TUDOMÁNY
A Rovatból

Soha nem látott részletességű térkép készült az emberi agyról, most te is bejárhatsz egy kis részt

Egyetlen köbmilliméter kapcsolódásait mutatja be a Google és a Harvard, pontosabban 50 ezer sejt 130 millió szinapszisát.
Fotó: Pixabay - szmo.hu
2021. június 15.



Ötvenezer sejt 3D-ben, amelyeket pókfonálszerű nyúlványok kötnek össze. Összesen 130 millió szinapszis. Ennek az adatbanknak a mérete 1,4 petabájt, amely egy átlagos modern komputer tárhelyének 700-szorosa.

Mindezek egy olyan térkép jellemzői, amelyet a Google közreműködésével hoztak létre, és a neuronok agyon belüli kapcsolódásait ábrázolja – írja a New Scientist.

Catherine Dulac, a Harvard kutatója szerint ez az első alkalom, hogy láthatjuk az emberi agy egy darabjának valódi szerkezetét.

A gigantikus vállalkozás az egyetemen kezdődött, amikor Jeff Lichtman csapata hozzájutott egy 45 éves, gyógyszereknek ellenálló, epilepsziában szenvedő nő agyának kicsiny részéhez. Műtéttel távolították el a nő agyának baloldali hippokampuszát, amely görcseinek forrása volt. Emiatt a sebészeknek némi egészséges agyszövetet is ki kellett venniük, amely a hippokampuszt borította.

Lichtmanék azonnal tartósító anyagba merítették a mintát, majd megfestették különböző nehézfémekkel, köztük ozmiummal. Így egy elektronmikroszkóp alatt láthatóvá váltak a sejtek külső hártyái. Aztán beágyazták gyantába, hogy megkeményedjen. Végül felvágták 30 nanométer vastagságú szeletekre, amely egy emberi hajszál vastagságának egy ezreléke. Ezután minden szeletet elektronmikroszkóppal vizsgáltak meg.

Itt lépett be a programba a Google csapata: a kétdimenziós szeleteket háromdimenziósokká alakították. A gépi tanulás módszerét alkalmazták, hogy rekonstruálják a neuronokat összekötő nyúlványokat, és osztályozták a különböző sejttípusokat.

Mindez az agynak csak egy parányi töredéke, alig egy köbmilliméternyi, amely egy MRI-szkennelésben legfeljebb egy pixelt foglalna el. A tudósok szerint azonban mégis egy kincsesbánya, amelyekből hosszú évekig meríthetnek majd. Máris tettek új felfedezéseket agyunk vezetékhálózatáról. Rájöttek, hogy jelentős eltérések vannak a neuronok közti kapcsolódások számában.

Normálisan, amikor egy neuronból induló nyúlvány egy másik közelébe ér, általában 1, ritkábban 2-4 szinapszist alkotnak. De a vizsgált anyagban vannak olyan nyúlványok, amelyek egyetlen célneuronba akár 20 szinapszist is létrehozhattak. Ez azt jelenti, hogy ez a nyúlvány önmagában is képes a neuront működésbe hozni.

Egyelőre nem világos, hogy miért, de Lichtman feltételezi, hogy a multi-szinapszisos kapcsolatok az alapjai a tanult viselkedésnek. „Sok minden van, amit az agyunk, ismeret, gondolkodás, összerakás és döntéshozatal alapján végez, és ugyancsak sok minden van, amit automatikusan végzünk, ami nem jöhet elő genetikusan” – mondja a tudós, példaként említve, hogy megállunk, ha piros lámpát látunk.

A kutatók találtak továbbá eddig ismeretlen, rejtélyes neuronpárokat az agykéreg mélyében. Lichtman szerint a két sejt ugyanazon a tengelyen pontosan az ellenkező irányba mutat, de senki nem tudja, miért.

Az agytérképek készítése, más néven a konnektomika hosszú utat járt be az 1980-as évekbeli áttörése után, amikor a kutatók egy Caenorhabditis elegans nevű féreg idegrendszerének 302 neuronját tárták fel. Jain, Dulas és Lichtman egyaránt tagja volt annak a csoportnak, amely 2020-ban egy egér teljes agyának hasonló részletességű feltérképézését javasolták.

Lichtman szerint az mindössze ezerszer lenne nagyobb, mint a mostani térkép és ezt egy évtizeden belül meg lehetne valósítani. Dulac főleg arra kíváncsi, hogy az agykéreg miként kötődik az agy többi részéhez, és egy egéragy feltárása erre is választ adhat.

Egy teljes emberi agytérképhez már újabb ezerszeres szorzóval kellene számolni, az pedig egy akkora adatbankot jelentene, mint az egész Föld egy év alatt létrehozott digitális tartalma.

