Активная архитектура мозга

Термины
Постановка задачи
Методы
Контакты и дополнительная информация
СОДЕРЖАНИЕ

ТЕРМИНЫ

Изучать мозг можно следя за отдельными его участками, специальным образом их подкрашивая и делая фотографии (через микроскоп, конечно)
Получая информацию об этих участках и собирая информацию об отдельных участках вместе, можно составлять карты активности, понимая какие зоны мозга активизируются при той или иной деятельности, как эти зоны связаны друг с другом.
Процесс составления карты мозга называется КАРТИРОВАНИЕМ
(Можно также понимать какие именно клетки становятся активными)
КАРТИРОВАНИЕ
НЕЙРОНЫ
НЕЙРОННАЯ СЕТЬ
РАННИЕ ГЕНЫ
МАРКЕРЫ
АРХИТЕКТУРА = УСТРОЙСТВО

КАРТИРОВАНИЕ. ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
ТЕСТИРОВАНИЕ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИХ АГЕНТОВ
Детально смотрим как работает лекарство и какие процессы в мозге оно активизирует можем выявлять побочные эффекты
УПРАВЛЕНИЕ ПАМЯТЬЮ
Её стирание - например,блокировка негативных воспоминаний
или
Усилетние -
необходимо при различных нейродегенеративных заболеваниях
Понимая связь между деятельностью и частями мозга и ВЗАИМОсвязь между разными отделами мозга можно получить пользу
ОЦЕНКА ПСИХИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ ЖИВОТНЫХ
Анализ их поведения при стрессе, под воздействием
препаратов, понимание процесса обучения “изнутри” и т.п.
Знание подробностей и взаимосвязей в работе мозга =>построение искусственного интеллекта

Необходимо “провоцировать” включение определённых отделов мозга (например, погружать животное индуцирующие активацию отделов мозга состояния)
КАК СОСТАВЛЯТЬ КАРТЫ?
Как индуцировать активации:
1. сенсорная стимуляция (новые звук, запах, свет)
2. помещение в стрессовую ситуацию (например, ограничение подвижности, помещение в воду)
3. депривация - вызывание чувства голода или жажды.
4. введением различных веществ (например, кофеина…)
и др.
А как проследить активацию клеток мозга?
- их нужно пометить специальными маркерами и “подсветить”

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
- Что мы хотим сделать в проекте?
- Для чего?
- Как это можно использовать?

В настоящее время для картирования используется 3 маркера (C-FOS, EGR1, ARC), которые работают в определённых структурах и на конкретных животных, например, мышах.
ЧТО МЫ ХОТИМ СДЕЛАТЬ В ДАННОМ ПРОЕКТЕ?
Мы хотим найти универсальный маркер, который будет работать как на улитке, так на мышах и обезьянах.

Таким образом можно будет сопоставить научные результаты, полученные для этих видов.
Улитки, например, хороши для нейрональных исследований. С помощью них мы можем сопоставить физиологическую активность нейронов с молекулярными процессами, протекающими в мозгу.
Мыши позволяют устанавливать причинную связь между генами и поведением, то есть связь между молекулярными процессами и поведением.
С помощью обезьян мы можем транслировать результаты наших исследований на человека.
ДЛЯ ЧЕГО?
Таким образом, универсальные маркеры позволят в сопоставлении данных выяснить механизмы работы нейронов.

МЕТОДЫ
ход эксперимента
какие мыши?
как исследовать мозг и понять какие отделы активизировались?
Микроскопы
что в результате?
что будете делать вы?

ХОД ЭКСПЕРИМЕНТА
МОСКВА
Обучение мышей
Извлечение мозга
Приготовление срезов
СИРИУС
Иммуногистохимический анализ срезов
RT-qPCR
Съёмка на микроскопах
Анализ изображений
Мыши проходят обучение - заранее, в Mоскве в Cириусе мы исследуем мозг обученных мышей, который сравним с необученным

C57Black
https://en.wikipedia.org/wiki/C57BL/6 - немного информации о мышах
КАКИЕ МЫШИ? -
(одни из самых способных к обучению)

обучением (животные будут решать когнитивные задачи)
(в данном случае речь в первую очередь идёт об активации мозговой деятельности животных в эксперименте;)
КАК МЫ БУДЕМ “ПРОВОЦИРОВАТЬ” АКТИВАЦИЮ МОЗГОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ?

https://www.youtube.com/watch?v=pe8EqIm-Flk
https://www.youtube.com/watch?v=ScfOE1qMIFY
КАК МОЖНО ОБУЧАТЬ МЫШЕЙ? ВОДНЫЙ ЛАБИРИНТ.

