Felfedezték a férgek mozgását irányító fő neuront, amely fontos az emberek kezelésében
Utolsó ellenőrzés: 14.06.2024
Minden iLive-tartalmat orvosi szempontból felülvizsgáltak vagy tényszerűen ellenőriznek, hogy a lehető legtöbb tényszerű pontosságot biztosítsák.
Szigorú beszerzési iránymutatásunk van, és csak a jó hírű média oldalakhoz, az akadémiai kutatóintézetekhez és, ha lehetséges, orvosilag felülvizsgált tanulmányokhoz kapcsolódik. Ne feledje, hogy a zárójelben ([1], [2] stb.) Szereplő számok ezekre a tanulmányokra kattintható linkek.
Ha úgy érzi, hogy a tartalom bármely pontatlan, elavult vagy más módon megkérdőjelezhető, jelölje ki, és nyomja meg a Ctrl + Enter billentyűt.
A Sinai Health és a Torontói Egyetem kutatói olyan mechanizmust fedeztek fel a C. Elegans kisméretű orsóféreg idegrendszerében, amely jelentős hatással lehet az emberi betegségek kezelésére és a robotika fejlesztésére.
A Mei Zhen és a Lunenfeld-Tanenbaum Kutatóintézet munkatársai által vezetett tanulmány a Science Advances folyóiratban jelent meg, és feltárja egy specifikus idegsejt, az úgynevezett. Az AVA szabályozza a féreg azon képességét, hogy váltson az előre és hátra mozgás között.
Rendkívül fontos, hogy a férgek táplálékforrások felé kúszjanak, és gyorsan visszavonuljanak a veszély elől. Ez a viselkedés, amikor két cselekvés kizárja egymást, sok állatra jellemző, beleértve az embereket is, akik nem tudnak egyszerre ülni és futni.
A tudósok régóta úgy gondolják, hogy a férgek mozgásszabályozása két idegsejt – az AVA és az AVB – egyszerű, kölcsönös működésén keresztül valósul meg. Az előbbiről azt gondolták, hogy elősegíti a hátrafelé, az utóbbiról pedig az előre mozgást, mindegyik elnyomja a másikat, hogy szabályozza a mozgás irányát.
A Zhen csapatától származó új adatok azonban megkérdőjelezik ezt az elképzelést, és egy összetettebb interakciót tárnak fel, ahol az AVA neuron kettős szerepet játszik. Nemcsak azonnal leállítja az előre mozgást az AVB elnyomásával, hanem fenntartja a hosszú távú AVB-stimulációt is, hogy biztosítsa a zökkenőmentes visszamenetet az előre mozgásba.
Ez a megállapítás rávilágít arra, hogy az AVA neuron képes finoman szabályozni a mozgást különböző mechanizmusokon keresztül, a különböző jelektől és különböző időskáláktól függően.
"Műszaki szempontból ez egy nagyon költséghatékony tervezés" - mondja Zhen, a Torontói Egyetem Temerty Orvostudományi Karának molekuláris genetikai professzora. "A visszacsatolási áramkör erős és tartós elnyomása lehetővé teszi az állatok számára, hogy reagáljanak a kedvezőtlen körülményekre és elmeneküljenek. Ugyanakkor a vezérlő neuron továbbra is állandó gázt szolgáltat az előremenő áramkörnek, hogy biztonságos helyekre költözhessen."
Jun Meng, a Zhen laboratóriumának egykori doktorandusza, aki a vizsgálatot vezette, azt mondta, hogy annak megértése, hogy az állatok hogyan váltanak át az egymással ellentétes motoros állapotok között, kulcsfontosságú az állatok mozgásának megértéséhez, valamint a neurológiai rendellenességek kutatásához. p>
Az AVA neuron domináns szerepének felfedezése új betekintést nyújt az idegi áramkörökbe, amelyeket a tudósok a modern genetika több mint fél évszázaddal ezelőtti megjelenése óta tanulmányoznak. Zhen laboratóriuma sikeresen alkalmazta a fejlett technológiát az egyes neuronok aktivitásának precíz modulálására és a mozgásban lévő élő férgek adatainak rögzítésére.
Zhen, a Torontói Egyetem Bölcsészettudományi és Tudományos Karának sejt- és rendszerbiológia professzora is hangsúlyozza az interdiszciplináris együttműködés fontosságát ebben a kutatásban. Meng végezte a kulcsfontosságú kísérleteket, és az idegsejtek elektromos rögzítését Bing Yu, Ph.D., a kínai Huazhong Tudományos és Technológiai Egyetem Shanban Gao laboratóriumának hallgatója végezte.
Tosif Ahmed, a Zhen laboratóriumának egykori posztdoktori ösztöndíjasa, jelenleg pedig az egyesült államokbeli HHMI Janelia Research Campus elméleti munkatársa vezette a matematikai modellezést, amely fontos volt a hipotézisek teszteléséhez és az új ismeretek generálásához.
Az AVA és az AVB eltérő membránpotenciál tartományokkal és dinamikával rendelkezik. Forrás: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0002
A vizsgálati eredmények egyszerűsített modellt nyújtanak annak tanulmányozásához, hogy a neuronok hogyan tudnak többféle szerepet megszervezni a mozgásszabályozásban. Ez a koncepció alkalmazható az emberi neurológiai állapotokra.
Az AVA kettős szerepe például az elektromos potenciáljától függ, amelyet a felületén lévő ioncsatornák szabályoznak. Zhen már vizsgálja, hogy hasonló mechanizmusok milyen szerepet játszhatnak a CLIFAHDD-szindróma néven ismert ritka állapotban, amelyet a hasonló ioncsatornák mutációi okoznak. Az új eredmények a komplex mozgások végrehajtására képes, adaptívabb és hatékonyabb robotrendszerek fejlesztésében is szolgálhatnak.
"A modern tudomány eredetétől a mai legmodernebb kutatásokig az olyan modellszervezetek, mint a C. Elegans, fontos szerepet játszanak biológiai rendszereink összetettségének feloldásában" - mondta Anne-Claude Gingras, a Lunenfeld-Tanenbaum Kutatóintézet igazgatója. És alelnöke a Sinai Health kutatási eredményei alapján. "Ez a kutatás nagyszerű példa arra, hogyan tanulhatunk egyszerű állatoktól, és hogyan alkalmazhatjuk ezt a tudást az orvostudomány és a technológia fejlesztésére."