May 17th, 2015

Visualization of neuronal activity in intact freely moving animals

Сейчас fMRI сканеры становятся мощнее по магнитному полю, что уменьшает размер воксела (т.е. объемного пиксела). Это позволило в последние года делать сканирование мозга у небольших животных. Но всё равно, нужно, к примеру, голубей, обучать сидеть спокойно и не дергаться, даже если голова зафиксирована.

Но вообще-то очень часто лучше изучать активность мозга у свободно двигающихся животных. Сейчас все эти программы по нейронаукам, запущенные в Европе и США, будут биться над задачами разработки разных методов визуализации мозга. Чем интакнее и неинвазивнее, тем лучше.

Вот какая пришла безумная идея. А что если вводить в кровь антитела к IEG со слабыми (не несущими в таких дозах вред) радиоактивными метками. По мере активности нейронов и накопления в них того же egr1 (zenk) - один из самых широко используемых маркеров нейрональной активности - или каких-то цитоплазматических маркеров активности (доставлять в ядро не нужно), антитела будут накапливаться в активных клетках, а в других не будут накапливаться. Далее нужно триангулировать источники радиоактивности array из нескольких датчиков радиоктивности, расположенными рядом с животным по разными углами. Рядом, но всё же на неком расстоянии, так что животное может свободно двигаться к неком объеме. До опыта можно сделать CT для точной 3D карты мозга конкретного животного, что облегчит привязку источника радиоактивности и области мозга. Можно сделать и более сложный механизм доставки, так что будут двойные конструкции (антитела к конкретной популяции нейронов, которые доставляют вторую конструкцию внутрь клетки, которая уже присоединяется или нет к IEG).

Понятно, что это очень сложно, но думаю в этом направлении люди тоже думают.

Можно конечно оптогенетикой подойти (трансгенные животные с вставленными генами, вызывающими свечение активных нейронов). Но для этого нужны прозрачные животные или специальные технологии опрозрачивания ранее непрозрачных тканей (кстати, это наверное возможно). Пока для птиц и млеков это сложно или невозможно, зато подходит ко многим беспозвоночным. Проблема - еще нет методов и большого развитого рынка трансгенных животных любых модельных видов (трансгенных птиц только начинают происводить), вне типичных крыс, мышей и дрозофилл (но в этих направлениях двигаются тоже).

Еще сейчас много работ появляется с two photon microscopy (технология, позволяющая смотреть достаточно далеко вглубь ткани). В сочетании с Ca-imaging дает возможность смотреть активность в куске мозга у поверхности, ничего не втякая и не разрушая, разве что нужно оголять этот кусочек мозга). Но опять же нужно животное фиксировать (делаю virtual maze для мышей и крыс, а также дрозофилл, к примеру).

Небольшое видео, демонстрирующее метод (всполохи света - это флуоресценция, вызванная изменением концентрации Ca внутри нейрона)


Лекция на тему метода. Если нет времени, см. 5-8 мин для одного примера.


А вот просто красивое видео, визуализирующее нейрональную структуру мозга в 3D. Это кстати иллюстрация вот к этой статье Chung et al. 2013 про технологию CLARITY. По сути, просто удаление миелинизированных оболочек нейронов из всего мозга, что делает его прозрачным, и при этом сохраняя структуру всех сетей. Кстати, эта технология вполне может применяться вместо привычного tracing для визуализации circuitry определенных сенсорных систем, т.к. делать трейсинг очень сложно и требует расхода многих животных, т.к. нужно много попыток попасть полу-вслепую в нужный кусочек мозга и инъецировать трейсер.

FSOL

На Кольте вспоминают зарождение и расцвет экспериментально-медитативной музыки chill out в начале 1990-х. Вообще, 1990-е были расцетом музыкальных экспериментов, при смешении новых компьютерных технологий и разных музыкальных стилей. Помню, как я для себя уже в конце 1990-х гг. (кажется из программы на радио) открыл тех же самых Future Sound of London (FSOL), о которых они тоже говорят в рамках 10 знакомых альбомов этого жанра. Это просто фиерия звукового эксперимента. Сказка, сотканная из звуков.

