Що робить нас людьми? Угорські пригоди в корі головного мозку людини та ссавців
Габор Тамас, дійсний член Угорської академії наук
8 вересня 2020 р.
Штаб Угорської академії наук, Великий зал

книга

Дослідження механізмів, що лежать в основі унікальних можливостей кори головного мозку людини, є однією з найбільших проблем у нейронауці. У своїх експериментах ми розкрили ряд механізмів, що дозволяють диференціювати людей на рівні клітинної та нейронної мереж у препаратах зрізів мозку, і порівняно з моделями тварин, нові типи клітин людини можуть збагатити нашу кору головного мозку. Ми припускаємо, що вбудовування нових типів нейрональних клітин людини в еволюційно збережені елементи нейронної мережі, а також спеціалізовані людиною синаптичні та клітинні властивості нейронних типів, що зустрічаються в інших видів, можуть призвести до значної функціональної трансформації мозкового кровообігу людини кора. Нещодавно виявлені типи нейронів людини у швидкій нейронній функції, що точно відповідає простору та часу, такі як клітини шипшини, налаштовані на такі частоти, можуть також брати участь у поширенні класичних механізмів, відомих з інших видів. Для функціональних досліджень включення нових елементів у нейронні мережі ми розробили унікальні методи вивчення функції кори головного мозку з недоступною раніше роздільною здатністю, особливо щодо різких хвиль, вбудованих у веретена сну, та коркового синтезу інсуліну, який спостерігається нашими дослідницька група.

Мережеве навчання та механізми прийняття рішень
Петер Чермелі, дійсний член Угорської академії наук
11 лютого 2020 р.
Штаб Угорської академії наук, бальна зала

Короткий зміст вистави з фотогалереєю та відео доступне тут .

З береговими птахами по всьому світу: поведінка, еволюція та збереження
Презентація Тамаша Секелі, зовнішнього члена Угорської академії наук
10 грудня 2019 р.
Штаб Угорської академії наук, читальний зал

Розуміння еволюції репродуктивних систем (вибір партнера, стосунки та догляд за потомством) є одним із основних питань поведінкової екології. У своєму виступі на кафедрі я підсумував важливіші результати своєї робочої групи. Ми зосередили своє дослідження на репродуктивній поведінці берегових птахів (лілій, берегових птахів та їх родичів), оскільки ця група демонструє різноманітні системи спарювання та типи догляду за потомством.

У перші кілька років наших досліджень ми виявили дві захоплюючі моделі. З одного боку, ми показали, що догляд за потомством Székely lile Charadrius alexandrinus - який був широко поширеним прибережним птахом в Угорщині до 1990-х років - різнився в межах певної популяції, оскільки в деяких сім'ях батьки-жінки залишають, а в інших - чоловіки батько залишає сім'ю. і часто створює сім'ю з новою парою. З іншого боку, ми також показали, що осока Секелі гніздиться у віддалених районах протягом одного сезону гніздування - зрідка в районах на відстані до 150 км. З цих двох результатів ми взяли участь у 4 основних напрямках дослідження: формування видів, еволюція конфліктів та співпраці, демографічні співвідношення статей та охорона природи.

Наші дослідження дали ряд передових публікацій. Два з цих результатів будуть виділені тут. (1) Ми показали, що співвідношення статей близькоспоріднених лілій (Charadrius spp) різне: є види, в яких більше самців, ніж самок, тоді як самки переважають в інших лілій. Ми також показали, що статеві відмінності пов'язані з репродуктивною поведінкою та поведінкою потомства, оскільки у видів, де самець має надлишкову вагу, самці, як правило, доглядають за пташенятами, а самки спаровуються з більшою кількістю чоловіків, тоді як у популяціях жінок із надмірною вагою жінки зазвичай спаровуються пташенята та самці спаровуються з кількома самками. (2) Наші польові дослідження показали, що багато видів берегових птахів перебувають під загрозою зникнення, однією з причин яких є збільшення частоти хижацтва гнізд. У глобальному проекті ми також показали, що збільшення хижацтва гнізд є найбільш значним для арктичних берегових птахів. На жаль, ці зміни показують, що із зміною клімату та посиленням антропогенного впливу репродуктивний успіх птахів, що гніздяться на землі (таких як берегові птахи), знижується, що загрожує виживанню виду.

Підсумовуючи вищезазначене, розуміння соціальних форм поведінки, таких як репродуктивні системи, вимагає синтезу досліджень. Наше дослідження не лише дало результати сезонних досліджень із використанням сучасної польової біології, генетики, біоінформатики, еволюційної екології та філогенетичних методів, а й сприяло захисту природних популяцій тварин.