Egy ilyen munkának pedig már csak azért sem lenne értelme, mert valószínűleg kiderülne, hogy nagyon sok az agyunkban a tapasztalatok alapján kódolt információ, vagyis minden agy különbözne a másiktól. Dulac úgy véli, hogy hasznosabb lenne azt kutatni, hogy mennyiben eltérő a különböző mentális állapotban lévő emberek sejttérképe, és hasonló vizsgálatokat végezhetnének mentális betegeknél, hogy rájöjjenek például a skizofrénia okára.

Ha kíváncsi vagy a Google a Harvard agy-térképére, KATTINTS IDE


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Népszerű
Ajánljuk
Címlapról ajánljuk


TUDOMÁNY
A Rovatból
Szuper El Niño jöhet, Európába is betörhet a sarkvidéki hideg télen
A Csendes-óceán egyenlítői térségében a vízfelszín már 3–4 Celsius-fokkal melegebb az átlagosnál. Az erősödő El Niño közvetett hatásaként Európába is nagyobb eséllyel érkezhet időnként sarkvidéki eredetű, fagyos levegő.


Rekorderősségű lehet a 2026/2027-es télen tetőző El Niño-jelenség, több nagy nemzetközi előrejelző rendszer már a „szuper” kategóriát valószínűsíti. A Csendes-óceán és a légkör már most látványos jeleit mutatja annak, hogy átállt az El Niño-üzemmódra, ami komoly hatással lehet a bolygó időjárására.

A Csendes-óceán középső és keleti, egyenlítői térségében a tengerfelszín hőmérséklete már most 3-4 Celsius-fokkal haladja meg az átlagot. Ez a hatalmas energiaadag a jelenség fő motorja, amit a trópusokon erősödő nyugati szelek csak tovább táplálnak – írja a Severe Weather Europe.

A felszín alatt egy hatalmas meleg víztömeg, egy úgynevezett Kelvin-hullám halad kelet felé, melynek magjában a hőmérsékleti anomália a 7 fokot is meghaladja.

A legfontosabb időjárási modellek, köztük az Európai Középtávú Időjárás-előrejelzési Központ és az amerikai szezonális modell, egyöntetűen a „szuper El Niño” kategóriába sorolják a várható eseményt. Az esemény 2026 késő őszén vagy a tél elején érheti el a csúcsát. Az amerikai Nemzeti Óceán- és Légkörkutatási Hivatal hivatalos előrejelzése is a „nagyon erős” kategóriát tartja a legesélyesebbnek.

A légkör már reagált a változásokra: a Csendes-óceán felett tartósan alacsony nyomású zóna és emelkedő légmozgás alakult ki. Ez a jelenség, az úgynevezett Walker-cella átrendeződése azt jelzi, hogy a trópusi folyamatok már a globális légköri keringést alakítják.

A téli előrejelzések szerint a legerősebb hatás Észak-Amerikát érheti. Ezzel párhuzamosan Kanada felett egy magasnyomású blokk alakulhat ki, ami időnként hidegbetöréseknek nyithat utat az USA felé.

Egy felerősödött déli jet stream miatt az Egyesült Államok déli, középső és keleti részén a szokásosnál jóval csapadékosabb, viharosabb idő várható.

A szezonális modellek emellett a sztratoszférikus poláris örvény januári-februári gyengülését is valószínűsítik. Ez növeli a hirtelen sztratoszférikus melegedések és az ebből fakadó hidegkitörések kockázatát Észak-Amerikában és Európában is.

A Meteorológiai Világszervezet már hónapokkal ezelőtt figyelmeztetett, hogy a Csendes-óceánban a hűvösebb La Niña fázis véget ért, és nagy eséllyel egy erős El Niño veszi át a helyét. A klímaváltozás miatt egyre melegebb óceánok miatt már korábban is felmerült egy szuper El Niño lehetősége. Tudományos kutatások szerint a jelenség gazdasági veszteségei dollártrilliókban is mérhetők.

Bár a jelenség epicentruma tőlünk távol van, a hatásai Magyarországot is elérhetik. A globális folyamatok nálunk először csapadékosabb, majd egy tartósan száraz időszakot hozhatnak, ezzel felborítva a megszokott időjárási mintákat.


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Ajánljuk
TUDOMÁNY
A Rovatból
Még rejtélyesebb lett a neandervölgyiek kihalása: a DNS-ük szerint meglepően jó egészségi állapotban voltak nem sokkal azelőtt, hogy végleg eltűntek
Egy friss Nature-tanulmány szerint a Belgiumban és Franciaországban élt késői neandervölgyiek DNS-ében szinte semmi nyoma a közeli rokonok közötti házasságnak. Ez az eredmény megkérdőjelezi azt a népszerű elméletet, miszerint a beltenyészet okozta genetikai leromlás vezetett a kihalásukhoz.


