Matojen liikettä säätelevä päähermosolu löydetty, tärkeä ihmisten hoidossa
Viimeksi tarkistettu: 14.06.2024
Kaikki iLive-sisältö tarkistetaan lääketieteellisesti tai se tarkistetaan tosiasiallisen tarkkuuden varmistamiseksi.
Meillä on tiukat hankintaohjeet ja vain linkki hyvämaineisiin mediasivustoihin, akateemisiin tutkimuslaitoksiin ja mahdollisuuksien mukaan lääketieteellisesti vertaisarvioituihin tutkimuksiin. Huomaa, että suluissa ([1], [2] jne.) Olevat numerot ovat napsautettavia linkkejä näihin tutkimuksiin.
Jos sinusta tuntuu, että jokin sisältö on virheellinen, vanhentunut tai muuten kyseenalainen, valitse se ja paina Ctrl + Enter.
Sinain terveysalan ja Toronton yliopiston tutkijat ovat löytäneet pienen C. Elegansin sukkulamadon hermostomekanismin, jolla voi olla merkittäviä vaikutuksia ihmisten sairauksien hoitoon ja robotiikan kehitykseen.
Mei Zhenin ja hänen Lunenfeld-Tanenbaumin tutkimusinstituutissa työskentelevien kollegoidensa johtama tutkimus julkaistiin Science Advancesissa ja paljastaa tietyn hermosolun avainaseman. AVA hallitsee madon kykyä siirtyä eteenpäin ja taaksepäin liikkumisen välillä.
Matojen on äärimmäisen tärkeää ryömiä kohti ravintolähteitä ja vetäytyä nopeasti vaarasta. Tämä käyttäytyminen, kun kaksi toimintaa sulkevat toisensa pois, on tyypillistä monille eläimille, myös ihmisille, jotka eivät voi istua ja juosta samanaikaisesti.
Tutkijat ovat pitkään uskoneet, että matojen liikkeenhallinta saadaan aikaan kahden hermosolun: AVA:n ja AVB:n yksinkertaisilla keskinäisillä toimilla. Ensiksi mainitun ajateltiin edistävän liikettä taaksepäin ja jälkimmäisen eteenpäin liikettä, kumpikin tukahduttaa toista ohjatakseen liikkeen suuntaa.
Zhenin tiimin uudet tiedot kuitenkin haastavat tämän käsityksen ja paljastavat monimutkaisemman vuorovaikutuksen, jossa AVA-hermosolulla on kaksinkertainen rooli. Se ei ainoastaan pysäytä välittömästi eteenpäin suuntautuvaa liikettä tukahduttamalla AVB:tä, vaan se myös ylläpitää pitkäaikaista AVB-stimulaatiota varmistaakseen sujuvan siirtymisen eteenpäin eteenpäin.
Tämä löydös korostaa AVA-hermosolujen kykyä ohjata liikettä tarkasti erilaisten mekanismien kautta riippuen eri signaaleista ja eri aika-asteikoista.
"Insinöörin näkökulmasta tämä on erittäin kustannustehokas suunnittelu", sanoo Zhen, molekyyligenetiikan professori Toronton yliopiston Temertyn lääketieteellisestä tiedekunnasta. "Takaisinkytkentäpiirin voimakas ja jatkuva tukahduttaminen antaa eläimet reagoida epäsuotuisiin olosuhteisiin ja paeta. Samanaikaisesti ohjaushermosolu jatkaa jatkuvan kaasun syöttämistä eteenpäin suuntautuvaan piiriin siirtyäkseen turvallisiin paikkoihin."
Jun Meng, entinen tohtoriopiskelija Zhenin laboratoriossa, joka johti tutkimusta, sanoi, että eläinten liikkumisen ymmärtäminen vastakkaisten motoristen tilojen välillä on avainasemassa eläinten liikkumisen ymmärtämisessä sekä neurologisten häiriöiden tutkimuksessa. p>
AVA-hermosolun hallitsevan roolin löytäminen tarjoaa uutta tietoa hermopiireistä, joita tiedemiehet ovat tutkineet modernin genetiikan ilmaantumisen jälkeen yli puoli vuosisataa sitten. Zhenin laboratorio on menestyksekkäästi käyttänyt edistynyttä tekniikkaa yksittäisten hermosolujen toiminnan tarkkaan modulointiin ja liikkuvien elävien matojen tietojen tallentamiseen.
Zhen, myös solu- ja systeemibiologian professori Toronton yliopiston taiteiden ja tiedekunnan tiedekunnassa, korostaa tieteidenvälisen yhteistyön merkitystä tässä tutkimuksessa. Meng suoritti tärkeimmät kokeet, ja neuronien sähköiset tallennukset suoritti Bing Yu, Ph.D., opiskelija Shanban Gaon laboratoriossa Huazhongin tiede- ja teknologiayliopistossa Kiinassa.
Tosif Ahmed, entinen tutkijatohtori Zhenin laboratoriossa ja nyt teoreettinen tutkija HHMI Janelia -tutkimuskampuksella Yhdysvalloissa, johti matemaattista mallintamista, joka oli tärkeää hypoteesien testaamiseksi ja uuden tiedon luomiseksi.
AVA:lla ja AVB:llä on erilaiset kalvopotentiaalialueet ja dynamiikka. Lähde: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0002
Tutkimuksen tulokset tarjoavat yksinkertaistetun mallin sen tutkimiseen, kuinka hermosolut voivat organisoida useita rooleja liikkeenhallinnassa. Käsitettä voidaan soveltaa ihmisen neurologisiin tiloihin.
Esimerkiksi AVA:n kaksoisrooli riippuu sen sähköpotentiaalista, jota säätelevät sen pinnalla olevat ionikanavat. Zhen tutkii jo, kuinka samanlaiset mekanismit voivat olla mukana harvinaisessa CLIFAHDD-syndroomana tunnetussa sairaudessa, jonka aiheuttavat samankaltaisten ionikanavien mutaatiot. Uudet löydökset voivat myös auttaa kehittämään mukautuvampia ja tehokkaampia robottijärjestelmiä, jotka pystyvät suorittamaan monimutkaisia liikkeitä.
"Modernin tieteen alkuperästä nykyajan huippututkimukseen, mallieliöillä, kuten C. Elegans, on tärkeä rooli biologisten järjestelmien monimutkaisuuden avaamisessa", sanoi Anne-Claude Gingras, Lunenfeld-Tanenbaumin tutkimuslaitoksen johtaja. Ja Sinai Healthin tutkimuksen varapuheenjohtaja. "Tämä tutkimus on loistava esimerkki siitä, kuinka voimme oppia yksinkertaisilta eläimiltä ja soveltaa tätä tietoa lääketieteen ja teknologian edistämiseen."