Uusi Worm Connectome paljastaa hermotoiminnan salaisuudet!

Uusi Worm Connectome paljastaa hermotoiminnan salaisuudet!

Neurotieteen maailmassa on aina uusia, jännittäviä löytöjä. Äskettäin julkaistussa tutkimuksessa tarkastellaan matoa Caenorhabditis elegans valottaakseen aivojen rakenteen ja hermosolujen toiminnan välisiä monimutkaisia ​​suhteita. Nämä pienet eläimet herättivät tutkijoiden kiinnostuksen jo vuonna 1986, jolloin luotiin ensimmäinen kartta kaikista synaptisista yhteyksistä. Mutta kuten The Transmitter raportoi, käy ilmi, että monia kysymyksiä on vielä vastattavana.

Haaste yhdistää anatomia toimintaan on kaikkea muuta kuin helppoa. Olemassa oleviin yhteyksiin perustuvat hermosolujen toimintamallit eivät aina ole yhtäpitäviä elävien matojen aivotoiminnan havaintojen kanssa. Jotain vastaavaa löydettiin myös hiiristä ja hedelmäkärpäsistä, joissa havaittiin "hiljaisia" synapseja ja odottamattomia soluvasteita. Uudet esiprintit, jotka tutkivat näiden ilmiöiden taustalla olevia mekanismeja, osoittavat, että useimmat C. elegansin verkkoominaisuudet eivät ole säilyneet anatomisten ja toiminnallisten karttojen välillä.

C. elegansin uusi käsitys

Viimeaikaiset julkaisut ovat todellisia silmiä avaavia. Kehitettiin dynaaminen järjestelmämalli, joka simuloi hermosolujen aktiivisuutta C. elegansin konnektomissa. Tämä malli ottaa huomioon hermosolujen välisten yhteyksien lisäksi myös niiden oman aikaisemman toiminnan. Nämä havainnot osoittivat, että monet havaituista hermosolujen välisistä reaktioista voidaan selittää tällä perusteella. Kuten [Neuronin] julkaisussa (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37935195/) mainitaan, tutkimus keskittyy neuropeptidergiseen signalointiin, jolla on suuri merkitys kaikissa hermostojärjestelmissä.

Tutkimuksen tavoitteena on suunnitella kattava konnekomi yhdistämällä yksisoluinen anatomia, geeniekspressiotiedot ja reseptori-ligandivuorovaikutusten biokemialliset analyysit. Tulokset osoittavat verkon, jossa on korkea yhteystiheys ja laajennetut signalointikaskadit, joiden pitäisi toimia prototyyppinä neuromodulatoristen verkkojen ymmärtämiselle.

Hermoyhteyksien rooli

Toinen jännittävä näkökohta on oivallus, että hermosolujen välinen fyysinen yhteys ei välttämättä takaa vahvaa sähköistä aktiivisuutta. Optogeneettiset stimulaatiokokeet eivät aina tuota ennustettavia tuloksia. Tutkijat ovat havainneet, että vaikka suorat synaptiset yhteydet omaavat neuronit reagoivat usein toisiinsa, monet vuorovaikutukset tapahtuvat myös ilman tällaisia ​​anatomisia yhteyksiä.

Kattavat havainnot viittaavat syy-yhteyteen anatomisen ja toiminnallisen konnektomin välillä ja herättävät kysymyksiä ekstrasynaptisen signaloinnin roolista. Nämä havainnot voisivat muodostaa perustan tulevalle työlle, jossa on mukana muita organismeja, jotta voidaan ymmärtää paremmin, kuinka hermoverkot toimivat.

Yhteenvetona voidaan todeta, että nykyisen tutkimuksen tulokset edustavat askelta oikeaan suuntaan ja auttavat korjaamaan aivojen rakenteen ja toiminnan välistä ristiriitaa. Andrew Leifer Princetonin yliopistosta, kahden preprintin johtava kirjoittaja, korostaa näiden löydösten merkitystä ja lupaavia mahdollisuuksia, joita on vielä tutkittava tulevaisuudessa.