Заседания журнального клуба

15.12.2011 Олеся Гриненко

Topographic movie of intracranial ictal high-frequency oscillations with seizure semiology: epileptic network in Jacksonian seizures.
Akiyama T, Chan DW, Go CY, Ochi A, Elliott IM, Donner EJ, Weiss SK, Snead OC 3rd, Rutka JT, Drake JM, Otsubo H.
Epilepsia. 2011 Jan;52(1):75-83.

We developed a technique to produce images of dynamic changes in ictal high-frequency oscillations (HFOs) >40 Hz recorded on subdural electroencephalography (EEG) that are time-locked to the ictal EEG and ictal semiology video. We applied this technique to Jacksonian seizures to demonstrate ictal HFO propagation along the homunculus in the primary sensory-motor cortex to visualize the underlying epileptic network. We analyzed intracranial ictal EEGs from two patients with intractable Jacksonian seizures who underwent epilepsy surgery. We calculated the degrees of increase in amplitude within 40–80, 80–200, and 200–300 Hz frequency bands compared to the interictal period and converted them into topographic movies projected onto the brain surface picture. We combined these data with the ictal EEGs and video of the patient demonstrating ictal semiology.The ictal HFOs began in the sensory cortex and appeared concomitantly with the sensory aura. They then propagated to the motor cortex at the same time that focal motor symptoms evolved. As the seizure progressed, the ictal HFOs spread or reverberated in the rolandic region. However, even when the seizure became secondarily generalized, the ictal HFOs were confined to the rolandic region. In both cases, there was increased amplitude of higher frequency bands during seizure initiation compared to seizure progression. This combined movie showed the ictal HFO propagation corresponding to the ictal semiology in Jacksonian seizures and revealed the epileptic network involved in seizure initiation and progression. This method may advance understanding of neural network activities relating to clinical seizure generation and propagation.

01.12.2011 Сергей Саложин

Temporary disruption of fear potentiated startle following PKMζ inhibition in the amygdala. Ryan G. Parsons and Michael Davis Nat Neurosci.2011.14(3): 295–296.

This study tested whether protein kinase M zeta (PKMζ) inhibition in the amygdala permanently disrupts fear memory by testing retention at various intervals after PKMζ blockade. Although the expression of fear memory was disrupted when the inhibitor was applied shortly before testing,it had no effect when rats were tested with longer retention intervals. These results suggest that PKMζ inhibition does not erase memory, but temporarily disrupts expression of memory.

17.11.2011 Екатерина Смирнова

Sound to Language: Different Cortical Processing for First and Second Languages in Elementary School Children as Revealed by a Large-Scale Study Using fNIRS (Lisa Sugiura, Shiro Ojima, Hiroko Matsuba-Kurita, Ippeita Dan, Daisuke Tsuzuki, Takusige Katura and Hiroko Hagiwara| Cerebral Cortex, October 2011;21:2374-2393)

A large-scale study of 484 elementary school children (6-10 years performing word repetition tasks in their native language (L1-Japanese) and a second language (L2-English) was conducted using functional near-infrared spectroscopy. Three factors presumably associated with cortical activation,language(L1/L2), word frequency (high/low), and hemisphere(left/right), were investigated. L1 words elicited significantly greater brain activation than L2 words, regardless of semantic knowledge, particularly in the superior/middle temporal and inferior parietal regions (angular/supramarginal gyri). The greater L1-elicited activation in these regions suggests that they are phonological loci, reflecting processes tuned to the phonology of the native language, while phonologically unfamiliar L2 words were processed like nonword auditory stimuli. The activation was bilateral in the auditory and superior/middle temporal regions. Hemispheric asymmetrywasobserved in the inferior frontal region (rightdominant),and in the inferior parietal region with interactions: low-frequency words elicited more right-hemispheric activation (particularly in the supramarginal gyrus), while high-frequency words elicited more lefthemispheric activation (particularly in the angular gyrus). The present results reveal the strong involvement of a bilateral language network in children’s brains depending more on right-hemispheric processing while acquiring unfamiliar/low-frequency words. A right-to-left shift in laterality should occur in the inferior parietal region, as lexical knowledge increases irrespective of language.

