Нейросеть определяет способность к чтению

Диагноз дислексии ставят обычно с появлением у детей трудностей в чтении. Фото Фреда Гринберга (НГ-фото)

Нейрофизиология родилась, когда для ее развития, кроме электричества и ограниченного набора химикалиев, ничего и не было. Одной из главных проблем было понять синаптический «перескок» нервного сигнала (синапс – это контакт двух нервных клеток).

Известно было, что электрический импульс доходит до синапса и «пропадает», чтобы через некоторое время возродиться по ту сторону синаптической щели. С помощью грубых электродов ученые середины прошлого века выявили перепад концентрации ионов калия и натрия, в результате чего предположили наличие в мембране ионных каналов-помп. Прокачка ионов сквозь мембрану генерирует ионный ток, переносящий электрический заряд. Оставалось решить вопрос о «пропаже» электричества.

Молекулярные биологи довольно быстро выяснили, что белковые ионные каналы зачастую являются и рецепторами, которые ухватывают молекулы жизненно важных для клетки веществ. В сетчатке глаза нервные фоторецепторы реагируют не на молекулы или ионы, а на фотоны света, но в обоих случаях рецептор сам или помогает открыть ионный канал, и ток ионов возбуждает или успокаивает нервную клетку. Но долгое время оставалось неясным, каким образом молекулы нейромедиаторов доставляются из тела клетки, где они синтезируются, к синапсам.

Потом были открыты так называемые динамические белки (кинезин, динеин), которые продвигают пузырьки-везикулы с адреналином по нервным отросткам. Так исследования подвели ученых к моменту истины, с которого стало возможно воплощение накопленных данных в терапии.

Чуть ли не половина детей с врожденной глухотой страдают из-за мутации в гене ТМС (Trans-Membrane Channel), кодирующем трансмембранный канал, ионный ток через который возбуждает слуховые нейроны внутреннего уха. В приложении к журналу Science опубликованы данные сотрудников Гарварда и университета Вирджинии, которые с коллегами из Политехнического училища Лозанны провели генную терапию у мышей линии «Бетховен», названной так за врожденную глухоту. Восстановление слуха у животных было осуществлено благодаря переносу гена с помощью вируса. Успешность генной терапии мышей оценивалась по тому, что они стали подскакивать при внезапном громком звуке.

Другой пример. Диагноз дислексии ставят обычно с появлением у детей трудностей в чтении. Известно также, что такие дети не обращают внимания на просодию, то есть не отличают ударные слоги (для них слова «писАть» и «пИсать» звучат одинаково, почему они и не различают их смысла). В свете этого и других расстройств развития мозга понятен интерес к открытию учеными Кембриджа новой, ранее неизвестной нейросети. Нарушения в ней ведут к расстройству нормального чтения вслух. Описание работы этой нейросети представлено в журнале «Труды АН США» (PNAS).

Картирование коры у 26 добровольцев с помощью функциональной магниторезонансной томографии показало, что главным для нормального чтения является передний отдел височной доли. В связи с этим вспоминается открытие мозговой GPS, за которое была вручена Нобелевская премия 2014 года. Пространственная ориентация связана с нейронами коры на полюсе височной доли, где создается карта путей между различными местами и выносятся решения о движении в том или ином направлении.

Журнал Nature Neuroscience поместил недавно уточнение этого важного открытия, сделанного специалистами Калифорнийского университета в Сан-Диего. Оно касается роли коры, прилегающей к гиппокампу, или извилине морского конька, лежащей на основании височной коры. Известно, что нейроны гиппокампа отвечают за память и в первую очередь поражаются при болезни Альцгеймера. Авторы полагают, что их уточнение вкупе с открытиями коллег окажутся очень полезными для создателей «мозговой» начинки роботов.