По состоянию нейронов можно определить возраст человека с точностью до года

Различие нейросетей мышонка и его матери.

Смена седьмиц, или семилетий, начинается с рождения. У мужчин к началу четвертой седьмицы появляется борода, и он может жениться. Ребенок рождается с открытыми глазами, а вот многие детеныши слепыми, вернее с закрытыми веками, не сразу появляются и зубы. Все эти события определяются как развитие, или онтогенез. Сформулированный в ХIХ веке биогенетический закон гласит, что онтогенез в основных чертах повторяет филогенез (развития «филы», или всей ветви животных и растений). Поэтому, кстати, у плода на ранних стадиях можно видеть жаберные щели. Это породило известную фантазию об Ихтиандре, или Рыбо-Человеке. Но в реальности жаберные дуги дают слуховые косточки среднего уха.

Эмбриологов издавна волновали вопросы развития зародышей, биологи же рассматривали его в более широком плане. Немец Ганс Шпеман был удостоен в 1935 году Нобелевской премии за открытие «организатора», который локализуется ближе к голове и определяет формирование позвоночника. Вторая премия по эмбриологии была присуждена за выявление двух генетических систем – «гомеобокс» (Hox) и «поликомб» (Polycomb), регулирующих развитие дисков у личинок дрозофилы и щетинок на ее теле (и всех насекомых) и позвонков у позвоночных.

Потом был открыт молекулярный эпигенез – присоединение метильных групп СН3 к ДНК. В Калифорнийском университете Лос-Анджелеса полагают, что число сайтов (участков) метилирования в геноме человека может достигать полумиллиона и по их состоянию возраст человека может быть определен с точностью до 3,6 года. Когда эту оценку делают по нейронам коры головного мозга, точность достигает 1,5 года.

В Гарварде пришли к выводу, что обращение вспять биологических часов может восстанавливать зрение у старых мышей. Сообщение об этой работе публикует журнал Nature. Для проведения такой реверсии ученые активировали с помощью транскрипционных факторов – белков, включающих «переписывание» (транскрипцию) ДНК, – три гена, пробуждающие нервные стволовые клетки (НСК). Так удалось восстановить функцию зрительного нерва.

Учитывая все это, понятен интерес к работе сотрудников франкфуртского Института исследований мозга. Авторы статьи в Science сосредоточились на развитии мозга мышат после их рождения. Особенно ученых интересовал коннектом, или совокупность связей между нейронами. Известно, что толщина коркового слоя мозга достигает максимума к пяти годам, а затем постепенно уменьшается. Нейробиологи связывают это с тем, что поначалу НСК дают излишнее количество нейронов, которые постепенно «отбраковываются».

Развитие мозга в первые две недели (birth – рождение).  Иллюстрации Physorg

«Коннектомный профиль развития, – пишут авторы, – показывает формирование мозговых сетей в коре мыши». Сегодня это имеет значение для понимания дефектов нейроразвития, но в будущем окажется весьма полезным для дизайнеров роботов и самообучающегося искусственного интеллекта.

Еще одно неожиданное открытие было сделано также в Германии, где исследователи Технического университета в Дрездене опровергли – по крайней мере в отношении центральной нервной системы – мнение о том, что агрессивные кислородные радикалы (ROS – Reactive Oxygene Species) вредны. Немцы считают, что ROS как раз очень важны для нейропластичности, которая связана с перестройкой нейросетей и синапсов.

Для борьбы с радикалами врачи советуют потреблять антиоксиданты, которых много во фруктах и овощах. Статья ученых в авторитетном журнале Cell рассказывает о том, что радикалы поддерживают динамику функциональных состояний НСК гиппокампа и способствует выведению их из спящего состояния.

Можно напомнить, что гиппокамп, или извилина морского конька, является «колыбелью» стволовых клеток, спящее состояние которых поддерживается помимо всего прочего метилированием. Вполне возможно, что некогда работа генов как участков ДНК управлялась просто на химическом уровне противодействием метилов и ROS. А антиоксиданты присоединились к этому на этапе эволюции, когда появились наши растительноядные предки.