19.10.2011 Павел Соколов

Reconstructing Visual Experiences from Brain Activity Evoked by Natural Movies. Nishimoto S., Vu A.T., Naselaris T., Benjamini Y., Yu B., Gallant J.L. Current Biology 21, 1–6, October 11, 2011.

Статья посвящена методам реконструкции предъявляемых изображений из вызванной активности первичных зрительных полей по данным фМРТ.

22.06.2011 Ирина Самотаева

Local sleep in awake rats. Vladyslav V. Vyazovskiy, Umberto Olcese, Erin C. Hanlon, Yuval Nir, Chiara Cirelli & Giulio Tononi.
Nature, 2011 (472) 28 April, 443 - 447

In an awake state, neurons in the cerebral cortex fire irregularly and electroencephalogram (EEG) recordings display low-amplitude, high-frequency fluctuations. During sleep, neurons oscillate between ‘on’ periods, when they fire as in an awake brain, and ‘off’ periods,when they stop firing altogether and the EEG displays high-amplitude slowwaves.However, what happens to neuronal firing after a long period of being awake is not known. Here we show that in freely behaving rats after a long period in an awake state, cortical neurons can go briefly ‘offline’ as in sleep, accompanied by slow waves in the local EEG. Neurons often go offline in one cortical area but not in another, and during these periods of ‘local sleep’, the incidence ofwhich increaseswith the duration of the awake state, rats are active and display an ‘awake’ EEG.However, they are progressively impaired in a sugar pellet reaching task. Thus, although both the EEG and behaviour indicate wakefulness, local populations of neurons in the cortex may be falling asleep, with negative consequences for performance.

02.06.2011 Лариса Майорова

“Who” Is Saying “What”? Brain-Based Decoding of Human Voice and Speech.
Science Vol.322 7 Nov 2008: 970-973

Доклад посвящен важной задаче распознавания содержания слышимой речи по активности в слуховой коре человека.

18.05.2011 Сергей Саложин

Early Tagging of Cortical Networks Is Required for the Formation of Enduring Associative Memory
Edith Lesburguères, Oliviero L. Gobbo, Stéphanie Alaux-Cantin, Anne Hambucken, Pierre Trifilieff, Bruno Bontempi
18 FEBRUARY 2011 VOL 331 SCIENCE

28.04.2011 Ольга Гурская

Aβ1–42 inhibition of LTP is mediated by a signaling pathway involving caspase-3, Akt1 and GSK-3β,
NATURE NEUROSCIENCE published online 27 March 2011.

Amyloid-Aβ1–42(Aβ) is thought to be a major mediator of the cognitive deficits in Alzheimer’s disease. The ability of Aβ to inhibit hippocampal long-term potentiation provides a cellular correlate of this action, but the underlying molecular mechanism is only partially understood. We found that a signaling pathway involving caspase-3, Akt1 and glycogen synthase kinase-3b is an important mediator of this effect in rats and mice.

13.04.2011 Алексей Большаков

Slow integration leads to persistent action potential firing in distal axons of coupled interneurons,
Mark EJ Sheffield, Tyler K Best, Brett D Mensh, William L Kath & Nelson Spruston, Nature Neuroscience,Vol 14(2),2011

Статья посвящена описанию совершенно нового явления - возникновению в физиологических условиях потенциала действия не в аксонном холмике (как это традиционно происходит), а в дистальных отделах аксона (эктопических спайков). Необычность явления заключается не только в локализации места возникновения потенциала действия, но и в том, что индукция эктопических спайков в одном интернейроне приводит к возникновению эктопических спайков в соседних интернейронах.

