Jaunais Worm Connectome atklāj neironu aktivitātes noslēpumus!

Jaunais Worm Connectome atklāj neironu aktivitātes noslēpumus!

Neirozinātnes pasaulē vienmēr ir jauni, aizraujoši atklājumi. Nesen publicētā pētījumā aplūkots tārps Caenorhabditis elegans, lai izgaismotu sarežģītās attiecības starp smadzeņu struktūru un neironu aktivitāti. Šie mazie dzīvnieki pētnieku interesi izraisīja jau 1986. gadā, kad tika izveidota pirmā visu sinaptisko savienojumu karte. Taču, kā ziņo The Transmitter, izrādās, ka joprojām ir jāatbild uz daudziem jautājumiem.

Izaicinājums saistīt anatomiju ar funkciju izrādās nekas cits kā viegls. Neironu aktivitātes modeļi, kuru pamatā ir esošie savienojumi, ne vienmēr saskan ar smadzeņu darbības novērojumiem dzīvos tārpos. Kaut kas līdzīgs tika konstatēts arī pelēm un augļu mušām, kur tika novērotas "klusas" sinapses un negaidītas šūnu reakcijas. Jauni iepriekšējie nospiedumi, kas pēta šo parādību mehānismus, liecina, ka lielākā daļa tīkla elementu C. elegans nav saglabāti starp anatomiskajām un funkcionālajām kartēm.

Jaunā izpratne par C. elegans

Jaunākie izlaidumi ir patiesi acis. Tika izstrādāts dinamisko sistēmu modelis, kas simulē neironu aktivitāti C. elegans savienojumā. Šis modelis ņem vērā ne tikai savienojumus starp neironiem, bet arī viņu pašu iepriekšējo darbību. Šie atklājumi parādīja, ka daudzas novērotās reakcijas starp neironiem var izskaidrot, pamatojoties uz to. Kā minēts [Neuron] publikācijā (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37935195/), pētījums koncentrējas uz neiropeptiderģisko signālu pārraidi, kam ir liela nozīme visās nervu sistēmās.

Pētījuma mērķis ir izveidot visaptverošu savienojumu, integrējot vienas šūnas anatomiju, gēnu ekspresijas datus un receptoru-ligandu mijiedarbības bioķīmiskās analīzes. Rezultāti parāda tīklu ar augstu savienojuma blīvumu un paplašinātām signalizācijas kaskādēm, kam vajadzētu kalpot par prototipu neiromodulācijas tīklu izpratnei.

Neironu savienojumu loma

Vēl viens aizraujošs aspekts ir apziņa, ka fiziska saikne starp neironiem ne vienmēr garantē spēcīgu elektrisko aktivitāti. Optoģenētiskās stimulācijas eksperimenti ne vienmēr dod paredzamus rezultātus. Pētnieki ir atklājuši, ka, lai gan neironi ar tiešiem sinaptiskiem savienojumiem bieži reaģē viens uz otru, daudzas mijiedarbības notiek arī bez šādiem anatomiskiem savienojumiem.

Visaptverošie atklājumi liecina par cēloņsakarību starp anatomisko un funkcionālo savienojumu un rada jautājumus par ekstrasinaptiskās signalizācijas lomu. Šie atklājumi varētu būt pamats turpmākam darbam, kurā iesaistīti citi organismi, lai labāk izprastu, kā darbojas neironu tīkli.

Rezumējot, pašreizējā pētījuma rezultāti ir solis pareizajā virzienā un palīdz novērst smadzeņu struktūras un funkcijas neatbilstību. Endrjū Leifers no Prinstonas Universitātes, divu priekšdruku vadošais autors, uzsver šo atklājumu nozīmi un daudzsološās iespējas, kas vēl jāizpēta nākotnē.