Egy friss Nature-tanulmány felborítja a neandervölgyi ember kihalásának egyik legnépszerűbb elméletét. A kutatás szerint az északnyugat-európai, késői neandervölgyiek genetikai értelemben nem voltak beltenyésztettek, sőt, meglepően egészségesnek tűntek nem sokkal az eltűnésük előtt – írta a BBC Science Focus. A felfedezés tovább mélyíti az emberi evolúció egyik legnagyobb rejtélyét.

A kutatók 27 neandervölgyi egyed DNS-ét elemezték, akik a belga és franciaországi Meuse-medencében éltek 40–49 ezer évvel ezelőtt.

Az eredmények alapján szinte semmi nyoma nem volt a közeli rokonok közötti szexnek, még az első unokatestvéri szintig sem. Ez éles ellentétben áll a korábban vizsgált, Szibériában élt neandervölgyiek adataival, és azt mutatja, hogy ez a nyugat-európai populáció nem egy elszigetelt, genetikai problémákkal küzdő csoport volt.

A tanulmány egyik szerzője, Dr. Benjamin Peter, a Max Planck Evolúciós Antropológiai Intézet genetikusa szerint az adatok egyáltalán nem egy haldokló populáció képét festik.

„Ez a Belgiumban és Franciaországban élt populáció nem tűnik úgy, mintha éppen kihalóban lenne, noha tudjuk, hogy végül ki fognak halni” – fogalmazott a szakértő.

Prof. Omer Gokcumen, a University at Buffalo evolúciós antropológusa szerint a kutatás szembemegy azzal a népszerű elképzeléssel, hogy a beltenyészet okozta a neandervölgyiek vesztét.

„Ez ellentmond annak az elképzelésnek, hogy a neandervölgyiek beltenyészet miatt beteg, lesoványodott populációvá váltak, ami demográfiai összeomlásukhoz vezetett. Így a kérdés továbbra is az: miért zsugorodott a populációjuk, és végül miért olvadtak be a modern emberek közé?” – tette fel a kérdést a professzor.

A válasz egyik lehetséges eleme az aszimmetrikus génáramlás lehet. A genetikai adatok azt mutatják, hogy míg a neandervölgyiek örökítőanyaga bekerült a modern emberek genomjába, ez fordítva nem történt meg a késői időszakban.

Prof. Chris Stringer, a University College London kutatója szerint a neandervölgyiek termékeny egyedeiket egy „egyirányú folyamatban veszítették el a Homo sapiens csoportok felé, ami hozzájárulhatott a vesztükhöz”.

A kutatás legfőbb tanulsága, hogy a neandervölgyiek eltűnése nem egyetlen okra vezethető vissza, hanem egy összetett, régiónként eltérő folyamat eredménye lehetett. Míg egyes területeken, például Szibériában, az elszigeteltség valóban szerepet játszhatott, Nyugat-Európában más tényezők, mint a demográfiai nyomás bizonyulhattak döntőnek.

A mostani felfedezésről szóló tanulmány június 24-én jelent meg a Nature tudományos folyóiratban. A Max Planck Társaság még aznap közleményt adott ki, amelyben kiemelték, hogy

a korábbi, kevés mintán alapuló kutatásokkal szemben ez a munka először adott részletes, régióspecifikus képet a nyugat-európai neandervölgyiek genetikai állapotáról.

 

Via BBC ScienceFocus


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Ajánljuk

TUDOMÁNY
A Rovatból
Tudósok kiszámolták, maximum meddig élhet egy ember, ha minden öregedéssel járó egészségügyi hatást kiiktatunk
Megállapították, hogy szervezet élettartamának még ebben az elég erősen hipotetikus esetben is van egy határa. Az idővel felhalmozódó apró genetikai hibák miatt elkerülhetetlen a vég szerintük.


A Skolkovo Tudományos és Technológiai Intézet kutatóinak szimulációi szerint ha elméletben minden más, az öregedést felgyorsító negatív hatást – például a rákot, demeciát és hasonló betegségeket – kiiktatnánk, a medián élettartam akkor is 146 és 194 év között érne véget – írta szerdán a ScienceAlert.

Ez azért van, mert az öregedést nem csak a betegségek okozzák. A modell azt mutatja, hogy a szervezetünkben folyamatosan keletkező, és idővel felhalmozódó apró genetikai hibák, az úgynevezett szomatikus mutációk önmagukban is működésképtelenné tennék a testet, igaz jóval a jelenlegi 79 éves várható élettartam után.

A legsebezhetőbb pontnak a nem, vagy csak alig osztódó sejtekből álló szervek, így az agy és a szív bizonyultak, mivel ezekben a sejtek egy életen át gyűjtik a károsodásokat.

