Открит главен неврон, който контролира движението на червеи, важен за лечението на хора
Последно прегледани: 14.06.2024
Цялото съдържание на iLive е медицински прегледано или е проверено, за да се гарантира възможно най-голяма точност.
Имаме строги насоки за снабдяване и само свързваме реномирани медийни сайтове, академични изследователски институции и, когато е възможно, медицински проучвания, които се разглеждат от специалисти. Имайте предвид, че номерата в скоби ([1], [2] и т.н.) са линкове към тези проучвания.
Ако смятате, че някое от съдържанието ни е неточно, остаряло или под съмнение, моля, изберете го и натиснете Ctrl + Enter.
Изследователи от Sinai Health и Университета на Торонто са открили механизъм в нервната система на малкия кръгъл червей C. Elegans, който може да има значителни последици за лечението на човешки заболявания и развитието на роботиката.
Проучването, ръководено от Мей Жен и нейните колеги от изследователския институт Луненфелд-Таненбаум, е публикувано в Science Advances и разкрива ключовата роля на специфичен неврон, наречен AVA при контролиране на способността на червея да превключва между движение напред и назад.
За червеите е изключително важно да пълзят към източниците на храна и бързо да се оттеглят от опасност. Това поведение, когато две действия се изключват взаимно, е типично за много животни, включително хора, които не могат да седят и да тичат едновременно.
Учените отдавна вярват, че контролът на движението при червеите се осъществява чрез прости взаимни действия на два неврона: AVA и AVB. Смята се, че първият насърчава движението назад, а вторият - движението напред, като всяко потиска другото, за да контролира посоката на движение.
Нови данни от екипа на Жен обаче оспорват това схващане, разкривайки по-сложно взаимодействие, при което AVA невронът играе двойна роля. Той не само незабавно спира движението напред чрез потискане на AVB, но също така поддържа дългосрочна AVB стимулация, за да осигури плавен преход обратно към движение напред.
Това откритие подчертава способността на AVA неврона да контролира фино движението чрез различни механизми в зависимост от различни сигнали и различни времеви мащаби.
„От инженерна гледна точка, това е много рентабилен дизайн“, казва Жен, професор по молекулярна генетика в Медицинския факултет Temerty към Университета на Торонто. "Силното и продължително потискане на веригата за обратна връзка позволява на животните да реагират на неблагоприятни условия и да избягат. В същото време контролният неврон продължава да доставя постоянен газ към предната верига, за да се премести на безопасни места."
Jun Meng, бивш докторант в лабораторията на Zhen, който ръководи проучването, каза, че разбирането как животните преминават между такива противоположни двигателни състояния е ключово за разбирането как се движат животните, както и за изследване на неврологичните разстройства. p>
Откриването на доминиращата роля на AVA неврона предлага нов поглед върху невронните вериги, които учените изучават от появата на съвременната генетика преди повече от половин век. Лабораторията на Zhen успешно използва модерна технология за прецизно модулиране на активността на отделните неврони и записване на данни от живи червеи в движение.
Джен, също професор по клетъчна и системна биология във Факултета по изкуства и науки в Университета на Торонто, подчертава важността на интердисциплинарното сътрудничество в това изследване. Meng проведе ключовите експерименти, а електрическите записи на невроните бяха извършени от Bing Yu, Ph.D., студент в лабораторията на Shanban Gao в Huazhong University of Science and Technology в Китай.
Тосиф Ахмед, бивш постдокторант в лабораторията на Жен и сега теоретичен сътрудник в HHMI Janelia Research Campus в Съединените щати, ръководи математическото моделиране, което беше важно за тестване на хипотези и генериране на нови знания.
AVA и AVB имат различни обхвати и динамика на мембранния потенциал. Източник: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0002
Резултатите от проучването предоставят опростен модел за изучаване на това как невроните могат да организират множество роли в контрола на движението, концепция, която може да се приложи към човешки неврологични състояния.
Например, двойната роля на AVA зависи от неговия електрически потенциал, който се регулира от йонни канали на неговата повърхност. Жен вече проучва как подобни механизми могат да бъдат включени в рядко състояние, известно като синдром на CLIFHDD, причинено от мутации в подобни йонни канали. Новите открития биха могли също така да информират за разработването на по-адаптивни и ефективни роботизирани системи, способни да извършват сложни движения.
„От произхода на съвременната наука до авангардни изследвания днес, моделни организми като C. Elegans играят важна роля в отключването на сложността на нашите биологични системи“, каза Ан-Клод Гинграс, директор на изследователския институт Луненфелд-Таненбаум и вицепрезидент по изследвания в Sinai Health. „Това изследване е чудесен пример за това как можем да се учим от прости животни и да приложим това знание за напредък в медицината и технологиите.“