Група изследователи от Барселонския център за геномна регулация се опитва да разбере функционирането на сложни невронни вериги

Учени от Центъра за геномна регулация (CRG) от Барселона разследват невронните вериги, които активират миризмата на оцетни мухи, за да се опитат да разберат как функционират мозъкът и неговите предавания.

мухи

В разследване, публикувано тази седмица в списание "Current Biology", учените от CRG се опитват да обяснят защо, ако банан се развали в плодовата купа, е по-вероятно оцетна муха осъзнайте го преди нас.

„Как става така, че нервната система на мъничка муха е в състояние да проследи миризмата на банана?“, Попита директорът на Лабораторията за сензорни и поведенчески системи на CRG, Матие Луис.

Според Луис оцетната муха (Drosophila melanogaster) е отличен модел за изследвайте как нервната активност контролира сложното поведение, например хемотаксис или способността да преобразува обонятелния стимул в двигателна реакция, изследване, което може да бъде врата към по-сложни системи като човешкия мозък.

За да идентифицира невронните вериги, които участват в хемотаксиса, екипът от изследователи реши да се съсредоточи върху ларвите на оцетната муха, която има 10 000 неврони, 10 пъти по-малко от възрастните мухи и до 10 милиона пъти по-малко от хората.

Екипът избра 1100 щамове мухи, при които функцията на малка група неврони в мозъка може да бъде генетично деактивирана.

„Когато стартирахме проекта, имахме чувството, че търсим игла в купа сено. Знаехме това има 21 обонятелни неврона в главата на ларвата и съответните им двигателни неврони, но нямахме представа за идентичността на невроните в средата, нито за синапсите, отговорни за обработката на обонятелната информация и трансформирането й в вземането на двигателни решения ", обясни Луис.

Екипът насочи вниманието си към невроните, разположени в регион, традиционно свързан с отразяващо поведение, свързано с вкуса.

Чрез деактивиране на функцията на тези неврони, ларвите не бяха в състояние да вземат решения, за да следват градиентите на миризмите, както винаги.

Чрез оптогенетиката, метод, който се възползва от светлината За да контролира и наблюдава невроните, Ибрахим Тастекин, един от авторите на работата, успя да активира невроните поотделно и откри, че с кратки възбуди е достатъчно да се наложи промяна в ориентацията на ларвите.

Екипът също така показа, че невроните, идентифицирани в този изследван регион, са участвали в обработката на миризма, светлина и температура.

Дешифриране на невронни вериги

Освен да се идентифицират кои мозъчни региони контролират всеки конкретен аспект на поведението, целта на групата, водена от Луис, е да разберат как невроните образуват тези невронни вериги, как веригите работят заедно за постигане на изчисления и как сложното поведение възниква от тези изчисления.

Въпреки че учените знаят малко за невронните вериги, които свързват сензорните неврони с двигателната система, работата на екипа на Matthieu Louis ще помогне да се разбере как относително малка нервна система от 10 000 неврони представлява интегрира промени в сензорните сигнали към вземането на решения и как обучението може да повлияе на функцията на невронните вериги.

„Чрез дешифриране на изчисленията, направени на индивидуалното ниво на всеки неврон в по-прост мозък, ние се надяваме да подобрим знанията си подобни функции в много по-големи мозъци, като нашата. Нашият подход допълва други изследвания върху организми с по-висок модел, включително проект за човешки мозък ”, заключи Луис.