abre a nova tecnologia.

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Toda a neurobiologia e neuroscience são baseados na ideia que os nossos pensamentos - não é nada mais do que a atividade dos nossos neurônios. Este axioma formula-se bem por Francis Crick, que ganhou o prêmio de Nobel por decifrar a estrutura do ADN, e logo ficou interessado no estudo do cérebro, consciência.

O sistema de navegação do cérebro

Neuroscientist diz de neurônios hippocampus o mapa cognitivo do espaço e o cérebro.

A capacidade de navegar no espaço e determinar o estado de assuntos é importante para a sobrevivência de seres humanos, mamíferos e outras criações móveis. Nas últimas décadas, a pesquisa no campo da percepção espacial é especialmente bem sucedida e torne-se um sujeito do interesse especial a psicólogos, neuroscientists e matemáticos. Estes estudos permitiram entender algumas estratégias usadas por animais no processo da navegação e grupo identificado de tipos de célula responsáveis por processar a informação espacial. Ajudou a definir uma armação para entender as imagens neurais e mecanismos que são a base disto capacidades cognitivas básicas. Algumas descobertas-chave na área resumidamente resumida abaixo.

Mapa cognitivo

Na psicologia, o começo de XX século dominou-se pela teoria comportamental. O behaviorismo entende o comportamento do animal em consequência das sequências adquiridas "estímulo - reação", levando aos resultados desejados. A maior parte de estudos comportamentais conduziram-se em ratos, que se adestram a navegar o labirinto de graus diferentes da dificuldade, adquirir a recompensa - comida. Segundo os behavioristas, os ratos aprendem a navegar memorizando uma sequência de ações (eg, a sequência de voltas), que levou a uma recompensa saborosa. Contudo, Edward Tolman foi o primeiro em pôr na pergunta esta visão. Tolman sugeriu que o animal tem uma série de sistemas internos que podem guiá-lo flexivelmente em direção à realização dos objetivos. Tolman supôs que os animais têm o assim chamado mapa cognitivo - um quadro mental do ambiente circundante, que transporta a informação sobre o achado de marcos-chave diferentes e a sua relação um com outro. Este modelo apoia a orientação em um ambiente complexo que se modifica. Tolman testou a hipótese com alguns experimentos.

Em um experimento, os ratos primeiro para realizar os prêmios adestraram-se a superar uma série de labirintos circulares. Este problema resolve-se com uma estratégia simples "do estímulo - reação". Depois do treinamento nesta tarefa a porção anular do labirinto retirou-se e construiu-se para substituir a parte dos corredores, organizados no modelo dos raios do sol. Só um destes corredores levou ao prêmio. Se usou anteriormente a estratégia de animais "estímulo - resposta" para resolver este problema, mas esta vez não seriam capazes de resolver esta parte do problema nesta maneira. Contudo, muitos deles escolhem o corredor direito - uma pista nunca tinham elegido e realizaram prêmios. Tolman sustentou que os animais podem resolver esta parte do problema, como formaram um mapa cognitivo mental do labirinto, que permite selecionar vias novas e adaptáveis.

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Em outras palavras, os animais podem mover-se entre duas posições a ausência da informação sobre o ambiente, tal tão na escuridão, como combinam os seus sinais internos. Os exemplos de tais sinais são o sistema vestibular que controla o movimento de corpo, proprioception (o sentido da autopostura no espaço) indica a posição dos membros e sinais motores efferent de informar movimentos que o cérebro encomendou recentemente, e o corpo faz-se. Hurst e Marie-Louise Mittelsteadt verificaram se o gerbo confia no caminho de integração no experimento, onde os roedores tiveram de encontrar o seu filhote em uma arena circular e voltar à casa, localizada na borda da arena. Se os gerbos lentamente viraram a arena, portanto não notam a rotação, os roedores estiveram enganados no caminho atrás - na proporção à rotação, para a qual se fizeram girar. Isto contém que nesta tarefa, confiaram nos seus sinais vestibulares internos.

