Objevil se hlavní neuron, který řídí pohyb u červů, důležitý pro léčbu lidí
Naposledy posuzováno: 14.06.2024
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 v nervovém systému malé škrkavky C. Elegans mechanismus, který by mohl mít významné důsledky pro léčbu lidských nemocí a vývoj robotiky.
Studie, kterou vedla Mei Zhen a její kolegové z Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute, byla publikována v Science Advances a odhaluje klíčovou roli specifického neuronu tzv. AVA při ovládání schopnosti červa přepínat mezi pohybem vpřed a vzad.
Pro červy je nesmírně důležité, aby se plazili ke zdrojům potravy a rychle ustoupili před nebezpečím. Toto chování, kdy se dvě akce vzájemně vylučují, je typické pro mnoho zvířat, včetně lidí, kteří nemohou sedět a běhat současně.
Vědci dlouho věřili, že kontrola pohybu u červů se provádí jednoduchým vzájemným působením dvou neuronů: AVA a AVB. Předpokládalo se, že první podporuje pohyb vzad a druhý pohyb dopředu, přičemž každý potlačuje druhý, aby řídil směr pohybu.
Nová data od Zhenova týmu však tuto představu zpochybňují a odhalují složitější interakci, kde neuron AVA hraje dvojí roli. Nejen, že okamžitě zastaví pohyb vpřed potlačením AVB, ale také udržuje dlouhodobou AVB stimulaci, aby byl zajištěn plynulý přechod zpět k pohybu vpřed.
Toto zjištění zdůrazňuje schopnost neuronu AVA jemně řídit pohyb prostřednictvím různých mechanismů v závislosti na různých signálech a v různých časových měřítcích.
"Z technického hlediska je to velmi nákladově efektivní design," říká Zhen, profesor molekulární genetiky na Temertyské lékařské fakultě University of Toronto. "Silné a trvalé potlačení obvodu zpětné vazby umožňuje zvířatům reagovat na nepříznivé podmínky a uniknout. Současně řídicí neuron nadále dodává konstantní plyn do předního obvodu, aby se mohla přesunout na bezpečná místa."
Jun Meng, bývalý doktorand v Zhenově laboratoři, který vedl studii, řekl, že pochopení toho, jak zvířata přecházejí mezi takovými protichůdnými motorickými stavy, je klíčem k pochopení toho, jak se zvířata pohybují, a také k výzkumu neurologických poruch. p>
Objev dominantní role neuronu AVA nabízí nový pohled na nervové obvody, které vědci studují od nástupu moderní genetiky před více než půl stoletím. Zhenova laboratoř úspěšně použila pokročilou technologii k přesné modulaci aktivity jednotlivých neuronů a záznamu dat od živých červů v pohybu.
Zhen, rovněž profesor buněčné a systémové biologie na Filozofické a přírodovědecké fakultě University of Toronto, zdůrazňuje důležitost mezioborové spolupráce v tomto výzkumu. Meng provedla klíčové experimenty a elektrické záznamy neuronů provedl Bing Yu, Ph.D., student v laboratoři Shanban Gao na Huazhong University of Science and Technology v Číně.
Tosif Ahmed, bývalý postdoktorand v Zhenově laboratoři a nyní teoretický pracovník na HHMI Janelia Research Campus ve Spojených státech, vedl matematické modelování, které bylo důležité pro testování hypotéz a generování nových znalostí.
AVA a AVB mají různé rozsahy membránového potenciálu a dynamiku. Zdroj: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0002
Výsledky studie poskytují zjednodušený model pro studium toho, jak mohou neurony organizovat různé role v řízení pohybu, což je koncept, který lze aplikovat na lidské neurologické stavy.
Například dvojí role AVA závisí na jejím elektrickém potenciálu, který je regulován iontovými kanály na jejím povrchu. Zhen již zkoumá, jak mohou být podobné mechanismy zapojeny do vzácného stavu známého jako syndrom CLIFAHDD, způsobeného mutacemi v podobných iontových kanálech. Nové poznatky by také mohly být základem pro vývoj adaptivnějších a účinnějších robotických systémů schopných provádět složité pohyby.
"Od počátků moderní vědy až po současný špičkový výzkum hrají modelové organismy, jako je C. Elegans, důležitou roli při odhalování složitosti našich biologických systémů," řekla Anne-Claude Gingras, ředitelka výzkumného ústavu Lunenfeld-Tanenbaum. A viceprezident pro výzkum na Sinai Health. "Tento výzkum je skvělým příkladem toho, jak se můžeme učit od jednoduchých zvířat a aplikovat tyto znalosti na pokrok v medicíně a technologii."