Одноклеточный «компьютер» в мозгу червя способствует его обучению
Москва, 21:59, 04 Янв 2018, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
На этой фотографии показана отдельная нейронная клетка червя C. elegans (захваченная посредством визуализации динамики кальция с использованием датчика кальция GCAMP6). Изображения поведения одиночных нейронов в мозге животных позволили исследователям Йельского университета восстановить, как отдельные нейроны изменяются на основе опыта, и как их механизмы пластичности затем вычисляют сенсорную информацию для приведения в действие памяти.
У нервной системы есть способность меняться на основе опыта. Считается, что эта пластичность лежит в основе формирования и поиска воспоминаний. То, как пластичность отдельных нейронов способствует изучению поведения, является фундаментальным и безответным вопросом в нейронауке. В январском выпуске журнала Neuron ученые Йельского университета показали, что два механизма пластичности действуют в одном нейроне, чтобы выразить память у червя C. elegans.
C. elegans можно обучить предпочитать температуру, и команда Йельского университета во главе с нейробиологами Даниэлем Колон-Рамосом и Джошем Хоком изучила, что происходит на клеточном уровне, когда животные учатся предпочитать новую температуру. Они обнаружили, что сенсорный нейрон в черве может интегрировать два механизма пластичности, чтобы направлять усвоенные поведенческие предпочтения.
Сенсорная адаптация позволяет нейрону действовать как своего рода компас, сообщая червям, каким образом он воздействует на температурный градиент. Пресинаптическая пластичность действует как «информационный затвор», который, основываясь на изученном поведении, регулирует, передается ли информация о температуре другим нейронам или нет, тем самым контролируя движение. Вместе эти механизмы создают одноклеточную логическую систему, которая объясняет, как животное воспринимает температуру и реагирует на нее на основе предыдущей памяти.
«Наша работа показывает, что каждый отдельный нейрон способен действовать как компьютер, интегрируя механизмы пластичности для обработки информации, которая инициирует сложное поведение», — сказал Колон-Рамос.