Короткий зміст вистави з фотогалереєю та відео доступні тут .

Позаклітинні везикули, нові учасники міжклітинного спілкування
Лекція редактора Ірена Бузаша, члена-кореспондента Угорської академії наук
12 листопада 2019 р.
Штаб Угорської академії наук, Великий зал

Короткий зміст вистави з фотогалереєю та відео доступне тут .

Від аналізу шаблонів до розуміння процесів
Джудіт Падішак, член-кореспондент Угорської академії наук, виголосила основну промову
8 жовтня 2019 р.
Штаб Угорської академії наук, Великий зал

На кількох прикладах лекція показала, що фізичні характеристики водного об’єкта відіграють фундаментальну роль у формуванні моделей:

У озері Балатон після штормів (як «порушення») дрібні швидкозростаючі (r-стратег) водорості розмножуються більшою мірою, а в тихі періоди вони поступаються місцем більшим, повільнішим (K-стратегам). Ця закономірність узгоджується з «Гіпотезою про середнє порушення» для тропічних лісів та коралових рифів. Дослідження фітопланктону дозволяють зробити загальний висновок, що порушення, що ведуть до максимального композиційного різноманіття, відбуваються кожні 3-4 покоління.

Фітопланктон Ферто бідний на види, в ньому переважають великі діатомові водорості. Це озеро розташоване у вітровому руслі між Альпами та Карпатами, воно часто і швидко змішується, що робить його воду хмарною. Часте збудження Ці погано плавучі водорості регулярно перемішуються у верхній освітленій частині води, де можливий фотосинтез, і завдяки швидкому просіданню вміст поживних речовин в осаді можна ефективно використовувати. Великі розміри дозволяють поховати їх дуже дрібними неорганічними частинками, які осідають.

У тропічному шаруватому глибокому озері (озеро Дом Гельвеція, Бразилія) домінування деревію підтримується подібним механізмом. Хомути також не здатні активно регулювати поплавок і швидко спускаються. З кліматичних причин ці озера залягають на повній ранній епілімнічній глибині при конвекційному потоці щоранку на світанку, тим самим припиняючи водорості, що накопичуються в більш щільній, багатій на поживні речовини воді металимніона перед ним.

Мюґельзее в Берліні - це сильно "плавне" озеро. В основному, влітку визначається, що діатомові водорості або ціанобактерії домінують у кількості водообміну в ставку: якщо прибл. Менше 45 днів, то діатомові водорості, якщо довше, то ціанокактерії.

Описані вище закономірності та процеси, разом із кількома подібними міжнародними дослідженнями, привели до усвідомлення того, що види фітопланктону не мають екологічного щастя групуватись за екологічною асоціацією, а за своїми функціональними характеристиками. На цю потребу також свідчить той факт, що між 2002 і 2010 роками було створено три такі різні системи з точки зору їх теоретичного досвіду. Функціональні групи складаються з видів, характеристики яких відповідають певному типу середовища існування і аналогічно реагують на зміни в окремих характеристиках середовища існування, позитивно чи негативно. Цей підхід дозволив нам розробити захід, який підходить для оцінки екологічного стану на основі фітопланктону відповідно до критеріїв Рамкової директиви про води. Це єдиний метод, який при правильній калібруванні не залежить від клімату, екорегіону та визначальної змінної (наприклад, кінетичної характеристики, солоності, навантаження поживними речовинами, вмісту гумусу тощо), що призвело до його широкого використання. Тематичні дослідження представили оцінку еталонного стану озера Балатон, оцінку екологічного стану 78 озер Болгарії та виявлення антропогенного впливу на Луару.

Інвазивна тропічна ціанобактерія, Cylindrospermopsis raciborskii (в даний час відома як Raphidiopsis raciborskii), з’явилася на озері Балатон в 1978 році, викликаючи цвітіння води по всьому озеру в 1982, 1992 і 1994 роках. Флористичні дані, зібрані з усього світу, показали, що його вторгнення на всю Землю відбулося протягом півтора століття. Виходячи з екологічних, дисперсійних та екофізіологічних характеристик виду, можна було б припустити, що його еволюційний центр розташований у металіметичному або напівгіполімнічному шарі глибоких тропічних озер, з якого він також був знайдений шляхом цілеспрямованого відбору проб. Австралійські біллабонги (стояча вода, що залишається після осідання річок) можуть бути використані як вторинний центр еволюції, пояснюючи їх толерантність до солі та розпорошення. Все це було підтверджено подальшими молекулярно-генетичними дослідженнями.

