если у червяка мозг
Ученые оцифровали мозг червя и загрузили его в робота
Мозг – это не только набор электрических сигналов. Ученые считают, что если мы сможем узнать абсолютно все о том, как он работает, то, по крайней мере в теории, сможем оцифровать чей-нибудь разум, а затем загрузить его в компьютер, тем самым создав фактически бессмертную цифровую личность, как это было, например, показано в фильме «Превосходство» с Джонни Деппом. Звучит фантастически, безусловно, но ученые движутся в этом направлении. Если говорить о мозге человека, то мы даже близко к такому уровню не подобрались, однако некоторые успехи продемонстрировала команда международных ученых, которая оцифровала мозг круглого червя Caenorhabditis elegans.
Ученые очень хорошо изучили крошечную нематоду Caenorhabditis elegans. Нам известны все ее гены, а также особенность ее нервной системы. Поэтому в 2014 году исследователи в рамках проекта OpenWorm смогли составить карту соединений между всеми 302 нейронами червя и на основе полученных данных создать цифровую версию системы его нейронов. Основная задача проекта заключалась в полной репликации Caenorhabditis elegans в виде цифрового организма, однако исследователи решили пойти дальше и не только создали цифровую версию мозга нематоды, но еще и загрузили ее в простого робота, созданного из конструктора Lego.
Этот робот фактически является физическим воплощением червя и имеет все необходимые эквивалентные части тела нематоды: сонарный датчик, который действует в качестве обонятельной системы, и набор моторчиков, которые выполняют функцию моторных нейронов червя, с каждой стороны его тела. Удивительно, но без каких-либо заранее внесенных запрограммированных инструкций оцифрованная версия нейронной системы Caenorhabditis elegans действительно способна управлять роботом.
«Заявляется, что робот способен вести себя аналогично поведению, демонстрируемому живым червем Caenorhabditis elegans. Внешняя стимуляция датчика, симулирующая его орган обоняния, заставляет робота остановиться. Прикосновение к передним и задним сенсорным датчикам, а также стимуляция сенсора, отвечающего за пищевую систему, заставляет его двигаться вперед или назад», — пишет сайт I-Programmer.info.
Тимоти Бусбице, учредитель проекта OpenWorm, в свою очередь, выложил на YouTube видео, в котором показана «жизнедеятельность» Lego-червя. Он двигается вперед-назад, останавливается и снова двигается.
Исследователи отмечают, что цифровая симуляция работы мозга червя неидеальна и в некоторых моментах упрощена. Например, ученым пришлось упростить процесс, выступающий триггером для активации искусственных нейронов. Но факт того, что робот действительно двигается сам по себе, может останавливаться перед препятствием, а затем пятиться назад, используя для этого ничего более, чем просто оцифрованный код, имитирующий работу нейронов мозга червя — выглядит довольно впечатляюще.
Проект OpenWorm продолжает свою работу и является полностью открытым. На его официальном сайте имеются симуляционные модели и визуализация цифровой нематоды. Сейчас исследователи хотят восстановить работу некогда созданного ими iOS-приложения, позволяющего следить за деятельностью цифрового червя (этакий аналог «Тамагочи», только без прямого управления), поэтому ищут людей, готовых им помочь в этом деле.
И все же цифровые черви – это так, забава. Ключевая цель проекта заключается в создании коннектома — описания всех нейронных связей человеческого мозга. В итоге даже если мы не сможем загрузить наши мозги в компьютеры, а всего лишь научимся создавать их симуляционные модели, то даже это внесет существенный вклад в развитие искусственного интеллекта и в целом компьютерных систем.
Биологи обнаружили у червей женский и мужской «мозг»
У нематод нашли половой диморфизм в строении нервной системы и связанные с ним особенности поведения самцов и самок.
Круглые черви-нематоды — обладатели крайне простой нервной системы, состоящей всего из нескольких сотен нейронов. Однако даже в ней отмечены особенности, связанные с гендерным диморфизмом и ответственные за проявление различного, связанного с полом поведения. К такому выводу пришли американские биологи, работа которых опубликована журналом Nature.
Существует большое количество исследований, показывающих, что п оловые различия у людей могут существовать даже на уровне нервной системы. Однако такой диморфизм оказался характерен и для нематод Caenorhabditis elegans, нервная система которых включает всего 302 нейрона. Исследователи из лаборатории профессора Колумбийского университета Оливера Хоберта (Oliver Hobert) обнаружили, что некоторые из этих клеток существуют лишь у самцов или только у самок (у C. elegans самки гермафродитны и способны к самостоятельному сперматогенезу). Различаются и коннектомы — структуры связей нейронов — их нервных систем.