FSOL - дуэт парней из Манчестера (Garry Cobain and Brian Dougans). Просто кусочек из альбома Lifeforms (1994). для ощущения. Это такая вдумчивая фоновая музыка.

Очень интересные выводы о паттернах (письменной) коммуникации

сделали на основе анализа 16 млдр. анонимизированных сообщений, предоставленных Yahoo социологам.

Ответы на письма, присланные в выходные, особенно короткие. Мало толку рассчитывать на быструю реакцию утром в будни — адресат справедливо считает, что у него целый день впереди. Скорость ответа сильно зависит от возраста адресата: если подростки откликаются на половину писем за 13 минут с момента отправки, то у 36—50-летних на это уходит по 24 минуты.

При этом наиболее вероятное время ответа — всего 2 минуты. А самая популярная длина письма — всего 5 слов.

Доля неотвеченных писем зависит от загруженности человека — это вроде бы ясно и так, без подсчетов, но цифры говорят, что манера общения меняется очень резко. Кто получает больше 100 писем в день, тот отвечает в среднем на каждое двадцатое (5 процентов). А те, кому объемы переписки не давят на психику, — на каждое четвертое (25 процентов). Если ограничить выборку только письмами, которые шлют друг другу реальные люди (а не спамеры и не роботы разных полезных сервисов), результат выйдет похожим.

Выводы можно было бы переформатировать в список полезных советов. Не пишите по выходным, глубокой ночью и по утрам. Специально ориентируйтесь на время, когда ваш адресат не у компьютера (а разгуливает со смартфоном в кармане), если ответ требуется быстрый и короткий. Избегайте вложенных файлов, когда хотите быстрого ответа (на половину писем без вложений отвечают быстрее чем за 32 минуты, а для писем с вложениями этот показатель почти вдвое больше — 56 минут). Наконец, не тяните с письмом больше суток: в течение суток отвечают на 90 писем из 100, а оказаться среди 10 оставшихся невезучих процентов мало кому приятно.

Интернет 90-х пытался выработать такой свод правил приличия, «нетикет», сетевой этикет, где электронной почте уделялось особое, почетное место. Нетикет предписывал новичкам нормы поведения в сети — предполагая неявно, что так уже ведут себя все, кто в интернете давно. И только анализ «больших данных» много лет спустя выявил, что же на самом деле норма.

Но выясняется, что и без жестких универсальных правил мы в целом справляемся. Мозг на автомате принимает в расчет представления собеседника о правилах приличия в электронной переписке. «Большие данные» показывают нашу способность бессознательно подстраиваться под адресата. Мы начинаем копировать его паузы между письмами и даже его стиль. Если собеседник отвечает быстро, то и мы стараемся держать тот же темп — хотя получается это, как правило, только до середины цепочки. Если он редко употребляет «я» — наши ответы становятся более безличными. То же самое происходит со вспомогательными глаголами, артиклями (анализ касался английских текстов) и другими маркерами стиля.

Скорее всего, это верно не только для электронной переписки, но и для любых форм общения между людьми — от разговоров в курилке до заседаний советов директоров. Просто это общение намного сложнее анализировать, поскольку оно практически не оставляет следов. Тем более в таких количествах, чтобы можно было делать статистически достоверные выводы. С электронной почтой все намного проще.

Авторы тем не менее подчеркивают, что даже электронные письма никто раньше не анализировал в таких масштабах. Мешает обычно забота о тайне переписки. Единственное известное исключение — массив из 1,6 миллиона писем, связанных с банкротством компании Enron, которые разместили в открытом доступе еще в 2003 году. Власти США сочли скандал, связанный с мошеннической схемой, достаточно резонансным для рассекречивания внутренней переписки компании — и сделали тем самым настоящий подарок ученым, специализирующимся на «больших данных». Письмам Enronпосвящено уже несколько десятков научных статей по теории коммуникации. В частности, они помогли создать алгоритмы умной сортировки вроде тех, которые использует GMail, чтобы разложить письма по папкам или пометить их как «важные».