Suche
Mein Konto
Nieuw wormconnectoom onthult geheimen van neurale activiteit!
Wetenschappers bestuderen neuronale activiteit in de worm C. elegans om het verband tussen structuur en functie bloot te leggen.
Nieuw wormconnectoom onthult geheimen van neurale activiteit!
Er zijn altijd nieuwe, opwindende ontdekkingen in de wereld van de neurowetenschappen. In een onlangs gepubliceerde studie wordt gekeken naar de worm Caenorhabditis elegans om licht te werpen op de complexe relaties tussen hersenstructuur en neuronale activiteit. Deze kleine dieren wekten de interesse van onderzoekers in 1986, toen de eerste kaart van alle synaptische verbindingen werd gemaakt. Maar zoals The Transmitter rapporteert, blijkt dat er nog veel vragen moeten worden beantwoord.
De uitdaging om anatomie aan functie te koppelen blijkt allesbehalve eenvoudig. Modellen van neuronale activiteit gebaseerd op bestaande verbindingen komen niet altijd overeen met observaties van hersenactiviteit bij levende wormen. Iets soortgelijks werd ook gevonden bij muizen en fruitvliegjes, waar ‘stille’ synapsen en onverwachte celreacties werden waargenomen. Nieuwe preprints die de mechanismen achter deze verschijnselen onderzoeken, laten zien dat de meeste netwerkkenmerken in C. elegans niet behouden blijven tussen anatomische en functionele kaarten.
Het nieuwe begrip van C. elegans
De recente releases zijn echte eye-openers. Er werd een dynamisch systeemmodel ontwikkeld dat neuronale activiteit in het C. elegans-connectoom simuleert. Dit model houdt niet alleen rekening met de verbindingen tussen neuronen, maar ook met hun eigen eerdere activiteit. Deze bevindingen toonden aan dat veel van de waargenomen reacties tussen neuronen op deze basis kunnen worden verklaard. Zoals vermeld in de publicatie van Neuron, richt het onderzoek zich op neuropeptidergische signalering, die van groot belang is in alle zenuwstelsels.
De studie heeft tot doel een alomvattend connectoom te ontwerpen door de anatomie van eencellige cellen, genexpressiegegevens en biochemische analyses van receptor-ligand-interacties te integreren. De resultaten tonen een netwerk met een hoge verbindingsdichtheid en uitgebreide signaalcascades dat zou moeten dienen als prototype voor het begrijpen van neuromodulerende netwerken.
De rol van neurale verbindingen
Een ander opwindend aspect is het besef dat een fysieke verbinding tussen neuronen niet noodzakelijkerwijs een sterke elektrische activiteit garandeert. Optogenetische stimulatie-experimenten leveren niet altijd voorspelbare resultaten op. Onderzoekers hebben ontdekt dat hoewel neuronen met directe synaptische verbindingen vaak op elkaar reageren, veel interacties ook plaatsvinden zonder dergelijke anatomische verbindingen.
De uitgebreide bevindingen suggereren een causaal verband tussen het anatomische en functionele connectoom en roepen vragen op over de rol van extrasynaptische signalering. Deze bevindingen zouden de basis kunnen vormen voor toekomstig werk waarbij andere organismen betrokken zijn om beter te begrijpen hoe neurale netwerken werken.
Samenvattend vertegenwoordigen de resultaten van het huidige onderzoek een stap in de goede richting en helpen ze de discrepantie tussen structuur en functie in de hersenen aan te pakken. Andrew Leifer van Princeton University, hoofdauteur van de twee preprints, benadrukt het belang van deze bevindingen en de veelbelovende mogelijkheden die in de toekomst nog moeten worden onderzocht.