Naujos publikacijos
Atrastas pagrindinis kirminų judėjimą kontroliuojantis neuronas, svarbus gydant žmones
Paskutinį kartą peržiūrėta: 02.07.2025
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.
„Sinai Health“ ir Toronto universiteto tyrėjai atrado mažosios apvaliosios kirmėlės C. elegans nervų sistemoje mechanizmą, kuris gali turėti didelės įtakos žmonių ligų gydymui ir robotų plėtrai.
Tyrimas, kuriam vadovavo Mei Zhen ir jo kolegos iš Lunenfeldo-Tanenbaumo tyrimų instituto, paskelbtas žurnale „Science Advances“ ir atskleidžia pagrindinį specifinio neurono, vadinamo AVA, vaidmenį kontroliuojant kirmino gebėjimą perjungti judėjimą į priekį ir atgal.
Kirminams būtina ropoti link maisto šaltinių ir greitai atsitraukti nuo pavojaus. Toks elgesys, kai šie du veiksmai vienas kitą paneigia, būdingas daugeliui gyvūnų, įskaitant žmones, kurie negali vienu metu sėdėti ir bėgioti.
Mokslininkai jau seniai tikėjo, kad kirminų judėjimo kontrolė pasiekiama per paprastą dviejų neuronų – AVA ir AVB – sąveiką. Manoma, kad pirmasis skatina judėjimą atgal, o antrasis – judėjimą į priekį, o kiekvienas slopina kitą ir kontroliuoja judėjimo kryptį.
Tačiau nauji Zheno komandos duomenys paneigia šį požiūrį, atskleisdami sudėtingesnę sąveiką, kurioje AVA neuronas atlieka dvejopą 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 smulkiai kontroliuoti judėjimą skirtingais mechanizmais, priklausomai nuo skirtingų signalų ir skirtingų laiko skalių.
„Inžinerijos požiūriu, tai labai ekonomiškas dizainas“, – sako Zhengas, molekulinės genetikos profesorius Toronto universiteto Temerty medicinos mokykloje. „Stiprus, ilgalaikis grįžtamojo ryšio ciklo slopinimas leidžia gyvūnui reaguoti į nepalankias sąlygas ir pabėgti. Tuo pačiu metu kontrolinis neuronas toliau nuolat pumpuoja dujas į priekinę kilpą, kad galėtų judėti į saugias vietas.“
Jun Meng, buvęs Zheng laboratorijos doktorantas, vadovavęs tyrimui, teigė, kad supratimas, kaip gyvūnai pereina tarp tokių priešingų motorinių būsenų, yra labai svarbus norint suprasti, kaip gyvūnai juda, taip pat tyrimams dėl neurologinių sutrikimų.
AVA neurono dominuojančio vaidmens atradimas suteikia naujų įžvalgų apie neuronų grandines, kurias mokslininkai tyrinėjo nuo pat šiuolaikinės genetikos atsiradimo prieš daugiau nei pusę amžiaus. Zhengo laboratorija sėkmingai panaudojo pažangiausias technologijas, kad tiksliai moduliuotų atskirų neuronų aktyvumą ir įrašytų duomenis iš gyvų judančių kirminų.
Zhenas, taip pat ląstelių ir sistemų biologijos profesorius Toronto universiteto Menų ir mokslų fakultete, pabrėžia tarpdisciplininio bendradarbiavimo svarbą šiame tyrime. Meng atliko pagrindinius eksperimentus, o neuronų elektrinius įrašus atliko Bin Yu, doktorantas Shangbang Gao laboratorijoje Huazhongo mokslo ir technologijų universitete Kinijoje.
Tosifas Ahmedas, buvęs Zhengo laboratorijos podoktorantūros bendradarbis, o dabar HHMI Janelia tyrimų miestelio JAV teorijos bendradarbis, vadovavo matematiniam modeliavimui, kuris buvo svarbus hipotezių tikrinimui ir naujų įžvalgų įgijimui.
AVA ir AVB membranų potencialų diapazonai ir dinamika skiriasi. Šaltinis: „Science Advances“ (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0002
Tyrimo rezultatai pateikia supaprastintą modelį, kaip tirti, kaip neuronai gali valdyti kelis vaidmenis judėjimo kontrolėje – ši koncepcija taip pat galėtų būti taikoma žmogaus neurologinėms ligoms.
Pavyzdžiui, dvejopas AVA vaidmuo priklauso nuo jo elektrinio potencialo, kurį reguliuoja jonų kanalai jo paviršiuje. Zhengas jau tiria, kaip panašūs mechanizmai gali būti susiję su reta liga, vadinama CLIFAHDD sindromu, kurią sukelia mutacijos panašiuose jonų kanaluose. Nauji duomenys taip pat galėtų padėti kurti prisitaikančias ir efektyvesnes robotų sistemas, galinčias atlikti sudėtingus judesius.
„Nuo šiuolaikinio mokslo ištakų iki pažangiausių tyrimų šiandien, modeliniai organizmai, tokie kaip C. elegans, atliko svarbų vaidmenį atskleidžiant mūsų biologinių sistemų sudėtingumą“, – teigė Anne-Claude Gingras, Lunenfeldo-Tanenbaumo tyrimų instituto direktorė ir „Sinai Health“ tyrimų viceprezidentė. „Šis tyrimas yra puikus pavyzdys, kaip galime mokytis iš paprastų gyvūnų ir pritaikyti šias žinias medicinos ir technologijų pažangai.“