Uudet julkaisut
Tärkein matojen liikkumista ohjaava hermosolu löydetty, mikä on tärkeää ihmisen hoidon kannalta.
Viimeksi tarkistettu: 02.07.2025
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.
Sinai Healthin ja Toronton yliopiston tutkijat ovat löytäneet pienen pyöreän madon C. elegansin hermostosta mekanismin, jolla voi olla merkittäviä vaikutuksia ihmisten sairauksien hoitoon ja robotiikan kehittämiseen.
Mei Zhenin ja Lunenfeld-Tanenbaum-tutkimuslaitoksen kollegoiden johtama tutkimus on julkaistu Science Advances -lehdessä, ja se paljastaa AVA-nimisen tietyn neuronin keskeisen roolin madon kyvyssä vaihtaa eteen- ja taaksepäin suuntautuvan liikkeen välillä.
Madoille on välttämätöntä ryömiä kohti ravinnonlähteitä ja paeta nopeasti vaarasta. Tämä käyttäytyminen, jossa nämä kaksi toimintoa ovat toisensa poissulkevia, on tyypillistä monille eläimille, myös ihmisille, jotka eivät voi istua ja juosta samaan aikaan.
Tutkijat ovat pitkään uskoneet, että matojen liikkeenohjaus tapahtuu kahden neuronin, AVA:n ja AVB:n, yksinkertaisen vuorovaikutuksen kautta. Ensimmäisen ajateltiin edistävän taaksepäin suuntautuvaa liikettä ja jälkimmäisen eteenpäin suuntautuvaa liikettä, jolloin molemmat estävät toista kontrolloiden liikesuuntaa.
Zhenin ryhmän uudet tiedot kuitenkin kyseenalaistavat tämän näkemyksen paljastamalla monimutkaisemman vuorovaikutuksen, jossa AVA-neuronilla on kaksoisrooli. Se ei ainoastaan pysäytä eteenpäin suuntautuvaa liikettä välittömästi tukahduttamalla AVB:tä, vaan se myös ylläpitää AVB:n pitkäaikaista stimulaatiota varmistaakseen sujuvan siirtymisen takaisin eteenpäin suuntautuvaan liikkeeseen.
Tämä löytö korostaa AVA-neuronin kykyä kontrolloida liikettä hienovaraisesti eri mekanismien kautta riippuen eri signaaleista ja eri aikaskaaloista.
”Teknisestä näkökulmasta tämä on erittäin taloudellinen ratkaisu”, sanoo Zheng, molekyyligenetiikan professori Toronton yliopiston Temertyn lääketieteellisessä tiedekunnassa. ”Vahva ja pitkäaikainen takaisinkytkentäsilmukan esto antaa eläimelle mahdollisuuden reagoida epäsuotuisiin olosuhteisiin ja paeta. Samaan aikaan kontrollineuroni jatkaa jatkuvan kaasun pumppaamista eteenpäin suuntautuvaan silmukkaan siirtyäkseen turvallisiin paikkoihin.”
Tutkimusta johtanut Zhengin laboratorion entinen tohtoriopiskelija Jun Meng sanoi, että eläinten siirtymisen ymmärtäminen tällaisten vastakkaisten motoristen tilojen välillä on avainasemassa eläinten liikkumisen ymmärtämisessä sekä neurologisten häiriöiden tutkimuksessa.
AVA-neuronin hallitsevan roolin löytäminen tarjoaa uusia näkökulmia hermostopiireihin, joita tiedemiehet ovat tutkineet modernin genetiikan keksimisestä lähtien yli puoli vuosisataa sitten. Zhengin laboratorio käytti menestyksekkäästi huipputeknologiaa yksittäisten hermosolujen aktiivisuuden tarkkaan modulointiin ja datan tallentamiseen liikkuvista elävistä madoista.
Zhen, joka on myös solu- ja systeemibiologian professori Toronton yliopiston humanistisessa ja tieteellisessä tiedekunnassa, korostaa tieteidenvälisen yhteistyön merkitystä tässä tutkimuksessa. Meng suoritti keskeiset kokeet, ja hermosolujen sähköiset tallenteet suoritti Bin Yu, tohtoriopiskelija Shangbang Gaon laboratoriossa Huazhongin tiede- ja teknologiayliopistossa Kiinassa.
Tosif Ahmed, entinen postdoc-tutkija Zhengin laboratoriossa ja nykyinen teoriatutkija HHMI:n Janelia-tutkimuskampuksella Yhdysvalloissa, johti matemaattista mallinnusta, joka oli tärkeää hypoteesien testaamiseksi ja uusien näkemysten saamiseksi.
AVA:lla ja AVB:llä on erilaiset kalvopotentiaalien alueet ja dynamiikka. Lähde: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0002
Tutkimuksen tulokset tarjoavat yksinkertaistetun mallin sen tutkimiseksi, miten neuronit voivat hallita useita rooleja liikkeenohjauksessa – käsitettä, jota voitaisiin soveltaa myös ihmisen neurologisiin tiloihin.
Esimerkiksi AVA:n kaksoisrooli riippuu sen sähköisestä potentiaalista, jota sen pinnalla olevat ionikanavat säätelevät. Zheng tutkii jo, miten samankaltaiset mekanismit voisivat olla osallisina harvinaisessa CLIFAHDD-oireyhtymänä tunnetussa tilassa, jonka aiheuttavat mutaatiot samankaltaisissa ionikanavissa. Uudet löydökset voisivat myös auttaa suunnittelemaan mukautuvampia ja tehokkaampia robottijärjestelmiä, jotka kykenevät suorittamaan monimutkaisia liikkeitä.
”Nykyaikaisen tieteen alkuajoista nykypäivän huippututkimukseen malliorganismit, kuten C. elegans, ovat olleet tärkeässä roolissa biologisten järjestelmiemme monimutkaisuuden paljastamisessa”, sanoo Anne-Claude Gingras, Lunenfeld-Tanenbaum-tutkimuslaitoksen johtaja ja Sinai Healthin tutkimusjohtaja. ”Tämä tutkimus on loistava esimerkki siitä, miten voimme oppia yksinkertaisilta eläimiltä ja soveltaa tätä tietoa lääketieteen ja teknologian edistämiseen.”