У молодых C. elegans никаких половых различий в нервной системе не наблюдается, они возникают по мере созревания, в процессе синаптического прунинга (pruning) — «удаления» лишних нейронов и связей между ними.
Авторам удалось продемонстрировать, как эти анатомические различия проявляются в поведении C. elegans. В частности, особая группа сенсорных PHB-нейронов у молодых червей реагировала на вкусовые химические сигналы, однако после созревания приобретала половую специализацию, помогая находить самок, готовых к спариванию. У гермафродитных самок PHB-нейроны сохраняли первоначальную «вкусовую» сенсорную функцию.
Используя ГМ-червей, Хоберт с коллегами показали, что искусственное изменение связей таких «половых» нейронов действительно ведёт к соответствующим изменениям в поведении. Кроме того, им удалось идентифицировать гены, факторы транскрипции, регулирующие синаптический прунинг C. elegans и ведущие к развитию у них мужского или женского «мозга».
Многие анатомические особенности головного мозга у мужчин и женщин различаются по ряду деталей, хотя представления о характерном «мужском» или «женском» мозге сегодня подвергаются сомнению. Согласно некоторым данным, в реальности человеческий мозг скорее представляет собой сложную мозаику, сложенную разными чертами, и некоторые из них могут статистически чаще встречаться у представителей того или иного пола.
ВГКБ № 2
БУЗ ВО «Воронежская городская клиническая больница №2 им. К.В. Федяевского»
Черви в мозгу человека: причины появления, методы лечения и профилактики
Большинство считает гельминтозы преимущественно кишечным заболеванием, однако существуют такие виды глистов, которые паразитируют и в других органах человека, даже в мозгу. Черви в мозгу человека наносят всему организму огромный вред, а в особо запущенных случаях даже могут привести к летальному исходу.
Давайте рассмотрим два основных заболевания, обусловленных паразитированием червей в мозгу, которые чаще других встречаются в нашей стране — нейроцистицеркоз и эхинококкоз; разберемся, как черви попадают в голову, как диагностируются эти заболевания, как они лечатся и что можно сделать для их профилактики.
Какие черви живут в мозгу человека
Два вида гельминтов — цистицерки и эхинококки чаще всего вызывают в нашей стране поражение головного мозга. Существуют и другие подвиды, которые могут поразить этот жизненно важный орган, но они в основном встречаются в экзотических странах, и подобное заражение в нашей стране встречается крайне редко.
Цистицерки и эхинококки
Как паразиты попадают в человеческий мозг
Цистицеркоз
Цистицерки — это яйца свиного солитера, которые после попадания в желудочно-кишечный тракт могут внедриться в нервную систему человека. Взрослая особь живет в кишечнике, однако паразит постоянно размножается, выделяя огромное количество яиц.
Они попадают в желудок и кишечник, в желудке под воздействием пищеварительного процесса защитная оболочка яиц растворяется, и в итоге мелкие личинки вместе с кровотоком начинают циркулировать по всему организму.
В редких случаях личинки паразита обосновываются в некоторых других органах, например в скелетных или глазных мышцах, также они могут поражать головной мозг.
Как показала практика, примерно в 6 из 10 случаев, личинки обосновываются именно в голове, а не других органах, здесь они могут существовать до трех десятков лет, вызывая опасное заболевание – нейроцистицеркоз.
Причиной заболевания является Т. Solium (свиной цепень). Источником возбудителя инвазии является больной человек, выделяющий с фекалиями зрелые яйца и членики цепня. Заражение происходит через загрязненные руки, пищу, воду, а также при употреблении свинины, прошедшей недостаточную термическую обработку, например, плохо прожаренных шашлыков.
Свиной цепень
Цистицеркоз развивается в результате попадания в желудок яиц свиного цепня с загрязненными продуктами, через грязные руки, при забрасывании зрелых члеников из кишечника в желудок при рвоте у лиц, зараженных половозрелой формой свиного цепня.
Если человек проглатывает яйцо, в желудке и двенадцатиперстной кишке высвобождаются личинки, которые через стенку кишечника попадают в кровь и распространяются по всему телу. В месте, где личинка крепится (например, в мышцах или в головном мозге человека), она превращается в цистицерк, который созревает в течение 2-3 месяцев и живет на протяжении нескольких лет.