КАК ИССЛЕДОВАТЬ МОЗГ И ПОНЯТЬ КАКИЕ ОТДЕЛЫ АКТИВИЗИРОВАЛИСЬ?
Нарезать
покрасить
посмотреть на
микроскопе

Микротомы - устройства с алмазными и сапфировыми ножами, позволяющие получать тонкие (размером до сотен нанометров) срезы
Подробнее здесь:
https://en.wikipedia.org/wiki/Microtome
НАРЕЗКА:
Мы будем работать на вибромикротоме: https://www.youtube.com/watch?v=ml4fBEmH8Sg

Иммуногистохимический анализ - специфические антитела, находящие и прикрепляющиеся к нужным участкам внутри мозга.
К антителам прикреплены специальные молекулы -флуорофоры, которые под воздействием облучения лазера будут светиться. это свечение мы будем видеть в микроскопе
ПОКРАСКА

Микроскопы Zeiss Primo Star
Ссылка на микроскоп: https://www.zeiss.com/microscopy/int/products/light-microscopes/primo-star.html
Как работают эпифлуоресцентные микроскопы:
https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorescence_microscope
КАКИЕ МИКРОСКОПЫ?
Суть - лазеры, хороший объектив, светофильтры

В результате мы сможем детектировать, оцифровать и проанализировать, посчитав отдельно светящиеся нейроны , нейроны, активирующиеся в мозге при обучении
ЧТО В РЕЗУЛЬТАТЕ?
Tаким образом, мы сможем выявить новые маркеры, которые можно будет использовать для дальнейших исследований.

В рамках нашей проектной смены в Сириусе мы (Матвей и Ольга) и вы - (те, кто смотрят сейчас эту презентацию) сделаем всё то о чём писалось выше. Заранее мы обучим мышей и подготовим ткани их мозга для исследований.
В Сириусе в течении совместной работы в рамках лекций и мастер-классов мы научимся с вами всем необходимым методикам для исследованиям и подготовим образцы.
После этого - непосредственное исследование. Ваша задача. Но не волнуйтесь, мы обязательно будем вам помогать!
Мы расскажем вам более подробно что и как мы можем изучать!
ЧТО БУДЕТЕ ДЕЛАТЬ ВЫ?
ВСЁ.

СПИСОК ЛЕКЦИЙ И МАСТЕР-КЛАССОВ
МИКРОТОМ
ИММУНОГИСТОХИМИЯ
RT-qPCR
МИКРОСКОПИЯ
АНАЛИЗ ИЗОБРАЖЕНИЙ
ОБРАБОТКА ДАННЫХ
МАСТЕР-КЛАССЫ:
ЛЕКЦИИ:
МИКРОСКОП
ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ
ИММУНОГИСТОХИМИЯ
ПЦР
В процессе нашей совместной работы мы также проведём несколько JOURNAL CLUB-ов, на которых будем работать с научными статьями, поэтому нам нужен ваш английский!!

не стесняйтесь написать нам вот сюда: https://vk.com/club167901117
или позвонить: [phone] (Telegram, WhatsApp)
ЕСТЬ ВОПРОСЫ?

РУКОВОДИТЕЛИ ПРОЕКТА
МАТВЕЙ БУЛАТ
МАТВЕЙ БУЛАТ
Научный сотрудник лаборатории нейроисследований Сколковского Института Науки и Технологии
Skoltech

Архитектура головного мозга
https://psy.wikireading.ru/57326 (4 глава. можно всю книжку)
Ася Казанцева: Кто бы мог подумать? http://norayr.am/tmp/Asya_Kazantseva/Kazanceva_A._Kto_Byi_Mog_Podumat_Kak_M.a4.pdf
ПОДРОБНЕЕ ПОЧИТАТЬ ПЕРЕД СМЕНОЙ