Raziskave osrednjega živčnega sistema črvov bi lahko prinesle vpogled v motnje duševnega zdravja

Znanstveniki so ustvarili najbolj popolno mrežo osrednjega živčnega sistema doslej, je skupina nevrobiologov poročala v reviji. Narava . Raziskovalci so izsledili vsak nevron v majhnih črvih, da bi ustvarili diagram, ki so ga drugi strokovnjaki opisali kot »zlati standard« konektom: nevronski zemljevid, ki je odgovoren za čutila in vedenje.

Konektom je shema ožičenja, kot diagram vezja, ki prikazuje, kako se živčne celice povezujejo med seboj in z organi. Izgradnja človeškega konektoma je dolgo iskani cilj nevroznanstvenikov. Ostaja nedosegljiva kljub naložbam, kot je Iniciativa BRAIN, ki jo je Nacionalni inštitut za zdravje financiral z več kot 400 milijonov dolarjev v letu 2018.

Toda raziskovalci, ki stojijo za konektomom črva, pravijo, da bi lahko zemljevidi, kot je ta, pomagali razložiti biologijo duševnih motenj, ki prizadenejo ljudi. Shizofrenija in bipolarna motnja sta »lahko konekopatiji. To pomeni, da so posledica nenormalnega ali napačnega ali napačnega ožičenja nekje v živčnem sistemu,« je povedal avtor študije Scott Emmons, strokovnjak za živčni sistem na Albert Einstein College of Medicine. Če znanstveniki bolje razumejo, kdaj v črvu ne delujejo žice, 'bi to lahko pripeljalo do vpogleda v duševne motnje na precej neposreden način,' je dejal.

Oglasna zgodba se nadaljuje pod oglasom

Zadevni črv jeCaenorhabditis elegans. Tanka in prosojna kot stekleni rezanci, mikroskopska žival živi v umazaniji in poje bakterije. Biologi na klopi imajo radi C. elegans, ker je žival enostavno vzgojiti, s preprostim telesnim načrtom, a se obnaša ravno dovolj zapleteno, da je zanimiva. Več znanstvenikov preučuje črva, kot pa ima celice v telesu - ima jih približno 1000, vse pa so bile preslikane. Celoten genom črva je bil prvi od katere koli sekvencirane živali. Decembra so na Mednarodno vesoljsko postajo odpeljali več tisoč črvov, da bi opazovali, kako mišice reagirajo na vesoljski polet .

'Živčni sistem C. elegans je ogromno prispeval k nevroznanosti,' je dejal Emmons. Živčne celice izmenjujejo signale, kot so štafeti, ki predajo palice, na povezavah, imenovanih sinapse. Ključne beljakovine v sinapsah so prvič odkrili pri črvih, preden so znanstveniki vedeli, da iščejo podobne beljakovine pri sesalcih.

Biolog, ki je prejel Nobelovo nagrado Sydney Brenner, ki je umrl aprila, se je zavzemal za raziskave C. elegans, ki so se začele v 60. letih prejšnjega stoletja. Brenner in njegovi sodelavci so leta 1984 predložili prvi konektor C. elegans za objavo. šest papirnatih zvezkov .

Oglasna zgodba se nadaljuje pod oglasom

»Še vedno so bile regije na živali, ki jih niso pogledali. In te vrzeli so zapečatene,« je dejal biolog z univerze Rockefeller Shai Shaham. 'To bo glavna referenčna točka, s katero se bo zdaj primerjalo vse ostalo.'

Biolog z univerze Rochester Douglas Portman, ki preučuje spolne razlike pri C. elegans in ni bil vključen v to raziskavo, je ta konektom imenoval 'različica 2.0' tega, kar so dosegli Brenner in njegovi kolegi.

'Dogajajo se kul stvari, za katere sploh nismo vedeli,' je dejal Portman. Organi črvov, kot so črevesje in spolne žleze, so bolj inervirani, kot so predvidevali nekateri biologi. Sistem je zelo tesno povezan. Signali iz senzoričnih nevronov lahko dosežejo skoraj vsako celico v dveh prehodih elektrokemične palice.

Zgodba se nadaljuje pod oglasom

Emmons in njegova ekipa so digitalizirali nekaj istih mikroskopskih slik, ki so jih uporabljali prvotni delavci. Njihove rekonstrukcije na računalniku so znanstvenikom omogočile, da so prešteli veliko več sinaps za novi konektom. Brennerjeva ekipa je preslikala samo enega od spolov črvov, hermafrodita, ki lahko samooplodi svoja jajčeca ali uporabi moško spermo. Novo poročilo vključuje konektome obeh spolov.

Moški črv ima 385 nevronov, hermafrodit pa 302. Dodajte mišice, organe in sinapse in konektom je splet vozlišč, ki jih povezuje več tisoč pramenov.

(Ljudje imajo približno 86 milijard nevronov in trilijone sinaps. Za perspektivo: pomerite kip svobode in potovali ste navzgor približno 300 čevljev. Potovanje, dolgo 86 milijard čevljev, bi vas lahko popeljalo na Luno in nazaj 35-krat.)

Zgodba se nadaljuje pod oglasom

V delu črva, ki je analogen njegovim možganom, so nekatere povezave pri samcu 'precej močnejše' kot pri hermafroditu, je dejal Portman. To lahko izhaja iz različnih prednostnih nalog. Sami v okolju, polnem hrane, bodo hermafroditi črvi ostali in jedli. Samci pa se sčasoma umaknejo iz hrane v iskanju partnerjev.

V prihodnosti nam bo 'zmožnost povezovanja določenih nevronov s specifičnim vedenjem omogočila tudi, da resnično ugotovimo, v kolikšni meri žična in brezžična vezja prispevajo k specifičnemu vedenju,' je dejal Piali Sengupta, biolog z univerze Brandeis, ki ni bil povezan s to raziskavo. .

Ostale so še meje za zemljevid. 'Polje mora iti in to storiti pri drugih vrstah,' je dejal Portman. Objavljeni konektomi so rekonstrukcije, sešite iz podob več živali. 'Imeti moramo veliko več primerov posameznih C. elegans.'

Zgodba se nadaljuje pod oglasom

Druge laboratorijske skupine razvijajo konektome ličinčnih stadij črva. Potekajo tudi prizadevanja za preslikavo 100.000 nevronov v konektomu sadne muhe in vseh povezav v kubičnem milimetru mišjih možganov.

'Področje konektomike je v povojih,' je dejal Emmons, ki ga je primerjal z zgodnjimi dnevi genetskega zaporedja. 'Pred njim je ogromna prihodnost.'

Sledenje drobnim, upadajočim peličicam

Mojstri kamuflaže, lignji, hobotnice in sipe

Napačne informacije so povsod. Ti znanstveniki vas lahko naučijo boja proti BS.