Цистицерк в мозге
Цистицерк представляет собой наполненный прозрачной жидкостью пузырь размером от горошины до грецкого ореха (от 3 до 15 мм в диаметре).
На внутренней поверхности пузыря располагается головка финны — сколекс с крючьями и присосками. В большинстве случаев в головном мозге имеются сотни и тысячи паразитов, однако встречаются и единичные цистицерки.
Они локализуются в мягких мозговых оболочках на основании мозга, в поверхностных отделах коры, в полости желудочков, где они могут свободно плавать.
Погибая, паразит обызвествляется, однако, оставаясь в мозге, поддерживает хронический воспалительный процесс. Продолжительность жизни паразита от 5 до 30 лет.
Эхинококкоз
Эхинококки относятся к ленточным червям, паразитирующим в кишечнике собак, волков, шакалов, реже кошек. Человек является для них промежуточным хозяином на стадии образования личинок. Личинки эхинококков — опасные паразиты человека, вызывающие эхинококкозы. Из-за медленного развития и цикла жизни паразит успевает нанести непоправимый урон внутренним органам, в которых он локализуется.
Заражение происходит перорально. В кишечнике из яйца выходит личинка с шестью подвижными крючьями на заднем конце тела (онкосфера).
С помощью крючьев она проникает через стенку кишечника в кровеносную систему и с кровью заносится в печень или другие органы, в том числе и в головной мозг. Здесь онкосфера развивается в пузырчатую стадию (финну), которая также называется эхинококком.
Эхинококк
Онкосфера, как и цистицерк, образует пузырь, на стенках его возникают вторичные и даже третичные пузыри, на которых формируется множество сколексов. Пузыри эхинококка растут очень медленно и могут достигать размера головы ребенка.
Заразиться эхинококками можно при контактах с овцами и собаками, а также дикими животными; несоблюдении правил личной гигиены, использовании в пищу немытых продуктов питания и грязной воды.
Онкосфера
Симптомы червей в мозгу человека
Симптомы нейроцистицеркоза могут быть самыми разными и зависят от того, где именно локализуются цисты, а также от их количества и стадии развития. Всего принято различать 6 разных форм, имеющих свою симптоматику. В целом клинические признаки заболевания характеризуются:
Помимо токсического и сенсибилизирующего действия ферментов и метаболитов личинок при миграции в дальнейшем важным фактором патогенеза является механическое давление растущего паразита на окружающие ткани, что вызывает сильнейшую головную боль.
Эхинококкоз по своей симптоматике напоминает опухоль с выраженным гипертензионным синдромом. При этом наблюдаются следующие симптомы:
Диагностика
Нейроцистицеркоз – одно из опаснейших заболеваний, в том числе и потому, что он может никак не проявлять себя на протяжении долгого периода. Диагностировать нейроцистицеркоза достаточно сложно, поскольку каждый из симптомов в отдельности не специфичен для нейроцистецеркоза. Следует отличать нейроцистицеркоз от заболеваний, имеющих схожие симптомы: опухоль, эпилепсия, нейросифилис, менингоэнцефалит и других.
При постановке диагноза имеет значение совокупность симптомов: множественность симптоматики в результате множественного поражения мозговых образований, проявление симптомов раздражения, симптомы повышения внутричерепного давления, чередование тяжелого состояния и светлых промежутков с отсутствием каких-либо признаков цистицеркоза. Подтверждают диагноз инструментальные и лабораторные методы исследования
Основной метод диагностики – это анализ крови на эозинофилы. Именно повышенный уровень этих клеток в крови позволяет заподозрить наличие паразитов. Затем делается анализ ликворной жидкости, в которой можно найти антитела, и рентгенограмма головы — здесь можно рассмотреть кальцификаты. Более подробно картину заболевания покажут КТ или МРТ, а также рентгенографические показатели.
Информативно исследование спинальной жидкости. Для этого проводится спинномозговая пункция. В спинномозговой жидкости выявляется увеличение содержания лимфоцитов и эозинофилов, содержания белка. В редких случаях удаётся обнаружить части сколекса, капсулы цистицерка. Пункция проводится только врачом, как правило, анестезиологом в условиях стационара в асептических условиях.
