Avastati peamine neuron, mis kontrollib usside liikumist ja on oluline inimeste ravimiseks
Viimati vaadatud: 14.06.2024
Kõik iLive'i sisu vaadatakse meditsiiniliselt läbi või seda kontrollitakse, et tagada võimalikult suur faktiline täpsus.
Meil on ranged allhanke juhised ja link ainult mainekate meediakanalite, akadeemiliste teadusasutuste ja võimaluse korral meditsiiniliselt vastastikuste eksperthinnangutega. Pange tähele, et sulgudes ([1], [2] jne) olevad numbrid on nende uuringute linkideks.
Kui tunnete, et mõni meie sisu on ebatäpne, aegunud või muul viisil küsitav, valige see ja vajutage Ctrl + Enter.
Sinai tervise ja Toronto ülikooli teadlased on avastanud väikese ümarussi C. Elegans närvisüsteemis mehhanismi, millel võib olla märkimisväärne mõju inimeste haiguste ravile ja robootika arengule.
Uuring, mida juhtisid Mei Zhen ja tema kolleegid Lunenfeld-Tanenbaumi uurimisinstituudist, avaldati ajakirjas Science Advances ja see paljastab spetsiifilise neuroni, nn. AVA, mis kontrollib ussi võimet liikuda edasi ja tagasi liikumise vahel.
Usside jaoks on äärmiselt oluline roomata toiduallikate poole ja kiiresti ohu eest taanduda. Selline käitumine, kui kaks tegevust on üksteist välistavad, on tüüpiline paljudele loomadele, sealhulgas inimestele, kes ei saa samal ajal istuda ja joosta.
Teadlased on pikka aega uskunud, et usside liikumise juhtimine saavutatakse kahe neuroni – AVA ja AVB – lihtsate vastastikuste toimingute kaudu. Arvati, et esimene soodustab tagurpidi liikumist ja teine ettepoole liikumist, kumbki surub teist maha, et kontrollida liikumissuunda.
Kuid Zheni meeskonna uued andmed seavad selle arusaama kahtluse alla, paljastades keerukama interaktsiooni, kus AVA neuronil on kahekordne roll. See mitte ainult ei peata koheselt edasiliikumist, surudes alla AVB-d, vaid säilitab ka pikaajalise AVB-stimulatsiooni, et tagada sujuv üleminek tagasi edasiliikumisele.
See leid tõstab esile AVA neuroni võimet täpselt juhtida liikumist erinevate mehhanismide kaudu, olenevalt erinevatest signaalidest ja erinevatel ajaskaaladel.
"Inseneri seisukohast on see väga kuluefektiivne disain," ütleb Toronto ülikooli Temerty arstiteaduskonna molekulaargeneetika professor Zhen. "Tagasisideahela tugev ja püsiv allasurumine võimaldab loomadel reageerida ebasoodsatele tingimustele ja põgeneda. Samal ajal jätkab juhtneuronit pideva gaasiga varustamist edasisuunas, et liikuda ohututesse kohtadesse."
Uuringut juhtinud Zheni labori endine doktorant Jun Meng ütles, et loomade liikumise mõistmiseks ja neuroloogiliste häirete uurimiseks on oluline mõista, kuidas loomad sellistest vastandlikest motoorsete olekute vahel üle lähevad. p>
AVA neuroni domineeriva rolli avastamine annab uue ülevaate närvisüsteemist, mida teadlased on uurinud alates kaasaegse geneetika tulekust enam kui pool sajandit tagasi. Zheni labor on edukalt kasutanud kõrgtehnoloogiat, et täpselt moduleerida üksikute neuronite aktiivsust ja salvestada andmeid liikuvate elusate usside kohta.
Zhen, kes on ka raku- ja süsteemibioloogia professor Toronto ülikooli kunstide ja teaduste teaduskonnas, rõhutab interdistsiplinaarse koostöö tähtsust selles uurimistöös. Meng viis läbi peamised katsed ja neuronite elektrilised salvestused viis läbi Hiina Huazhongi teadus- ja tehnoloogiaülikooli Shanban Gao labori üliõpilane Ph.D. Bing Yu.
Tosif Ahmed, endine järeldoktor Zheni laboris ja nüüd teoreetiline stipendiaat Ameerika Ühendriikides HHMI Janelia uurimislinnakus, juhtis matemaatilist modelleerimist, mis oli oluline hüpoteeside kontrollimiseks ja uute teadmiste loomiseks.
AVA-l ja AVB-l on erinevad membraanipotentsiaali vahemikud ja dünaamika. Allikas: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk0002
Uuringutulemused pakuvad lihtsustatud mudelit selle uurimiseks, kuidas neuronid saavad liikumisjuhtimises korraldada mitut rolli – kontseptsiooni, mida saab rakendada inimese neuroloogiliste seisundite puhul.
Näiteks AVA kahekordne roll sõltub selle elektrilisest potentsiaalist, mida reguleerivad selle pinnal olevad ioonkanalid. Zhen juba uurib, kuidas sarnased mehhanismid võivad olla seotud haruldase haigusseisundiga, mida nimetatakse CLIFAHDD sündroomiks ja mille põhjustavad mutatsioonid sarnastes ioonkanalites. Uued leiud võivad samuti anda teavet kohanemisvõimelisemate ja tõhusamate robotsüsteemide arendamisel, mis on võimelised sooritama keerulisi liigutusi.
"Moodsa teaduse algusest kuni tänapäevaste tippuuringuteni on mudelorganismidel, nagu C. Elegans, oluline roll meie bioloogiliste süsteemide keerukuse avamisel," ütles Anne-Claude Gingras, Lunenfeld-Tanenbaumi uurimisinstituudi direktor. Ja Sinai Healthi uurimistöö asepresident. "See uurimus on suurepärane näide sellest, kuidas saame õppida lihtsatelt loomadelt ja rakendada neid teadmisi meditsiini ja tehnoloogia edendamiseks."