Японцы выяснили, как нервы червяков реагируют на «хорошее» и «плохое»
Москва, 09:09, 23 Мар 2020, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Исследования крошечного почвенного червя помогают объяснить, как нервные системы животных транслируют внешние сигналы как «хорошие» или «плохие», чтобы вызвать соответствующий ответ.
Исследователи из Нагойского университета обнаружили нервную схему, регулирующую реакцию крошечного почвенного червя на изменение температуры. Результаты, опубликованные в журнале Proceedings Национальной академии наук, помогают прояснить, каким образом нервная система преобразует внешние сигналы в поведение.
Один из фундаментальных вопросов нейробиологии: как мозг определяет, хороший или плохой внешний стимул? Поведение животных зависит от этой способности. Например, запах хищника вызывает реакцию страха, в то время как запах потенциального партнера вызывает поведение спаривания.
Нематода Caenorhabditis elegans имеет длину около одного миллиметра и живет в почве, питаясь микробами. Она часто используется в качестве модельного организма для биологических исследований в различных областях, таких как развитие, нейробиология и старение.
Как правило, нематода C. elegans мигрирует к более низкой температуре, когда помещается в более теплую среду, чем та, в которой она выращивалась, и наоборот. Молекулярные нейробиологи Санджи Накано и Икуэ Мори из Университета Нагоя и коллеги хотели понять молекулярные и неврологические основы этого поведения.
Используя генетические инструменты и инструменты визуализации, ученые обнаружили, что чувствительная к температуре нервная клетка у червей, называемая AFD, передает сигналы, которые активируют или ингибируют приемную нервную клетку, называемую AIY.
Ученые подвергали свободно движущихся червей хорошему или плохому внешнему температурному стимулу. Первый «хороший» сигнал начинался ниже температуры культивирования червей и постепенно нагревался к ней. Другой «плохой» сигнал начинался при температуре культивирования и постепенно нагревался выше ее.
AFD был активирован обоими сигналами потепления. Но затем он посылает стимулирующие молекулы в AIY в случае хорошего сигнала и ингибирует во время плохого. Результат показывает, как одна и та же нервная клетка может отправлять сигналы, которые передают противоположные сообщения.
Генетические исследования также выявили три специфических гена, а также ферменты и белки, которые они кодируют, которые участвуют в этом ответе: kin-4, mec-2 и dgk-1.
«Эти три гена эволюционно законсервированы у млекопитающих, включая людей», — говорит Накано. «Подобный механизм, таким образом, может присутствовать в нервной системе высших организмов».
В будущем команда планирует определить другие стимулы, которые вызывают аналогичные нейрональные ответы у C. elegans.
