Otkriven glavni neuron koji kontrolira kretanje kod crva, važan za liječenje ljudi
Posljednji pregledao: 14.06.2024
Svi iLive sadržaji medicinski se pregledavaju ili provjeravaju kako bi se osigurala što je moguće točnija činjenica.
Imamo stroge smjernice za pronalaženje izvora i samo povezujemo s uglednim medijskim stranicama, akademskim istraživačkim institucijama i, kad god je to moguće, medicinski pregledanim studijama. Imajte na umu da su brojevi u zagradama ([1], [2], itd.) Poveznice koje se mogu kliknuti na ove studije.
Ako smatrate da je bilo koji od naših sadržaja netočan, zastario ili na neki drugi način upitan, odaberite ga i pritisnite Ctrl + Enter.
Istraživači sa Sinai Health i Sveučilišta u Torontu otkrili su mehanizam u živčanom sustavu male valjkaste gliste C. Elegans koji bi mogao imati značajne implikacije na liječenje ljudskih bolesti i razvoj robotike.
Studija, koju su vodili Mei Zhen i njezini kolege s istraživačkog instituta Lunenfeld-Tanenbaum, objavljena je u Science Advances i otkriva ključnu ulogu specifičnog neurona tzv. AVA u kontroli sposobnosti crva da se prebacuje između kretanja naprijed i natrag.
Za crve je izuzetno važno da puze prema izvorima hrane i brzo se povuku pred opasnostima. Ovo ponašanje, kada se dvije radnje međusobno isključuju, tipično je za mnoge životinje, uključujući ljude, koji ne mogu sjediti i trčati u isto vrijeme.
Znanstvenici su dugo vjerovali da se kontrola kretanja kod crva postiže jednostavnim međusobnim djelovanjem dva neurona: AVA i AVB. Smatralo se da prvi potiče kretanje unatrag, a drugi kretanje naprijed, pri čemu svaki potiskuje drugi kako bi kontrolirao smjer kretanja.
Međutim, novi podaci Zhenova tima dovode u pitanje ovu predodžbu, otkrivajući složeniju interakciju u kojoj AVA neuron igra dvostruku ulogu. Ne samo da trenutno zaustavlja kretanje prema naprijed potiskivanjem AVB-a, već također održava dugotrajnu AVB stimulaciju kako bi se osigurao glatki prijelaz natrag na kretanje prema naprijed.
Ovo otkriće naglašava sposobnost AVA neurona da fino kontrolira kretanje kroz različite mehanizme ovisno o različitim signalima i na različitim vremenskim skalama.
"S inženjerske točke gledišta, ovo je vrlo isplativ dizajn", kaže Zhen, profesor molekularne genetike na Medicinskom fakultetu Temerty na Sveučilištu u Torontu. "Snažna i trajna supresija kruga povratne sprege omogućuje životinjama da reagiraju na nepovoljne uvjete i pobjegnu. U isto vrijeme, kontrolni neuron nastavlja konstantno opskrbljivati plinom prednji krug kako bi se pomaknuo na sigurna mjesta."
Jun Meng, bivši doktorand u Zhenovom laboratoriju koji je vodio studiju, rekao je da je razumijevanje načina na koji životinje prelaze između takvih suprotstavljenih motoričkih stanja ključno za razumijevanje načina na koji se životinje kreću, kao i za istraživanje neuroloških poremećaja. p>
Otkriće dominantne uloge AVA neurona nudi novi uvid u neuronske sklopove koje znanstvenici proučavaju od pojave moderne genetike prije više od pola stoljeća. Zhenov laboratorij uspješno je upotrijebio naprednu tehnologiju za preciznu modulaciju aktivnosti pojedinačnih neurona i snimanje podataka iz živih crva u pokretu.
Zhen, također profesor stanične i sistemske biologije na Fakultetu za umjetnost i znanost Sveučilišta u Torontu, naglašava važnost interdisciplinarne suradnje u ovom istraživanju. Meng je proveo ključne pokuse, a električna snimanja neurona izveo je dr. Sc. Bing Yu, student u laboratoriju Shanban Gao na Sveučilištu znanosti i tehnologije Huazhong u Kini.
Tosif Ahmed, bivši postdoktorand u Zhenovom laboratoriju, a sada teoretski suradnik na istraživačkom kampusu HHMI Janelia u Sjedinjenim Državama, vodio je matematičko modeliranje koje je bilo važno za testiranje hipoteza i generiranje novog znanja.
AVA i AVB imaju različite raspone i dinamiku membranskog potencijala. Izvor: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0002
Rezultati studije daju pojednostavljeni model za proučavanje kako neuroni mogu orkestrirati višestruke uloge u kontroli pokreta, koncept koji se može primijeniti na ljudska neurološka stanja.
Na primjer, dvostruka uloga AVA-e ovisi o njezinom električnom potencijalu koji reguliraju ionski kanali na njezinoj površini. Zhen već istražuje kako slični mehanizmi mogu biti uključeni u rijetko stanje poznato kao CLIFHDD sindrom, uzrokovano mutacijama u sličnim ionskim kanalima. Nova otkrića također bi mogla utjecati na razvoj prilagodljivijih i učinkovitijih robotskih sustava sposobnih za izvođenje složenih pokreta.
"Od početaka moderne znanosti do današnjih vrhunskih istraživanja, modelni organizmi kao što je C. Elegans igraju važnu ulogu u otključavanju složenosti naših bioloških sustava", rekla je Anne-Claude Gingras, direktorica istraživačkog instituta Lunenfeld-Tanenbaum i potpredsjednik istraživanja u Sinai Health. "Ovo istraživanje izvrstan je primjer kako možemo učiti od jednostavnih životinja i primijeniti to znanje za unaprjeđenje medicine i tehnologije."