Aptiktas pagrindinis neuronas, valdantis kirminų judėjimą, svarbus gydant žmones
Paskutinį kartą peržiūrėta: 14.06.2024
Visas „iLive“ turinys yra peržiūrėtas medicinoje arba tikrinamas, kad būtų užtikrintas kuo didesnis faktinis tikslumas.
Mes turime griežtas įsigijimo gaires ir susiejamos tik su geros reputacijos žiniasklaidos svetainėmis, akademinių tyrimų institucijomis ir, jei įmanoma, medicininiu požiūriu peržiūrimais tyrimais. Atkreipkite dėmesį, kad skliausteliuose ([1], [2] ir tt) esantys numeriai yra paspaudžiami nuorodos į šias studijas.
Jei manote, kad bet koks mūsų turinys yra netikslus, pasenęs arba kitaip abejotinas, pasirinkite jį ir paspauskite Ctrl + Enter.
Sinajaus sveikatos ir Toronto universiteto mokslininkai aptiko mažos apvaliosios kirmėlės C. Elegans nervų sistemos mechanizmą, kuris gali turėti reikšmingos įtakos žmonių ligų gydymui ir robotikos plėtrai.
Tyrimas, kuriam vadovavo Mei Zhen ir jos kolegos iš Lunenfeld-Tanenbaum tyrimų instituto, buvo paskelbtas Science Advances ir atskleidžia pagrindinį konkretaus neurono, vadinamo neuronu, vaidmenį. AVA, kontroliuojanti kirmino gebėjimą perjungti judėjimą pirmyn ir atgal.
Sliekams nepaprastai svarbu šliaužti link maisto šaltinių ir greitai pasitraukti nuo pavojaus. Toks elgesys, kai du veiksmai vienas kitą paneigia, būdingas daugeliui gyvūnų, įskaitant žmones, kurie negali sėdėti ir bėgti vienu metu.
Mokslininkai jau seniai tikėjo, kad kirminų judėjimas kontroliuojamas paprastais abipusiais dviejų neuronų – AVA ir AVB – veiksmais. Manoma, kad pirmasis skatina judėjimą atgal, o antrasis – judėjimą į priekį, kiekvienas slopina kitą, kad kontroliuotų judėjimo kryptį.
Tačiau nauji Zhen komandos duomenys ginčija šią sąvoką, atskleidžiant sudėtingesnę sąveiką, kai AVA neuronas atlieka dvigubą vaidmenį. Jis ne tik iš karto sustabdo judėjimą į priekį slopindamas AVB, bet ir palaiko ilgalaikę AVB stimuliaciją, kad užtikrintų sklandų perėjimą atgal prie judėjimo į priekį.
Šis atradimas pabrėžia AVA neurono gebėjimą tiksliai valdyti judėjimą skirtingais mechanizmais, atsižvelgiant į skirtingus signalus ir skirtingą laiko skalę.
"Inžineriniu požiūriu tai labai ekonomiškas dizainas", - sako Zhenas, Toronto universiteto Temerty medicinos fakulteto molekulinės genetikos profesorius. "Stiprus ir nuolatinis grįžtamojo ryšio grandinės slopinimas leidžia gyvūnams reaguoti į nepalankias sąlygas ir pabėgti. Tuo pačiu metu valdymo neuronas nuolat tiekia dujas į priekinę grandinę, kad galėtų judėti į saugias vietas."
Jun Meng, buvęs Zhen laboratorijos doktorantas, vadovavęs tyrimui, teigė, kad norint suprasti, kaip gyvūnai juda, taip pat tiriant neurologinius sutrikimus, labai svarbu suprasti, kaip gyvūnai pereina iš vienos priešingos motorinės būsenos. p>
Dominuojančio AVA neurono vaidmens atradimas suteikia naujų įžvalgų apie nervų grandines, kurias mokslininkai tiria nuo pat šiuolaikinės genetikos atsiradimo daugiau nei prieš pusę amžiaus. Zhen laboratorija sėkmingai panaudojo pažangias technologijas, kad tiksliai moduliuotų atskirų neuronų veiklą ir įrašytų duomenis iš judančių gyvų kirminų.
Zhenas, taip pat Toronto universiteto Menų ir mokslų fakulteto ląstelių ir sistemų biologijos profesorius, pabrėžia tarpdisciplininio bendradarbiavimo svarbą atliekant šį tyrimą. Mengas atliko pagrindinius eksperimentus, o neuronų elektrinius įrašus atliko mokslų daktaras Bing Yu, Kinijos Huazhongo mokslo ir technologijos universiteto Shanban Gao laboratorijos studentas.
Tosifas Ahmedas, buvęs Dženo laboratorijos doktorantas, o dabar HHMI Janelia tyrimų miestelio JAV teorinis bendradarbis, vadovavo matematiniam modeliavimui, kuris buvo svarbus hipotezėms tikrinti ir naujų žinių generavimui.
AVA ir AVB turi skirtingus membranos potencialo diapazonus ir dinamiką. Šaltinis: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0002
Tyrimo rezultatai pateikia supaprastintą modelį, skirtą tirti, kaip neuronai gali organizuoti kelis vaidmenis judesių valdyme – koncepciją, kurią galima pritaikyti žmogaus neurologinėms būklei.
Pavyzdžiui, dvigubas AVA vaidmuo priklauso nuo jos elektrinio potencialo, kurį reguliuoja jonų kanalai jos paviršiuje. Zhen jau tiria, kaip panašūs mechanizmai gali būti susiję su reta liga, vadinama CLIFAHDD sindromu, kurią sukelia panašių jonų kanalų mutacijos. Naujos išvados taip pat galėtų padėti kurti labiau prisitaikančias ir efektyvesnes robotų sistemas, galinčias atlikti sudėtingus judesius.
"Nuo šiuolaikinio mokslo ištakų iki pažangiausių šiandieninių tyrimų, modelių organizmai, tokie kaip C. Elegans, atlieka svarbų vaidmenį atskleidžiant mūsų biologinių sistemų sudėtingumą", - sakė Anne-Claude Gingras, Lunenfeld-Tanenbaum tyrimų instituto direktorius. Ir viceprezidentas pagal Sinai Health tyrimus. „Šis tyrimas yra puikus pavyzdys, kaip galime mokytis iš paprastų gyvūnų ir pritaikyti šias žinias tobulinant mediciną ir technologijas.“