Ezzel szemben a bőr vagy a máj sejtjei folyamatosan cserélődnek, így sokkal tovább képesek fenntartani a funkciójukat.

Hangsúlyozták, hogy a kutatásuk fő célja egyébként nem az volt, hogy meghatározzák, mi az emberi élet időtartamának felső határa, hanem hogy egy olyan modellt állítsanak fel, amellyel nagyjából mérhetővé válik, hogy a különböző biológiai folyamatok hogyan járulnak hozzá az öregedéshez.


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Ajánljuk

TUDOMÁNY
A Rovatból
Súlyos betegségeket kockáztatnak, akik éjszaka dolgoznak – egy egyszerű trükk mentheti meg őket
A norvég kutatók által megfigyelt dolgozók közül sokan ösztönösen reggel aludtak hosszabban, délután pedig még egyszer ledőltek. Az egybefüggő nappali alvás hiánya miatt többen szorongtak, miközben a kutatók szerint éppen a szunyókálás segíthet rajtuk.


Reggel hatkor érsz haza az éjszakai műszakból. Hullafáradt vagy, mégsem tudsz elaludni. Lehet, hogy nem veled van a baj, hanem azzal, ahogy aludni próbálsz. Egy hosszú alvás helyett két rövidebb alvási szakasz hozhatja meg a pihenést.

Egyre több tudományos bizonyíték utal arra, hogy az éjszakai műszak miatt felborult alvásritmus súlyos egészségügyi kockázatokkal járhat, a szívrohamtól a rákig. Norvég kutatók most egy meglepő, de történelmi előzményekkel is rendelkező elméletet vizsgálnak. Elképzelhető, hogy a megosztott, úgynevezett bifázisos alvás segíti a leghatékonyabban a regenerálódást.

A kutatócsoport Oura-gyűrűkkel követte az északi sarkkörön dolgozó munkások alvását. Azt találták, hogy sokan ösztönösen két részletben alszanak. Reggel hosszabban pihennek, majd délután ismét ledőlnek egy rövidebb időre. Dr. Line Victoria Moen szerint a dolgozók gyakran szoronganak amiatt, hogy nem tudják egyhuzamban átaludni a napot.

„Jó lenne végre elmondani nekik, hogy egy rendes délutáni szunyókálás valójában segíthet” – tette hozzá.

Az alváshiány veszélyeire egy cambridge-i kutatás is felhívta a figyelmet. A tudósok az agy öntisztító mechanizmusát, az úgynevezett glimfatikus rendszert vizsgálták. Ez alvás közben távolítja el az agyban felhalmozódott méreganyagokat, köztük az Alzheimer-kórral összefüggő amiloid- és tau-fehérjéket.

A kutatók több mint 40 ezer ember agyi felvételeit elemezték. Azoknál, akiknek gyengébben működött ez a „tisztítórendszer”, évekkel később jelentősen nagyobb eséllyel alakult ki demencia.

A tudományos bizonyítékokat egyre nehezebb figyelmen kívül hagyni, írta a BBC. A kutatást vezető Hugh Markus professzor ugyanakkor óvatosságra intett. „Az alvás fontos, de ugyanígy számítanak a fő érrendszeri kockázati tényezők is, például a vérnyomás, a dohányzás és a cukorbetegség. Ezekkel valóban tudnánk mit kezdeni.”

A két részletben alvás egyáltalán nem új ötlet. Roger Ekirch történész kutatásai szerint a mesterséges világítás elterjedése előtt ez számított megszokottnak a nyugati világban. Az emberek este aludtak néhány órát, éjfél körül természetes módon felébredtek egy-két órára, majd következett a „második alvás”.

Ekirch szerint az éjszaka közepén jelentkező álmatlanság valójában „a korábbi alvásminta makacsul tovább élő maradványa”.

Laboratóriumi kísérletek is ezt támasztják alá. Amikor a résztvevők hosszú időszakokat töltöttek sötétben, néhány hét alatt maguktól átálltak a kétfázisú alvásra. Russell Foster, az Oxfordi Egyetem alváskutatója úgy fogalmazott: „Az alapvető alvásmintánk szinte biztosan nem egyetlen összefüggő szakaszból áll.”

Az éjszakai műszak nemcsak az alvásritmust borítja fel, hanem komoly társadalmi és gazdasági kérdéseket is felvet. A WHO Nemzetközi Rákkutató Ügynöksége az éjszakai műszakot a „valószínűleg rákkeltő” kategóriába sorolta. A döntést korlátozott humán, elegendő állatkísérletes és erős mechanisztikus bizonyítékokra alapozták. Ennek a terhelésnek a legszélsőségesebb példáit a Covid-osztályok éjszakai műszakjai mutatták meg. Az ott dolgozók a fizikai és lelki teherbírásuk határára kerültek.


Link másolása
KÖVESS MINKET:

Ajánljuk