Проводится РСК крови или цереброспинальной жидкости с применением специфического антигена цистицеркоза. Реакция Ланге имеет паралитический характер.
На КТ и МРТ мозга определяются в разном количестве мелкие образования, которые имеют плотные контуры.
При эхинококкозе своевременная постановка диагноза имеет решающее значение. Медлительность в таких ситуациях может стоить человеку жизни, так как кисты эхинококкоза могут быстро перерастать в опухоли. Нарастание кист происходит достаточно быстро, провоцируя патологические и механические повреждения.
Методы диагностики при эхинококкозе:
В большинстве случаев эхинококкоз диагностируют совершенно случайно при прохождении обследования по совсем другому поводу, и немедленное начало лечения дает надежду на благоприятный исход.
Лечение
Нейроцистицеркоз может длиться годами в стертой форме, ничем себя не выдавая. После уточнения диагноза только врач-паразитолог или инфекционист может назначить курс дегельминтизации.
Лечение нейроцистицеркоза проводится медикаментозно и хирургически. Оно должно быть индивидуальным и подбираться исходя из локализации и количества цистицерков, а также особенностей иммунного ответа хозяина.
Медикаментозная терапия заключается в использовании антипаразитарных препаратов, к которым относятся Немозол, Азинокс, Цестокс, Паразиквантел, Саноксал, Албендазол. Их действие направлено на то, чтобы уничтожить паразитов. Однако продукты их распада оказывают токсическое воздействие на окружающую мозговую ткань.
После применения этих лекарств возможно усиление симптоматики. Поэтому к лечению добавляются противовоспалительные препараты, а при необходимости и гормональные препараты. Проводится противоотечная терапия. Если нужно, то назначаются противорвотные препараты, обезболивающие.
Если имеют место одиночные кисты, а также если цистицерки находятся в IV желудочке, либо в относительно легкодоступных оперативно областях коры полушарий мозга, то выполняет оперативное вмешательство с целью их удаления. Это вмешательство иногда может привести к выздоровлению. При многочисленных кистах такое удаление невозможно, и прогноз для жизни очень неблагоприятный.
Но чаще удалить все цистицерка не представляется возможным. Некоторые и вовсе могут остаться незамеченными. Поэтому хирургическое лечение дополняют медикаментозными антигельминтными препаратами.
При эхинококкозе основным методом лечения является хирургическое удаление эхинококковой кисты с последующим проведением противопаразитарной терапии.
В настоящее время стандартом нейрохирургии эхинококкоза головного мозга является методика микрохирургической препаровки и удаления кист с неповрежденной капсулой, поскольку при разрыве кисты происходит обсеменение окружающих тканей протосколексами паразита, зачастую развивается анафилактический шок. При локализации кист в функционально значимых зонах мозга обязательно использование интраоперационного нейрофизиологического мониторинга.
При проведении консервативной терапии наиболее эффективным и общепринятым препаратом считается альбендазол (андазол, эсказол, немозол, зентель), необратимо нарушающий утилизацию глюкозы паразитами, что приводит к их гибели.
Раньше химиотерапия использовалась для лечения неоперабельных пациентов, в настоящее время показания к ней расширены.
Профилактика
Самыми простыми мерами профилактики как нейроцистицеркоза, так и эхинококкоза являются:
Цифровую модель мозга червя-нематоды загрузили в робота из Lego
Моделирование работы мозга человека — задача, выполнить которую ученые смогут только в отдаленном будушем (если вообще смогут). Отобразить в цифровой модели все эти миллиарды соединений между нейронами, а также смоделировать обмен информацией пока никому не под силу.
Но это касается мозга человека. А вот упрощенную модель мозга простейшего червя-нематоды уже создали. На Гиках уже публиковалась статья о проекте OpenWorm, участники которого стараются создать цифровую модель червя, как мозг, так и все тело.
Дело в том, что нематода — очень простой организм, состоящий всего из 900 с лишним клеток. Нервная система червя состоит из 302 нейронов. Взаимодействие между отдельными клетками и системами давно описано, поэтому создать цифровую копию относительно несложно (по сравнению со сложностью моделирования в цифре более сложных организмов).
Как бы там ни было, ученым все же удалось описать работу и связи между всеми 302 нейронами мозга червя, а также симулировать работу мозга в цифровой модели. Цифровую модель ученые поместили в робота из Lego Mindstorms EV3 (обзор его на Гиках), все элементы которого имеют свои аналоги в теле реального червя. Так, сонар здесь заменил нос червя, а сервоприводы — двигательные нейроны в каждой части тела червя.
