Nové publikace
Objevení hlavního neuronu řídícího pohyb u červů, důležité pro léčbu lidí
Naposledy posuzováno: 02.07.2025
Veškerý obsah iLive je lékařsky zkontrolován nebo zkontrolován, aby byla zajištěna co největší věcná přesnost.
Máme přísné pokyny pro získávání zdrojů a pouze odkaz na seriózní mediální stránky, akademické výzkumné instituce a, kdykoli je to možné, i klinicky ověřené studie. Všimněte si, že čísla v závorkách ([1], [2] atd.) Jsou odkazy na tyto studie, na které lze kliknout.
Pokud máte pocit, že některý z našich obsahů je nepřesný, neaktuální nebo jinak sporný, vyberte jej a stiskněte klávesu Ctrl + Enter.
Výzkumníci ze Sinai Health a University of Toronto objevili mechanismus v nervovém systému drobné škrkavky C. elegans, který by mohl mít významný vliv na léčbu lidských nemocí a vývoj robotiky.
Studie vedená Mei Zhen a kolegy z Výzkumného ústavu Lunenfeld-Tanenbaum, je publikována v časopise Science Advances a odhaluje klíčovou roli specifického neuronu zvaného AVA v řízení schopnosti červa přepínat mezi pohybem vpřed a vzad.
Pro červy je nezbytné plazit se ke zdrojům potravy a rychle se stáhnout z nebezpečí. Toto chování, kdy se tyto dva úkony vzájemně vylučují, je typické pro mnoho zvířat, včetně lidí, kteří nemohou zároveň sedět a běhat.
Vědci se již dlouho domnívají, že řízení pohybu u červů je zajištěno jednoduchou interakcí dvou neuronů: AVA a AVB. Předpokládalo se, že první z nich podporuje pohyb vzad, druhý pohyb vpřed, přičemž každý z nich brzdí ten druhý a řídí směr pohybu.
Nová data od Zhenova týmu však tento názor zpochybňují a odhalují složitější interakci, ve které neuron AVA hraje dvojí roli. Nejenže okamžitě zastaví pohyb vpřed potlačením AVB, ale také udržuje dlouhodobou stimulaci AVB, aby zajistil hladký přechod zpět k pohybu vpřed.
Tento objev zdůrazňuje schopnost neuronu AVA jemně řídit pohyb prostřednictvím různých mechanismů v závislosti na různých signálech a v různých časových měřítcích.
„Z inženýrského hlediska se jedná o velmi ekonomický návrh,“ říká Zheng, profesor molekulární genetiky na Lékařské fakultě Temerty University of Toronto. „Silná a trvalá inhibice zpětnovazební smyčky umožňuje zvířeti reagovat na nepříznivé podmínky a uniknout. Zároveň řídicí neuron neustále pumpuje plyn do dopředné smyčky, aby se přesunul do bezpečných míst.“
Jun Meng, bývalý doktorand v Zhengově laboratoři, který studii vedl, uvedl, že pochopení toho, jak zvířata přecházejí mezi těmito protichůdnými motorickými stavy, je klíčové pro pochopení toho, jak se zvířata pohybují, a také pro výzkum neurologických poruch.
Objev dominantní role neuronu AVA nabízí nové poznatky o nervových obvodech, které vědci studují od nástupu moderní genetiky před více než půl stoletím. Zhengova laboratoř úspěšně využila špičkovou technologii k přesné modulaci aktivity jednotlivých neuronů a zaznamenávání dat z živých červů v pohybu.
Zhen, který je zároveň profesorem buněčné a systémové biologie na Filozofické fakultě Univerzity v Torontu, zdůrazňuje důležitost interdisciplinární spolupráce v této studii. Meng provedl klíčové experimenty a elektrické záznamy z neuronů provedl Bin Yu, doktorand v laboratoři Shangbang Gao na Huazhong University of Science and Technology v Číně.
Tosif Ahmed, bývalý postdoktorand v Zhengově laboratoři a nyní teoretický pracovník na výzkumném kampusu Janelia při HHMI v USA, vedl matematické modelování, které bylo důležité pro testování hypotéz a získávání nových poznatků.
AVA a AVB mají odlišné rozsahy membránového potenciálu a dynamiku. Zdroj: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0002
Zjištění studie poskytují zjednodušený model pro studium toho, jak neurony mohou zvládat více rolí v řízení pohybu – koncept, který by mohl být aplikován i na lidské neurologické stavy.
Například dvojí role AVA závisí na jejím elektrickém potenciálu, který je regulován iontovými kanály na jejím povrchu. Zheng již zkoumá, jak by podobné mechanismy mohly být zapojeny do vzácného stavu známého jako syndrom CLIFAHDD, způsobeného mutacemi v podobných iontových kanálech. Nové poznatky by také mohly vést k návrhu adaptivnějších a efektivnějších robotických systémů schopných provádět složité pohyby.
„Od počátků moderní vědy až po dnešní špičkový výzkum hrály modelové organismy, jako je C. elegans, důležitou roli při odhalování složitosti našich biologických systémů,“ uvedla Anne-Claude Gingras, ředitelka Výzkumného ústavu Lunenfeld-Tanenbaum a viceprezidentka pro výzkum ve společnosti Sinai Health. „Tato studie je skvělým příkladem toho, jak se můžeme učit od jednoduchých zvířat a aplikovat tyto znalosti k pokroku v medicíně a technologiích.“