Lugares de neurônios

John O'Keefe e os colegas conduziram uma série de experimentos com ratos livremente móveis, durante os quais passaram a atividade de registro extracelular do hippocampus - o departamento cerebral, localizado no lobo temporal medial. O'Keefe e os seus colegas encontraram que a atividade das áreas de célula principais CA1 e Ca3 se predisse quase exatamente a posição espacial dos animais. O'Keefe chamou estes neurônios de células lugar. Os lugares de neurônios normalmente inativos, mas muito aumentam a sua atividade quando o animal passa por um lugar onde há uma área da ativação de neurônio. As células diferentes são sensíveis a lugares diferentes da área circundante, então em qualquer lugar é ativo só um pequeno grupo de células, com uma exatidão de codificar a posição do animal. Além disso, nos lugares de neurônios de nível de população fornecem uma espécie de "mapa" do ambiente, tal Tolmanovsky mapa cognitivo. Já que um espaço de operação médio de neurônios é constante a tempo e permite o ambiente e as largas linhas guias permanecem o mesmo. Contudo, em uma célula de lugar de ambiente diferente pode modificar a sua posição ou atividade para parar a atividade completamente. Este processo chama-se refazendo o mapa. Assim, qualquer meio terá certa representação do espaço de neurônio. Os neurônios colocam intensivamente estudado durante quase 40 anos, encontra-se em várias espécies, inclusive ratos, bastões e seres humanos.

De maneira interessante, a atividade de neurônios no lugar parece vulnerável à influência das mesmas variáveis que afetam a orientação dos animais. Por exemplo, as chaves distal (pontos de referência) ou a geometria de ambiente circundante. Por exemplo, se os animais estiverem em um ambiente simples com um cartão-chave na parede como o único ponto de referência, então, se este cartão se virará a certa posição, a posição dos lugares de neurônio vai se fazer girar também. Os neurônios são capazes de colocar a confiança na informação recebida dos caminhos da integração. Viram-se no uso de sinais internos nas condições experimentais que causam um conflito entre os sinais internos e externos. Contudo, em circunstâncias normais, principalmente na atividade de célula de lugar afeta a informação sobre ambiente.

Neurônios na direção da cabeça

Outro tipo de neurônios é neurônios na direção da cabeça. Descobriu-se por James Rankin e os seus colegas. Diferentemente da ação de célula de lugar de direção de cabeça de neurônios os potenciais podem ativar-se em qualquer lugar no ambiente. No entanto os neurônios de direção dianteiros só ativam-se quando a cabeça do animal se orienta em uma direção preferencial no avião horizontal da célula. Cada neurônio direção preferencial diferente, e em conjunto, estas células podem ser a base de um senso de direção. As células identificaram-se pela direção da cabeça em uma ampla variação de áreas do cérebro - tanto estruturas corticais como subcorticais como o núcleo do tálamo, e nos corpos mamillary, o córtex entorhinal, alguns dos quais a informação se projeta diretamente no hippocampus.

Como neurônios de lugar, a cabeça de direção de neurônios confia em sinais ambientais. As condições que levam a lugares de remapeamento neuroniais levam à direção neuronial que acompanha as rotações da cabeça. No entanto a direção de neurônios diferente do espaço dianteiro de neurônios que são ativos em todos os ambientes. Como giram, fazem une-se, como uma população única. Por exemplo, se uma célula tem uma direção preferencial em 60 ° e o outro - em 120 °, quando o animal se move para outro meio, dois neurônios modificam a sua direção preferencial da ativação em conjunto para manter o mesmo ângulo de proporção de 60 °.

Durante os anos 1980 e os anos 1990, a área de neuroscience, dedicado à compreensão das representações neurais da cognição espacial subjacente, foi muito produtiva, mas à grande abertura mais próxima teve de esperar duas décadas.