Удивительно, но без всяких дополнительных инструкций робот смог самостоятельно передвигаться, причем поведенческие паттерны робота схожи с аналогичными паттернами обычного червя. Так, активизация «пищевого сенсора» заставила робота двигаться вперед, а прикосновение к переднему или заднему сенсору приводило к движению робота вперед или назад.
Стоит отметить, что симуляция мозга все же не является полной — ученые использовали некоторые упрощения и приближения для запуска цифровой копии в обозримое время. Но фактом является то, что даже такая, упрощенная копия, смогла защитить робота от столкновения с препятствиями (без дополнительных инструкций в программе). Кроме того, робот смог самостоятельно выбирать направление движения, что также можно назвать значительным достижением.
Четыре паразитных червя, которые охотятся на ваш мозг
В прошлом месяце двое детей в возрасте 12 лет были госпитализированы с диагнозом «поедающая мозг амеба» — крайне редкая инфекция, встречающаяся в теплой озерной и речной воде. Naegleria fowleri попадет в организм человека через нос, затем добравшись до мозга, начинает пожирать его ткань.
В США большинство случаев заражения (а их всего 32) были зарегистрированы в период с 2001 по 2010 годы на юге страны, сообщает новостное агентство CNN. Последний случай произошел 3 августа. Жертвой паразита стал школьник по имени Закари Рейна.
Хотелось бы, чтобы пожирающие человеческий мозг паразиты жили только в научно-фантастических фильмах, но Naegleria fowleri, как оказывается, не единственный микроорганизм, который при удобном случае проникает внутрь человеческой черепной коробки. Хотите познакомиться с еще несколькими такими паразитами? Тогда вперед. Слабонервным не читать.
Не ешьте плохо прожаренное мясо — возможно, в нем затаился страшный червь Taenia solium
Этот вид ленточного червя распространен в Африке, Азии и Латинской Америке. Паразит может жить в кишечнике человека-хозяина, размножаться и выходить с испражнениями. В организм человека вооруженный цепень попадает при употреблении зараженной свинины.
Без ума от «котэ»? Токсоплазма их любит не меньше вас
Простейший одноклеточный паразит Toxoplasma gondii отлично чувствует себя в кишечнике у представителей кошачьих. Паразит прекрасно манипулирует своей жертвой. Например, инфицированная крыса меняет свое поведение. Она начинает искать места кошачьих испражнений, подвергая себя опасности быть съеденной. Токсоплазме как раз это и нужно. Таким способом паразит сможет вернуться «домой».
К сожалению, Toxoplasma gondii не менее опасна для человека. По статистике, в США токсоплазмой заражается каждый четвертый взрослый. Однако мало кто замечает у себя заболевание, поскольку в большинстве случаев оно протекает в скрытой форме. Предположительно, этим паразитом заражено около 65 процентов населения Земли.
Медики предупреждают, что у зараженных токсоплазмой людей замедляется реакция, что вдвое повышает риск попасть в дорожно-транспортное происшествие. Также обнаружено особое влияние паразита на женщин. Среди зараженных особ женского пола наблюдалось умышленное причинение себе телесных повреждений, говорится в медицинском журнале JAMA Psychiatry. Острая форма токсоплазмоза поражает иммунную систему и головной мозг, что может вызвать шизофрению.
Боитесь смотреть друг другу в глаза? Значит на это есть причина
Остерегайтесь нитеобразного червя Loa loa, который также известен как «глазной червь». Паразит распространен в Западной и Центральной Африке. Может мигрировать в организме человека в течение 10-15 лет. Заражение происходит при укусе мух, обитающих в тропических лесах и болотах.
Мигрирующий по тканям червь может вызывать зуд, воспаление, поражать нервную систему и сетчатку глаза. Живые личинки могут проникать между оболочками головного мозга и вызывать менингит. Как бы парадоксально это ни звучало, лечение заболевания с помощью медицинских препаратов может навредить организму, в котором скопилось большое количество личинок. Мертвые черви могут блокировать капилляры и вызывать заболевание головного мозга, которое сопровождается когнитивными нарушениями, проблемами с памятью, изменением поведения и другими симптомами.
Берегите себя и не забывайте хорошенько мыть руки перед едой. Приятного вам!