Objavil sa hlavný neurón, ktorý riadi pohyb červov, dôležitý pre liečbu ľudí
Posledná kontrola: 14.06.2024
Všetok obsah iLive je lekársky kontrolovaný alebo kontrolovaný, aby sa zabezpečila čo najväčšia presnosť faktov.
Máme prísne smernice týkajúce sa získavania zdrojov a len odkaz na seriózne mediálne stránky, akademické výskumné inštitúcie a vždy, keď je to možné, na lekársky partnerské štúdie. Všimnite si, že čísla v zátvorkách ([1], [2] atď.) Sú odkazmi na kliknutia na tieto štúdie.
Ak máte pocit, že niektorý z našich obsahov je nepresný, neaktuálny alebo inak sporný, vyberte ho a stlačte kláves Ctrl + Enter.
Výskumníci zo Sinai Health a University of Toronto objavili mechanizmus v nervovom systéme malého škrkavého červa C. Elegans, ktorý by mohol mať významné dôsledky na liečbu ľudských chorôb a vývoj robotiky.
Štúdia, ktorú viedla Mei Zhen a jej kolegovia z Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute, bola publikovaná v Science Advances a odhaľuje kľúčovú úlohu špecifického neurónu tzv. AVA pri ovládaní schopnosti červa prepínať medzi pohybom dopredu a dozadu.
Pre červy je mimoriadne dôležité, aby sa plazili k zdrojom potravy a rýchlo ustúpili pred nebezpečenstvom. Toto správanie, keď sa dve činnosti navzájom vylučujú, je typické pre mnohé zvieratá vrátane ľudí, ktorí nedokážu sedieť a behať súčasne.
Vedci už dlho veria, že kontrola pohybu u červov sa dosahuje jednoduchým vzájomným pôsobením dvoch neurónov: AVA a AVB. Predpokladalo sa, že prvý podporuje pohyb dozadu a druhý pohyb dopredu, pričom každý potláča druhý, aby kontroloval smer pohybu.
Nové údaje od Zhenovho tímu však spochybňujú túto predstavu a odhaľujú zložitejšiu interakciu, kde neurón AVA hrá dvojitú úlohu. Nielenže okamžite zastaví pohyb vpred potlačením AVB, ale tiež udržiava dlhodobú stimuláciu AVB, aby sa zabezpečil plynulý prechod späť do pohybu dopredu.
Toto zistenie poukazuje na schopnosť AVA neurónu jemne kontrolovať pohyb prostredníctvom rôznych mechanizmov v závislosti od rôznych signálov a v rôznych časových mierkach.
"Z inžinierskeho hľadiska je to veľmi nákladovo efektívny dizajn," hovorí Zhen, profesor molekulárnej genetiky na Temertyho lekárskej fakulte University of Toronto. "Silné a trvalé potlačenie obvodu spätnej väzby umožňuje zvieratám reagovať na nepriaznivé podmienky a uniknúť. Riadiaci neurón zároveň naďalej dodáva konštantný plyn do predného obvodu, aby sa presunuli na bezpečné miesta."
Jun Meng, bývalý doktorand v Zhenovom laboratóriu, ktorý viedol štúdiu, povedal, že pochopenie toho, ako zvieratá prechádzajú medzi takýmito protichodnými motorickými stavmi, je kľúčom k pochopeniu toho, ako sa zvieratá pohybujú, ako aj k výskumu neurologických porúch. p>
Objav dominantnej úlohy AVA neurónu ponúka nový pohľad na nervové obvody, ktoré vedci študujú od nástupu modernej genetiky pred viac ako polstoročím. Zhenovo laboratórium úspešne použilo pokročilú technológiu na presnú moduláciu aktivity jednotlivých neurónov a zaznamenávanie údajov zo živých červov v pohybe.
Zhen, tiež profesor bunkovej a systémovej biológie na Fakulte umení a vied Univerzity v Toronte, zdôrazňuje dôležitosť interdisciplinárnej spolupráce v tomto výskume. Meng uskutočnila kľúčové experimenty a elektrické záznamy neurónov vykonal Bing Yu, Ph.D., študent v laboratóriu Shanban Gao na Huazhong University of Science and Technology v Číne.
Tosif Ahmed, bývalý postdoktorand v Zhenovom laboratóriu a teraz teoretický pracovník v HHMI Janelia Research Campus v Spojených štátoch, viedol matematické modelovanie, ktoré bolo dôležité pre testovanie hypotéz a generovanie nových poznatkov.
AVA a AVB majú rôzne rozsahy membránového potenciálu a dynamiku. Zdroj: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0002
Výsledky štúdie poskytujú zjednodušený model na štúdium toho, ako môžu neuróny organizovať viaceré úlohy pri kontrole pohybu, čo je koncept, ktorý možno aplikovať na ľudské neurologické stavy.
Napríklad dvojitá úloha AVA závisí od jej elektrického potenciálu, ktorý je regulovaný iónovými kanálmi na jej povrchu. Zhen už skúma, ako sa podobné mechanizmy môžu podieľať na zriedkavom stave známom ako syndróm CLIFAHDD, ktorý je spôsobený mutáciami v podobných iónových kanáloch. Nové zistenia by tiež mohli informovať o vývoji adaptívnejších a efektívnejších robotických systémov schopných vykonávať zložité pohyby.
„Od počiatkov modernej vedy až po súčasný špičkový výskum, modelové organizmy ako C. Elegans hrajú dôležitú úlohu pri odhaľovaní zložitosti našich biologických systémov,“ povedala Anne-Claude Gingras, riaditeľka výskumného inštitútu Lunenfeld-Tanenbaum. A viceprezident pre výskum v Sinai Health. "Tento výskum je skvelým príkladom toho, ako sa môžeme učiť od jednoduchých zvierat a aplikovať tieto poznatky na pokrok v medicíne a technológii."