Neurônios de treliça

Em 2005, o estudo ativo do hippocampus re-lançou-se devido a que o maio - Britt e Edward Moser descobriu outro tipo do neurônio, que, como pareceu, se implicou no processamento da informação espacial. Como lugares de neurônios este tipo de células ativam-se no momento de estar em certo lugar. Embora em vez disso só se ativem uma vez em um determinado ambiente, ativaram-se sobre a área inteira um modelo triangular regular em umas "telhas". Por causa da sua natureza regular e que ocorre Moser chamou estes neurônios "barras". As grades são as células mais numerosas nas camadas superficiais do meio do córtex entorhinal (SEC), embora possam encontrar-se nas camadas mais profundas. A treliça de neurônio pode descrever-se de três modos: por meio da sua cobertura (a distância entre ativação de campos vizinha), orientação (os seus machados de treliça a alguma direção de referência) e a fase (treliça d-dimensional misalignment a um ponto externo de suporte). Além disso, treliça anatomicamente os neurônios organizaram em módulos que têm um alcance semelhante e orientação, mas cujas fases se deslocam por valores diferentes. A fase de tal neurônio pode modificar-se dependendo do ambiente no qual o animal é, mas, como com a direção de neurônios da cabeça, são ativos em todos os ambientes.

Importantemente, as modificações em fases e orientação de treliça neurônios consistentes dentro do seu módulo, mas pode variar em módulos diferentes. Quando os neurônios de treliça somente se abriram, acreditou-se que são o substrate neural do caminho de integração. Além disso, a sua descoberta atraiu a atenção de muitos teoristas que supuseram que a treliça neural possa desempenhar um papel importante na formação da atividade espacial de outras células, em particular lugar de neurônios. Embora os estudos recentes tenham conduzido para duvidar desta hipótese, desde que a atividade de neurônios no espaço continua a ausência da atividade de neurônios na treliça, e lá cultiva evidência que os neurônios na treliça também afetam o ambiente a saber a sua geometria e o grau da novidade. Contudo, os cientistas ainda acreditam que os neurônios de caniçada mais prováveis são um substrate da integração do território e, naturalmente, afetam a atividade de neurônios no lugar, embora sejam não necessariamente totalmente definem-no.

Borda de neurônios

Como já acima mencionado, a geometria do ambiente tem uma grande influência na atividade de neurônios espaciais diferentes. De fato, os primeiros modelos da sua atividade assumiram a existência de neurônios divisionais que codificam a distância ao limite mais próximo do meio e fornecem entradas ao lugar de neurônios. Neste modelo, supôs-se que estas células devem alongar-se ao longo dos limites de campanha e o ambiente específico deve controlar-se pela direção simples da cabeça. Tais células realmente encontraram-se há aproximadamente uma década, grupos de pesquisa e Moser O'Keefe independentemente em Subicle e CEA em ratos. Como esperado, estas células são mais ativas perto dos limites do meio, como paredes ou bordas agudas, e foram a área bem controlada da cabeça.

Por exemplo, uma borda de neurônio é totalmente personalizável à borda, que está ao Sul do animal. Se o segundo limite da paralela incluída à primeira borda, o neurônio desenvolve um novo campo da ativação ao longo da borda do norte de uma nova fronteira. O efeito da atividade neuronial no espaço de borda de neurônios necessita a investigação imediata. Embora se conheça que os limites de célula são uma projeção no hippocampus. Consequentemente, pode supor-se que as suas células de espaço de Atividade de formas ativas. O total resulta isto encontrou-se vários tipos de células, que se especializam no processamento de informação espacial no cérebro em roedores e mamíferos. Estas células fazem bem com o suporte da capacidade dos animais de encontrar o seu caminho. Mas como se relaciona ao ser humano?

