Jaunas publikācijas
Atklāts galvenais neirons, kas kontrolē tārpu kustību, kas ir svarīgs cilvēku ārstēšanai
Pēdējā pārskatīšana: 14.06.2024
Visi iLive saturs ir medicīniski pārskatīts vai pārbaudīts, lai nodrošinātu pēc iespējas lielāku faktisko precizitāti.
Mums ir stingras iegādes vadlīnijas un tikai saikne ar cienījamiem mediju portāliem, akadēmiskām pētniecības iestādēm un, ja vien iespējams, medicīniski salīdzinošiem pārskatiem. Ņemiet vērā, ka iekavās ([1], [2] uc) esošie numuri ir klikšķi uz šīm studijām.
Ja uzskatāt, ka kāds no mūsu saturiem ir neprecīzs, novecojis vai citādi apšaubāms, lūdzu, atlasiet to un nospiediet Ctrl + Enter.
Pētnieki no Sinai Health un Toronto Universitātes ir atklājuši mehānismu mazā apaļtārpu C. Elegans nervu sistēmā, kas varētu būtiski ietekmēt cilvēku slimību ārstēšanu un robotikas attīstību.
Pētījums, ko vadīja Meja Džena un viņas kolēģi no Lunenfelda-Tanenbauma pētniecības institūta, tika publicēts izdevumā Science Advances, un atklāj konkrēta neirona, ko sauc par galveno lomu. AVA, kas kontrolē tārpa spēju pārslēgties no kustības uz priekšu un atpakaļ.
Tārpiem ir ārkārtīgi svarīgi rāpot pie barības avotiem un ātri atkāpties no briesmām. Šāda uzvedība, kad divas darbības ir viena otru izslēdzoša, ir raksturīga daudziem dzīvniekiem, tostarp cilvēkiem, kuri nevar sēdēt un skriet vienlaikus.
Zinātnieki jau sen ir uzskatījuši, ka tārpu kustību kontrole tiek panākta ar vienkāršu divu neironu – AVA un AVB – savstarpēju darbību. Tika uzskatīts, ka pirmais veicina kustību atpakaļ, bet otrais uz priekšu, katrs nomāc otru, lai kontrolētu kustības virzienu.
Tomēr jaunie Džena komandas dati apstrīd šo priekšstatu, atklājot sarežģītāku mijiedarbību, kurā AVA neironam ir divējāda loma. Tas ne tikai nekavējoties aptur kustību uz priekšu, nomācot AVB, bet arī uztur ilgstošu AVB stimulāciju, lai nodrošinātu vienmērīgu pāreju atpakaļ uz kustību uz priekšu.
Šis atklājums izceļ AVA neirona spēju precīzi kontrolēt kustību, izmantojot dažādus mehānismus atkarībā no dažādiem signāliem un dažādos laika skalos.
"No inženierijas viedokļa tas ir ļoti rentabls dizains," saka Džens, Toronto Universitātes Temerty Medicīnas fakultātes molekulārās ģenētikas profesors. "Spēcīga un ilgstoša atgriezeniskās saites ķēdes nomākšana ļauj dzīvniekiem reaģēt uz nelabvēlīgiem apstākļiem un aizbēgt. Tajā pašā laikā vadības neirons turpina piegādāt pastāvīgu gāzi uz priekšu ķēdi, lai pārvietotos uz drošām vietām."
Džuns Mens, bijušais Džeņas laboratorijas doktorants, kurš vadīja pētījumu, teica, ka izpratne par to, kā dzīvnieki pāriet starp šādiem pretējiem kustību stāvokļiem, ir ļoti svarīga, lai izprastu, kā dzīvnieki pārvietojas, kā arī pētītu neiroloģiskos traucējumus. p>
AVA neirona dominējošās lomas atklāšana sniedz jaunu ieskatu neironu shēmās, ko zinātnieki ir pētījuši kopš modernās ģenētikas parādīšanās vairāk nekā pirms pusgadsimta. Džena laboratorija ir veiksmīgi izmantojusi progresīvas tehnoloģijas, lai precīzi modulētu atsevišķu neironu aktivitāti un reģistrētu datus no kustīgiem dzīviem tārpiem.
Džeņs, arī Toronto Universitātes Mākslas un zinātņu fakultātes šūnu un sistēmu bioloģijas profesors, uzsver starpdisciplināras sadarbības nozīmi šajā pētījumā. Mengs veica galvenos eksperimentus, un neironu elektriskos ierakstus veica Bing Yu, Ph.D., students Shanban Gao laboratorijā Huazhong Zinātnes un tehnoloģijas universitātē Ķīnā.
Tosifs Ahmeds, bijušais pēcdoktorants Džena laboratorijā un tagad teorētiskais līdzstrādnieks HHMI Janelia Research Campus ASV, vadīja matemātisko modelēšanu, kas bija svarīga hipotēžu pārbaudei un jaunu zināšanu radīšanai.
AVA un AVB ir dažādi membrānas potenciālu diapazoni un dinamika. Avots: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0002
Pētījuma rezultāti nodrošina vienkāršotu modeli, lai izpētītu, kā neironi var organizēt vairākas lomas kustību kontrolē. Šo koncepciju var izmantot cilvēka neiroloģiskiem stāvokļiem.
Piemēram, AVA divējāda loma ir atkarīga no tās elektriskā potenciāla, ko regulē jonu kanāli uz tās virsmas. Džens jau pēta, kā līdzīgi mehānismi var būt iesaistīti retā stāvoklī, kas pazīstams kā CLIFAHDD sindroms, ko izraisa mutācijas līdzīgos jonu kanālos. Jaunie atklājumi varētu arī sniegt informāciju par adaptīvāku un efektīvāku robotu sistēmu izstrādi, kas spēj veikt sarežģītas kustības.
"No mūsdienu zinātnes pirmsākumiem līdz modernākajiem pētījumiem mūsdienās tādiem modeļu organismiem kā C. Elegans ir svarīga loma mūsu bioloģisko sistēmu sarežģītības atrašanā," sacīja Anne-Claude Gingras, Lunenfelda-Tanenbauma pētniecības institūta direktore. Un viceprezidents pēc Sinai Health pētījumiem. "Šis pētījums ir lielisks piemērs tam, kā mēs varam mācīties no vienkāršiem dzīvniekiem un izmantot šīs zināšanas medicīnas un tehnoloģiju attīstībai."