Nowy robak Connectome odkrywa sekrety aktywności neuronowej!

Nowy robak Connectome odkrywa sekrety aktywności neuronowej!

W świecie neuronauki zawsze pojawiają się nowe, ekscytujące odkrycia. Niedawno opublikowane badanie dotyczy robaka Caenorhabditis elegans, aby rzucić światło na złożone powiązania między strukturą mózgu a aktywnością neuronów. Te małe zwierzęta wzbudziły zainteresowanie badaczy już w 1986 roku, kiedy stworzono pierwszą mapę wszystkich połączeń synaptycznych. Jak jednak donosi The Transmitter, okazuje się, że wciąż pozostaje wiele pytań, na które należy odpowiedzieć.

Wyzwanie, jakim jest powiązanie anatomii z funkcją, wcale nie jest łatwe. Modele aktywności neuronów oparte na istniejących połączeniach nie zawsze pokrywają się z obserwacjami aktywności mózgu żywych robaków. Coś podobnego stwierdzono także u myszy i muszek owocowych, gdzie zaobserwowano „ciche” synapsy i nieoczekiwane reakcje komórek. Nowe wydruki wstępne badające mechanizmy stojące za tymi zjawiskami pokazują, że większość cech sieciowych u C. elegans nie jest zachowana na mapach anatomicznych i funkcjonalnych.

Nowe rozumienie C. elegans

Najnowsze publikacje naprawdę otwierają oczy. Opracowano dynamiczny model systemów symulujący aktywność neuronalną w konektomie C. elegans. Model ten uwzględnia nie tylko połączenia między neuronami, ale także ich własną wcześniejszą aktywność. Odkrycia te pokazały, że wiele zaobserwowanych reakcji między neuronami można wyjaśnić na tej podstawie. Jak wspomniano w publikacji Neuron, badania skupiają się na sygnalizacji neuropeptydergicznej, która ma ogromne znaczenie we wszystkich układach nerwowych.

Celem badania jest zaprojektowanie kompleksowego konektomu poprzez integrację anatomii pojedynczych komórek, danych dotyczących ekspresji genów i analiz biochemicznych interakcji receptor-ligand. Wyniki pokazują sieć o dużej gęstości połączeń i rozbudowanych kaskadach sygnalizacyjnych, która powinna służyć jako prototyp do zrozumienia sieci neuromodulacyjnych.

Rola połączeń nerwowych

Kolejnym ekscytującym aspektem jest uświadomienie sobie, że fizyczne połączenie między neuronami niekoniecznie gwarantuje silną aktywność elektryczną. Eksperymenty ze stymulacją optogenetyczną nie zawsze dają przewidywalne rezultaty. Naukowcy odkryli, że chociaż neurony posiadające bezpośrednie połączenia synaptyczne często reagują na siebie nawzajem, wiele interakcji zachodzi również bez takich połączeń anatomicznych.

Kompleksowe odkrycia sugerują związek przyczynowy między konektomem anatomicznym i funkcjonalnym i rodzą pytania dotyczące roli sygnalizacji pozasynaptycznej. Odkrycia te mogą stanowić podstawę do przyszłych prac z udziałem innych organizmów, aby lepiej zrozumieć działanie sieci neuronowych.

Podsumowując, wyniki obecnych badań stanowią krok we właściwym kierunku i pomagają zaradzić rozbieżnościom między strukturą i funkcją mózgu. Andrew Leifer z Uniwersytetu Princeton, główny autor obu druków wstępnych, podkreśla znaczenie tych odkryć i obiecujące możliwości, które należy zbadać w przyszłości.