Група дослідників з Барселонського центру геномного регулювання намагається зрозуміти функціонування складних нейронних ланцюгів

Вчені з Центру геномної регуляції (CRG) з Барселони досліджує нейронні ланцюги, що активують запах оцтових мух, щоб спробувати зрозуміти, як працює мозок та його передачі.

вивчають

У ході розслідування, опублікованого на цьому тижні в журналі "Current Biology", науковці CRG намагаються пояснити, чому, якщо банан псується у фруктовій мисці, швидше оцтова муха усвідомити це перед нами.

«Як це можливо, що нервова система крихітної мухи здатна відстежувати запах банана?» - запитав директор Лабораторії сенсорних та поведінкових систем КРГ Матьє Луї.

На думку Луїса, оцтова муха (Drosophila melanogaster) - відмінна модель для дослідити, як нервова активність контролює складну поведінку, наприклад, хемотаксис або здатність перетворювати нюховий подразник у рухову реакцію, дослідження, які можуть бути воротами до більш складних систем, таких як мозок людини.

Щоб визначити нервові ланцюги, які беруть участь у хемотаксисі, група дослідників вирішила зосередитись на личинках оцтової мухи, яка має 10 000 нейронів, У 10 разів менше, ніж у дорослих мух, і в 10 мільйонів разів менше, ніж у людей.

Команда відібрала 1100 штамів мух, в яких функція невеликої групи нейронів мозку могла бути генетично деактивована.

«Коли ми починали проект, у нас було відчуття, що шукаємо голку в копиці сіна. Ми це знали є 21 нюховий нейрон в голові личинок та їх відповідних рухових нейронах, але ми не мали уявлення ні про ідентичність нейронів посередині, ні про синапси, відповідальні за обробку нюхової інформації та перетворення її у процес прийняття рухових рішень ", - пояснив Луї.

Команда звернула свою увагу на нейрони, розташовані в регіоні, традиційно пов’язаному з рефлексивною поведінкою, пов’язаною зі смаком.

Деактивуючи функцію цих нейронів, личинки не могли прийняти рішення слідувати градієнтам запаху, як це завжди робиться.

Через оптогенетику, метод, який використовує переваги світла Для контролю та моніторингу нейронів Ібрагім Тастекін, один із авторів роботи, зміг активувати нейрони індивідуально і виявив, що при коротких збудженнях було достатньо, щоб змусити змінити орієнтацію личинок.

Команда також показала, що нейрони, виявлені в цьому досліджуваному регіоні, брали участь у обробці запаху, світла та температури.

Розшифруйте нейронні схеми

Крім визначення того, які регіони мозку контролюють кожен конкретний аспект поведінки, метою групи, яку очолює Луї, є зрозуміти, як нейрони утворюють ці нейронні ланцюги, як схеми працюють разом для досягнення обчислень і як із цих обчислень виникає складна поведінка.

Хоча вчені мало знають про нервові ланцюги, що з'єднують сенсорні нейрони з руховою системою, робота команди Матьє Луї допоможе зрозуміти, як відносно невелика нервова система з 10000 нейронів представляє інтегрує зміни в сенсорних сигналах щодо прийняття рішень та того, як навчання може впливати на функцію нейронних ланцюгів.

"Розшифровуючи обчислення, зроблені на індивідуальному рівні кожного нейрона в більш простому мозку, ми сподіваємось вдосконалити наші знання про подібні функції у значно більших мізків, як у нас. Наш підхід доповнює інші дослідження на вищих модельних організмах, включаючи проект "Мозок людини", - підсумував Луї.