Игорь Лалаянц
Новые технологии позволили ученым разобраться, что происходит в черепной коробке футболистов, принимающих мяч на голову. Фото Reuters
Какая может быть связь между таким квантовым феноменом, как магнитный резонанс, и игрой в футбол? Оказалось – самая прямая. Надо только учесть, что недавно пущена в строй самая мощная на сегодня установка магнитно-резонансной томографии (МРТ). Комиссия по атомной энергии Франции дала разрешение на использование МРТ-аппарата в виде куба с гранью в 5 м, мощность которого оценивается в 11,7 тесла (обычные аппараты МРТ имеют мощность не более 3 тесла). Магнит МРТ-гиганта весит 132 т и потребляет ток силой 1500 ампер.
Испытания машины начались еще в 2021 году. Вполне естественно, что создатели этого МРТ надеются пролить свет на механизмы развития в мозге нейродегенеративных процессов, и в первую очередь болезней Альцгеймера и Паркинсона, а также психических отклонений типа биполярного расстройства, депрессии и шизофрении. Исследователи сейчас «просматривают» мозги 20 здоровых добровольцев, обращая внимание, например, на такой отдел мозга, как гиппокамп. Еще его называют извилиной морского конька, и она лежит на основании височной доли. Гипптокамп отвечает за память и обучение, которые в первую очередь и страдают при болезни Альцгеймера. Новый МРТ позволяет увидеть мелкие сосуды, питающие мозговые структуры, и чуть ли не отдельные нейроны.
В заокеанском Беркли, что близ Сан-Франциско, и Южной Корее надеются опробовать свои аппараты мощностью 7 тесла лишь через пару лет. Предполагается, что МРТ следующего поколения дадут возможность оценивать реакции мозговой ткани на те или иные лекарства. В том числе на препарат, который год назад был предложен Университетом науки и технологии в Осло. Лекарство радиоактивное, поэтому оценивать его действие можно и дополнительно с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Этот метод позволяет отследить связь препарата с биомаркерами в мозге. Это облегчает диагностику и позволяет менять дозу.
Помимо томографов врачам и ученым помогают также клеточные органоиды, выращенные на чипах, и генетика. Три года назад нейробиологи Университета им. Вашингтона в г. Сент-Луисе сравнили гены шимпанзе, неандертальцев и современного человека. Было обнаружено, что у человека в геноме есть 267 генов, отсутствующих у шимпанзе и неандертальцев. В этом не было бы ничего удивительного, если бы не одно обстоятельство. Дело в том, что 95% из этих 267 генов кодируют не протеины (белки), а не кодирующие РНК, то есть молекулярные регуляторы экспрессии других генов.
Исследователи из Университета Дж. Гопкинса в Балтиморе вырастили из стволовых клеток «биокомпьютеры», соединенные друг с другом посредством электрических связей, имитирующих нервные отростки. Авторы полагают, что их подход обеспечит резервуар для будущего искусственного интеллекта, хорошо адаптирующийся к решению конкретных задач.
Продолжают работу и в Сент-Луисе, где выявили сеть генной активности (экспрессии), регулирующую проявление личности (personality). Ученые, сравнивая полногеномные профили (WGA – Whole Genome Associations) 459 человек, идентифицировали сеть, состоящую из 45 регуляторных генов. В общей сложности 34602 гена, в том числе и уже упоминавшихся не кодирующих РНК.
Но все же причем здесь футбол? Новые технологии позволяют ученым глубже «залезть» в мозг людям, в том числе играющим в футбол и принимающим мяч на голову. Сначала в Балтиморе обратили внимание на фракционную анизотропию, или большее поражение мозговой ткани у женщин, играющих в футбол, вследствие частого приема мяча на голову. Полученный результат подтвердили в нью-йоркском Медицинском колледже им. А. Эйнштейна. Разница составила пять раз.
Там же в Нью-Йорке в Колумбийском университете обследовали в течение двух лет 148 игроков-любителей средним возрастом 27 лет, 26% которых были женщины. По данным, приведенным на ежегодной встрече Радиологического общества, женский мозг сильнее страдает от ударов мяча и следующих за этим сотрясений. Выводы подтвердились затем при обследовании 353 любителей от 10 до 53 лет (27% девушки и женщины).
Преимуществом обоих исследований стало то, что их авторы использовали DTI (Duffuse Tensor Imaging) – вариант МРТ, показывающий ход путей в мозге. Во втором, более детальном исследовании было показано, что в большей степени у девушек и женщин страдает слой коры, прилегающей к твердой мозговой оболочке, то есть почти к костям черепа.
Важно и то, что, как выразились авторы доклада, «размывается» четкая граница разделения серой коры и подлежащего белого вещества. У здоровых людей граница серого и белого веществ мозга видится как четкая и ясная. Из этого делается вывод, что целостность (интегральность) этой границы подчеркивает обратную связь между повторяющимися ударами и умственным (когнитивным) совершенством. Второй вывод касается того, что удары мячом означают существенный риск развития умственных расстройств в будущем.
Новый метод изучения нейронов предложен в Мюнхенском университете. При этом ИИ позволяет видеть пространственное распределение протеинов в отдельных нервных клетках. Причем одновременно до 30 разных белков в отростках и синапсах.