20.05.2010  Олеся Гриненко

Anatol Bragin, Avetis Azizyan, Joyel Almajano,and Jerome Engel Jr
The Cause of the Imbalance in the Neuronal Network Leading to Seizure Activity Can Be Predicted by the Electrographic Pattern of the Seizure Onset
The Journal of Neuroscience,March 18, 2009

Исследователи проводят электрофизиологический анализ динамки двух различных паттернов инициации эпилептических приступов: вызванных инъекцией бикукулина(антогонист ГАМК) и каиновой кислотой(агонистом глутамата). Показаны различные латентные периоды инициации приступов для бикукулина 3.93 +- 2.76 мин и каиновой кислоты 6.37+-7.66 мин, это указывает на наличие механизмов подавляющих приступы. В месте инъекции бикукулин вызывает высокоамплитудную ритмическую эпилептиформную активность, которая схожа с интериктальными спайками. Эта активность быстро распространяется на соседнии, а затем и отдаленные участки мозга. Каиновая кислота вызывает приниципиально иной паттерн - постепенное нарастание амплитуды на частоте 30-80 Гц. Для бикукулина найдена сильная связь между ЭЭГ событиями в месте инъекции и разрядами в отдаленных участках мозга. Данной зависимости не наблюдалось при инъекции каиновой кислоты. Данные указывают на то, что в одной и той же зоне мозга могут инициироваться приступы с различными электрографическ и паттернами. Поимание нейрональных механизмов, которые лежат в основе каждого из паттернов, поможет в разработке различных стратегий предотвращеня приступов.

19.04.2010 Александр Подоровский

Willful Modulation of Brain Activity in Disorders of Consciousness.
The New England Journal of Medicine Vol.362:579-589Feb.18,2010
Martin M. Monti, Ph.D., Audrey Vanhaudenhuyse, M.Sc., Martin R. Coleman, Ph.D., Melanie Boly, M.D., John D. Pickard, F.R.C.S., F.Med.Sci., Luaba Tshibanda, M.D., Adrian M. Owen, Ph.D., and Steven Laureys, M.D., Ph.D.

Статья посвящена исследованиям возможности коммуникации с "вегетативными пациентами". В исследовании реализован достаточно интересный подход: пациенты не могут шевельнуть ни одним из мускулов тела, как либо подать знак о том, что слышат обращенную к ним речь. Однако, если они в сознании, они могут вообразить или вспомнить себя в определенной ситуации. Если эта ситуация связана со сложной моторной активностью, задействуется одна область мозга, если это ситуация перемещения на местности - другая. Узнать, задействована ли какая-либо область мозга, можно методом магнитно-резонансной томографии.

29.03.2010 Анна Тишкина

Glutamate exocytosis from astrocytes controls synaptic strength Pascal Jourdain, Linda H Bergersen, Khaleel Bhaukaurally, Paola Bezzi1, Mirko Santello, Maria Domercq, Carlos Matute, Fiorella Tonello, Vidar Gundersen & Andrea Volterra NATURE NEUROSCIENCE VOLUME 10 NUMBER 3 MARCH 2007

Предлагаемая Вашему вниманию работа посвящена изучению взаимодействий между нейронами и глией. Авторы показывают, что экзоцитоз глутамата из астроцитов молекулярного слоя зубчатой фасции гиппокампа крыс увеличивает силу в возбуждающих синапсах между афферентами перфорантного пути и гранулярными клетками. По их предположению в осуществлении этого эффекта участвуют ионотропные NMDA рецепторы, чувствительные к ифенпродилу, содержащие NR2В субъединицы и расположенные во внесинаптической части возбуждающего нервного окончания. В работе приводится данные о взаимном расположении этих рецепторов и глутамат-содержащих микровезикул близлежащего астроцитарного отростка. Этот глиальный регуляторный путь запускается вследствие активации пуринэргических рецепторов на астроцитах, происходящей в результате повышенной нейрональной активности. Приводятся электрофизиологические и ультраструктурные доказательства того, что астроциты контролируют синаптическую активность путем выброса глутамата.

