Группа биологов расшифровала, как нейроны, участвующие в восприятии движения, формируются в мозгу мухи. Это открытие иллюстрирует, как сложные нейронные цепи строятся из простых правил развития.
Открытие, опубликованное в журнале Cell, предлагает новые пути для понимания фундаментальных процессов, посредством которых в мозгу формируются цепи для обработки визуальной информации.
«Понимание того, как определяется нейронная идентичность и как строятся нейронные цепи во время развития, позволяет нам лучше понять начало неврологических расстройств», - объясняет ведущий автор Филипе Пинто-Тейшейра, постдокторский научный сотрудник New York Times. Факультет биологии Йоркского университета и Центр геномики и системной биологии Нью-Йоркского университета в Абу-Даби.«В частности, мы можем точно настроить наше понимание генерации общих принципов, которые определяют производство нейронов, происходящих из стволовых клеток, и построение нейронных цепей, что может указать на новые терапевтические достижения».
Исследование, проведенное в лаборатории профессора Клода Деплана в Центре геномики и системной биологии (CGSB) Нью-Йоркского университета в Абу-Даби и на кафедре биологии Нью-Йоркского университета, направлено на то, чтобы выяснить взаимосвязь между формированием нейронов и созданием нейронных цепей. для обнаружения движения.
Динамика сложна - развитие функционирующей нервной системы требует, чтобы различные нейроны с определенными функциями производились после выполнения точных программ развития, которые устанавливают правильные нейронные сети. Видео этого процесса можно посмотреть здесь:
Ученые сосредоточили свои исследования на плодовой мушке дрозофиле, которая обычно используется в биологических исследованиях в качестве модельной системы для расшифровки основных принципов, управляющих функциями мозга.
У этого вида визуальная информация от 800 единиц глаза или фасеток обрабатывается в различных структурах мозга в оптических долях, каждая из которых подразделяется на 800 соответствующих столбцов, которые проецируют в мозг изображение мира, воспринимаемое сетчаткой.. Например, информация о движении обрабатывается двумя параллельными путями: нейроны T4 обнаруживают движение ярких объектов на черном фоне, а нейроны T5 обрабатывают движение темных объектов.
T4 и T5 имеют четыре подтипа, каждый из которых реагирует на движение в одном из четырех направлений (спина вперед, спереди назад, а также вверх и вниз), так что все нейроны T4 и T5 с одинаковым предпочтением направления работают для поддержки восприятия собственного движения.
В своем исследовании ученые обнаружили, что нейроны T4 и T5 происходят из двух пулов стволовых клеток: один производит клетки, чувствительные к горизонтальному движению, а другой настроен на вертикальное движение.
Они обнаружили, что эти стволовые клетки опираются на новый способ образования нейронов, при котором два последовательных клеточных деления производят наборы из двух нейронов T4 и двух нейронов T5 с избирательностью в противоположном направлении движения - например, одна пара T4/T5 чувствителен к движению вперед-назад, а другой - к движению вперед-назад.
"Поскольку нейроны Т4 и Т5 с избирательностью в противоположном направлении движения продуцируются одной и той же стволовой клеткой в одно и то же время, эти четыре нейрона синхронно проецируются в одно и то же положение в мозгу, соответствующее определенной точке зрительного пространства", объясняет Десплан. «В результате организация проекций нейронов напрямую зависит от порядка рождения нейронов, что показывает, как простые правила развития могут привести к сложной нейронной организации».