Novi Worm Connectome razkriva skrivnosti nevronske aktivnosti!

Novi Worm Connectome razkriva skrivnosti nevronske aktivnosti!

V svetu nevroznanosti so vedno nova, vznemirljiva odkritja. Nedavno objavljena študija obravnava črva Caenorhabditis elegans, da bi osvetlila zapletena razmerja med strukturo možganov in aktivnostjo nevronov. Te male živali so vzbudile zanimanje raziskovalcev že leta 1986, ko je nastal prvi zemljevid vseh sinaptičnih povezav. Toda kot poroča The Transmitter, se je izkazalo, da je še veliko vprašanj, na katera je treba odgovoriti.

Izziv povezovanja anatomije s funkcijo se izkaže za vse prej kot lahek. Modeli nevronske aktivnosti, ki temeljijo na obstoječih povezavah, se ne ujemajo vedno z opazovanji možganske aktivnosti pri živih črvih. Nekaj ​​podobnega so našli tudi pri miših in vinskih mušicah, kjer so opazili »tihe« sinapse in nepričakovane odzive celic. Novi prednatisi, ki raziskujejo mehanizme za temi pojavi, kažejo, da večina omrežnih značilnosti v C. elegans ni ohranjenih med anatomskimi in funkcionalnimi zemljevidi.

Novo razumevanje C. elegans

Nedavne izdaje resnično odprejo oči. Razvit je bil dinamični sistemski model, ki simulira nevronsko aktivnost v konektomu C. elegans. Ta model ne upošteva le povezav med nevroni, ampak tudi njihovo lastno predhodno aktivnost. Te ugotovitve so pokazale, da je veliko opazovanih reakcij med nevroni mogoče razložiti na tej podlagi. Kot je navedeno v publikaciji Neuron, se raziskava osredotoča na nevropeptidergično signalizacijo, ki je zelo pomembna v vseh živčnih sistemih.

Cilj študije je oblikovati celovit konektom z integracijo anatomije ene celice, podatkov o izražanju genov in biokemičnih analiz interakcij med receptorjem in ligandom. Rezultati kažejo omrežje z visoko gostoto povezav in razširjenimi signalnimi kaskadami, ki naj bi služilo kot prototip za razumevanje nevromodulatornih omrežij.

Vloga nevronskih povezav

Drug vznemirljiv vidik je spoznanje, da fizična povezava med nevroni ne zagotavlja nujno močne električne aktivnosti. Poskusi optogenetske stimulacije ne dajejo vedno predvidljivih rezultatov. Raziskovalci so ugotovili, da čeprav se nevroni z neposrednimi sinaptičnimi povezavami pogosto odzivajo drug na drugega, se mnoge interakcije zgodijo tudi brez takih anatomskih povezav.

Izčrpne ugotovitve kažejo na vzročno razmerje med anatomskim in funkcionalnim konektomom in postavljajo vprašanja o vlogi ekstrasinaptične signalizacije. Te ugotovitve bi lahko bile osnova za prihodnje delo, ki vključuje druge organizme, da bi bolje razumeli, kako delujejo nevronske mreže.

Če povzamemo, rezultati trenutne raziskave predstavljajo korak v pravo smer in pomagajo odpraviti neskladje med strukturo in funkcijo v možganih. Andrew Leifer z Univerze Princeton, glavni avtor obeh prednatisov, poudarja pomen teh ugotovitev in obetavnih možnosti, ki jih je treba raziskati v prihodnosti.