15.03.2010 Глеб Арсеньев

Cerebral Cortex January 2008,18:126--135 M.R.
Burke and G.R.
Barnes Brain and Behavior: A Task-Dependent Eye Movement Study

15.02.2010 Виктория Сидорина

Neuron 51, 509-520, August 17, 2006
Matthew R. Roesch, Adam R. Taylor, and Geoffrey
Schoenbaum Encoding of Time-Discounted Rewards in Orbitofrontal Cortex Is Independent of Value Representation

01.02.2010 Алексей Пискунов

Neuron 65, 40-52, January 14, 2010
Jesse W. Richardson-Jones, Caryne P. Craige, Bruno P. Guiard, Alisson Stephen, Kayla L. Metzger, Hank F. Kung, Alain M. Gardier, Alex Dranovsky, Denis J. David, Sheryl G. Beck, Rene? Hen, and E. David Leonardo
5-HT1A Autoreceptor Levels Determine Vulnerability to Stress and Response to Antidepressants

Большая часть пациентов с депрессией оказывается нечувствительной к первому лечению антидепрессантами. Причины этой резистентности до сих пор не разгаданы. Генетические исследования у человека показали, что полиморфизм в промоторе гена рецептора серотонина подтипа 1А (5-HT1A) связан с повышенным риском возникновения депрессии и сниженной чувствительностью к терапии. Авторы предлагаемой Вашему вниманию работы разработали стратегию манипулирования ауторецепторами 5-HT1A в ядре шва без воздействия на гетерорецепторы этого же подтипа. Это позволило показать, что у трансгенных мышей с измененным уровнем экспрессии рецептора значительно изменен уровень активации ядер шва, но при этом не изменяется ни уровень серотонина в передних отделах мозга, ни тревожность, ни агрессивность. Также оказалось, что снижение уровня экспрессии ауторецептора 5-HT1А до введения антидепрессантов позволяет снять нечувствительность к последним. Эти результаты демонстрируют причинно-следственную взаимосвязь между уровнем ауторецептора серотонина 5-HT1А, устойчивостью к стрессу и чувствительностью к антидепрессантам.

18.01.2010 Дарья Волкова

Nature 462, 915-919 (17 December 2009)
Tonghui Xu, Xinzhu Yu, Perlik A.J., Tobin W.F., Zweig J.A., Tennant K., Jones T. & Yi Zuo
Rapid formation and selective stabilization of synapses for enduring motor memories

Новые двигательные навыки формируются после многократных упражнений. Однако, однажды приобретенные, они сохраняются в течение долгого времени после прекращения обучения. Более ранние исследования показали, что такое обучение повышает эффективность образования синапсов в первичной моторной коре, устойчивость которой связана с хранением навыка. Тем не менее, остается неизвестным как усвоение двигательного навыка влияет на нейрональные связи на уровне единичных синапсов и как структурно организована долговременная память в интактном мозге. Авторы предлагаемой Вашему вниманию работы показали, что приобретение новых навыков приводит к образованию дендритных шипиков у взрослых особей. Полученные результаты показывают, что быстрая синаптическая реорганизация тесно связана с обучением моторным навыкам.

07.10.2009 Николай Асеев

Synapse - and Stimulus-Specific Local Translation During Long-Term Neuronal Plasticity
Science 19 June 2009: Vol. 324. no. 5934, pp. 1536 - 1540
Dan Ohtan Wang, Sang Mok Kim, Yali Zhao, Hongik Hwang, Satoru K. Miura, Wayne S. Sossin, Kelsey C. Martin

Согласно предложенной Хеббом схеме формирования долговременной памяти, при обучении связь между одновременно активированными пре- и постсинаптическими окончаниями усиливается, что приводит к усилению последующих сигналов, приходящих на постсинаптический нейрон по стимулированному пути. Предполагают, что одним из механизмов, лежащих в основе долговременной потенциации является локальная трансляция специфических мРНК в стимулированных синапсах. В предлагаемой Вашему вниманию работе, впервые прямо показана специфическая локальная трансляция в синапсе на клеточной модели обучения (LTF рефлекса сокращения жабры аплизии, выращенные в культуре нейроны рефлекторной дуги). Авторами продемонстрировали, что в активированном синапсе увеличивается локальная трансляция мРНК белка-сенсорина, показали, что данный эффект специфичен и наблюдается только при стимуляции, вызыващей долговременную фасилитацию. Также показано, что для проявления долговременной пластичности в данной модели необходим сформированный химический синапс и вход кальция в постсинаптический нейрон.