Sukces w mapowaniu całej sieci neuronowej samców i samic robaków jest ważnym postępem w zrozumieniu funkcji układu nerwowego.
Nasz układ nerwowy to skomplikowane połączenie nerwów i specjalnych komórek zwanych neurony które przekazują sygnały do różnych części ciała. Człowiek mózg ma miliardy neuronów, które komunikują się za pośrednictwem dużej sieci połączeń synaptycznych. Zrozumienie "okablowania elektrycznego" połączeń w układzie nerwowym jest ważne, aby zrozumieć dostarczanie przez nie spójnych funkcji i modelować zachowanie organizmu.
W badaniu opublikowanym 3 lipca w Nature, naukowcy opisali pierwszy kompletny schemat łączności układu nerwowego obu płci zwierzęcia – nicienie C. elegans. Ta maleńka, dorosła glista o długości 1 mm ma tylko około 1000 komórek, a zatem jej układ nerwowy jest bardzo prosty i zawiera tylko około 300-400 neuronów. C. elegans został wykorzystany jako system modelowy w neuronauce ze względu na podobieństwa z ludźmi. Jest uważany za dobry model do ostatecznego zrozumienia złożonego ludzkiego mózgu składającego się z ponad 100 miliardów neuronów. Wcześniejsze badanie, przeprowadzone ponad trzy dekady temu, zmapowało połączenia układu nerwowego u samicy glisty (nicienia) C. elegans choć mniej szczegółowo.
W bieżącym badaniu naukowcy przeanalizowali już dostępne, a także nowe mikrofotografie elektronowe dorosłych mężczyzn i kobiet robaki i poskładałem je za pomocą specjalistycznego oprogramowania, aby stworzyć kompletne schematy okablowania obu płci. Ten diagram jest jak „mapa neuronowa” i jest nazywany „konektomem”. Diagramy macierzowe zawierały wszystkie (a) połączenia między poszczególnymi neuronami, (b) połączenia między neuronami a mięśniami i innymi tkankami oraz (c) synapsy między komórkami mięśniowymi całego zwierzęcia. Szlaki synaptyczne są bardzo podobne u samców i samic robaków, chociaż liczba synaps różni się siłą, a zatem jest odpowiedzialna za charakterystyczne dla płci zachowania samców i samic na wielu poziomach. Szczegółowe mapowanie od bodźców czuciowych do wyprowadzania narządów końcowych pomaga wydedukować, jak te zwierzęta reagują na otoczenie zewnętrzne i które połączenia nerwowe są odpowiedzialne za konkretne zachowanie.
„Struktura” układu nerwowego robaka jest ważnym krokiem w kierunku ilościowego mapowania różnych połączeń nerwowych w mózgu, jego regionie i układzie nerwowym w celu rozszyfrowania zachowania robaka. Zachowanie tych zwierząt może pomóc w określeniu połączeń nerwowych, które mogą załamać się i wywołać chorobę. Wiele cząsteczek w układzie nerwowym glisty jest podobnych do układu nerwowego człowieka. To badanie może nam pomóc w ostatecznym zrozumieniu połączeń w ludzkim układzie nerwowym i ich związku ze zdrowiem i chorobą. Ponieważ wiadomo, że wiele zaburzeń neurologicznych i psychiatrycznych jest spowodowanych przez jakiś problem w tym „okablowaniu”, zrozumienie powiązań może pomóc nam w opracowaniu terapii różnych chorób psychicznych.
***
{Możesz przeczytać oryginalną pracę naukową, klikając link DOI podany poniżej na liście cytowanych źródeł}
Źródło (s)
1. Cook, SJ i in. 2019. Caenorhabditis elegans z całych zwierząt. Natura. 571 (7763). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1352-7
2. White JG i in. 1986. Struktura układu nerwowego nicieni Caenorhabditis elegans. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 314(1165). https://doi.org/10.1098/rstb.1986.0056