Решта основної доповіді представила перспективи застосування нових методів (молекулярна генетика, «оміка», ГІС, он-лайн методи вимірювань, статистичні методи), які нещодавно з’явились у екології фітопланктону. Було виявлено, що бактеріальні спільноти, пов’язані з ціанобактеріями Microcystis, що спричиняють цвітіння води з різних континентів, таксономічно різні, але їх функціональна схожість значна і не залежить від географічної відстані. Використовуючи статистичний метод, взятий з економіки, т. Зв ми вивчили фон евтрофікації озера Стехлін, ймовірний механізм затримки між ефектом та системною реакцією, шляхом причинного аналізу. Це дослідження є унікальним прикладом дослідження системної пам’яті.

Короткий зміст вистави з фотогалереєю та відео доступне тут .

Похвала за таламус і різноманітність
Лекція Ласло Ашаді, члена-кореспондента Угорської академії наук
10 вересня 2019 р.
Штаб Угорської академії наук, читальний зал

На рівні біологічної організації явище можна спостерігати від обмінних процесів до екосистем. Різноманітність, безумовно, значно збільшить пристосованість живих організмів до швидко мінливих умов навколишнього середовища.

Різноманітність нервової системи найлегше досягається завдяки різноманітності нейронів. Нервові клітини складають лише 0,3% усього людського тіла, проте ці 0,3% складаються з набагато більше типів клітин, ніж решта 99,7%. Десятки різних типів клітин можуть виникати навіть в межах нервової системи, анатомічно та функціонально. Ці клітини утворюють надзвичайно різноманітні стосунки між собою, і це різноманіття є основою для складних нервових функцій. Однак таламус із заголовка є винятком. Наскільки нам відомо, таламус складається із свого роду нервової клітини, яка не контактує між собою.

Таламус є «винаходом» нервової системи хребетних. Він розвивався разом з корою головного мозку, відповідальним за найвищі функції нервової системи. Під час організації більша частина інформації про навколишнє середовище та внутрішній стан організму надходила до кори головного мозку через таламус. Кора головного мозку без таламуса відрізана від зовнішнього світу. На додаток до вхідної функції, нормальне функціонування кори головного мозку вимагає постійного діалогу з таламусом та зворотного зв'язку через таламус про вплив кори головного мозку на ділянки, розташовані під корою. Як можна виконувати цю складну роль з одним нейроном?

На підставі результатів Науково-дослідної групи Таламуса в Інституті експериментальної медицини (Інститут досконалості Угорської академії наук), яку очолює Ласло Ассаді, можна стверджувати, що різноманітність таламуса полягає в різноманітності вхідних матеріалів. Ця різноманітність реалізується щонайменше у трьох вимірах. По-перше, відносно кори головного мозку таламус отримує надходження з надзвичайно різноманітних областей мозку. По-друге, ці різноманітні вхідні дані морфологічно та функціонально утворюють різноманітні збудливі та гальмівні нервові закінчення. По-третє, нервові закінчення різного походження та типу можуть поєднуватися в області таламуса різними способами. При такому розташуванні мозаїчна композиція реалізується в таламусі унікальним чином у нервовій системі, в якій прилеглі таламічні ділянки (або навіть клітини) характеризуються різними принципами зв’язку. У більшості областей нервової системи т. Зв ми знаходимо модульне розташування, де задана структура зв'язку (незалежно від того, наскільки складною) повторюється в області мозку.

Виходячи з них, можна зробити висновок, що таламус виконує майже всі складні функції нервової системи шляхом зважування та комбінування інформації з різних областей нервової системи відповідно до даної функції перед передачею в кору головного мозку. І один нейрон дозволяє рівномірно регулювати систему залежно від внутрішнього стану, який регулює таламічну інтеграцію та передачу інформації відповідно до цього стану (наприклад, сон, неспання, увага, тривога, задоволення тощо).

Незважаючи на свої складні функції, таламус є дуже маловідомою територією. Наприклад, нещодавні результати свідчать про те, що різні типи клітин можуть також зустрічатися в таламічній області. Однією з основних функцій типу клітини, що характеризується унікальними властивостями введення та виведення, описаними Ласло Ассаді та ін., Є передача сигналів пробудження стовбура мозку та гіпоталамусу на весь передній мозок.

Дослідники сподіваються, що розуміння функції таламуса додає новий вимір у розумінні функції кори і, в той же час, відкриває можливість неврологічних захворювань, що вражають таламокортикальну систему, що серйозно впливає на функціонування сучасного суспільства (наприклад, порушення сну, шизофренія, хвороба Паркінсона, аутизм, хронічний біль, сплутаність свідомості) на основі нових методів.

Короткий зміст вистави з фотогалереєю та відео доступні тут.