A percepção espacial do ser humano

Bem estudado, que o hippocampus desempenha um papel principal na formação da memória, ou pelo menos manutenção e jogo de memória a curto prazo. Apesar disto, os cientistas ainda há uma pergunta se aceitar o hippocampus humano, semelhante ao hippocampus de roedores, participação na formação do comportamento espacial. Graças a avanços tecnológicos modernos em estudos de visualização cerebrais (eg, MRI funcional) os neuroscientists foram capazes de examinar o envolvimento das áreas diferentes do cérebro humano no processo de pensamento. Conforme os acima mencionados achados, conseguidos de experimentos com animais, estes estudos confirmaram a participação do hippocampus na regulação de várias atividades no espaço, especialmente aqueles que necessitam uma estratégia flexível de encontrar um caminho. Além disso, os pacientes com eletrodos intracraniais implantados com objetivos médicos, forneceram uma oportunidade única de explorar a atividade de neurônios individuais, que é a base do pensamento humano. Um certo número destes estudos foi baseado nos experimentos espaciais nos quais nas células de lobo temporais mediais se encontraram no mesmo lugar e reação às células de treliça em roedores.

Além disso, as descobertas feitas por experimentos com animais, inspiraram pesquisadores a investigar pacientes com o dano ao hippocampus. Estes estudos mostraram que pacientes com uns problemas hippocampus danificados normalmente observados com um comportamento espacial, especialmente no achado do caminho ao objetivo desejado. Finalmente, as doenças comuns associadas com a amnésia, por exemplo doença de Alzheimer, também são devido à deterioração da percepção espacial. Destes achados contém indiretamente que as conexões neurais que apoiam roedores de percepção espaciais, e pode encontrar-se em seres humanos.

Em geral, embora a maioria do sistema de navegação da pesquisa cerebral seja baseada em experimentos com roedores, temos a razão de acreditar que as descobertas feitas com a ajuda de animais, podem transferir-se para seres humanos, e assim fornecer uma compreensão profunda dos processos de neurobiological que apoiam a percepção espacial humana. Além disso, sabendo sobre o papel do hippocampus no processo mnemônico, os pesquisadores deste fenômeno só não podem derramar a luz nos mecanismos atrás do pensamento humano são, mas também descobrir os processos enfraquecidos em desordens de memória.

Mitochondrial Eva

O microbiólogo doutor Doping conta sobre Y-chromosomal Adão, a estrutura do mitochondria e correnteza genética. Quando o conceito de Mitochondrial Eva se introduziu? Como é a transmissão de mitochondrial e Y-cromossomo de pais a crianças? Quando supostamente vivido mitochondrial Eva? E é possível estabelecer a origem do indivíduo no ADN mitochondrial?

Há aproximadamente 15 anos, os genetistas subiram com o termo "mitochondrial Eva" e aplicaram-no a alguma construção lógica, que mostrou que todas as pessoas vivas hoje se descem de uma e só uma mulher denominou-se Eva. Semelhantemente podemos mostrar que todos os homens são os descendentes de um existente hoje. Chamam este homem Y-chromosomal Adão. O fato que os cientistas falam sobre Adão e Eva, ele imediatamente levou a perturbações em círculos de criacionista e outros que repentinamente decidiram que a ciência comprovou assim finalmente que uma interpretação literal da Bíblia - é direito e bom.

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Somos todos os produtos da conexão de ovo de nossa mãe com a esperma do nosso pai, e ao mesmo tempo é claro que há dois sexos - masculinos e femininos. A determinação sexual é como se segue: as mulheres têm só um tipo de células germinais, contêm o só sexo X cromossomo, os machos têm dois tipos da esperma - com o X cromossomo ou um Y-cromossomo. Consequentemente, quando unir o ovo e esperma pode ser versão produzida dos XX - será menina e pode obter-se opção XY - é rapaz.

Nós gostamos de organismos não são o sujeito da evolução, porque nós mesmos não passamos; damos só os seus genes, os nossos genes são o sujeito da evolução, os genes desenvolvem-se em nós. Cada um dos nossos genes processa-se a todas outras combinações de genes que pareceram à toa criados o nosso corpo. E estes genes prosseguimos às suas crianças, algumas outras combinações, e não eles. Por isso, os genes desenvolvem-se, lá assombroso, "Eva", "Adão" e outros, são de fato uma espécie de construtos mentais, não pessoas reais; e as pessoas aqui são quase inocentes.

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