Одна из основных целей биологии, медицины и робототехники - понять, как конечности контролируются цепями нейронов, работающих вместе. И, как будто это недостаточно сложно, нужно также проводить осмысленное изучение активности конечностей, когда животные ведут себя и двигаются. Проблема в том, что практически невозможно получить полное представление об активности моторных и премоторных цепей, которые контролируют конечности во время поведения, как у позвоночных, так и у беспозвоночных.
Ученые из лаборатории Павана Рамдья в Институте мозга и разума EPFL и Межфакультетском институте биоинженерии разработали новый метод регистрации активности нейронных цепей, контролирующих конечности, в популярном модельном организме, плодовой мушке Drosophila melanogaster. В методе используется передовая техника визуализации, называемая «двухфотонная микроскопия», для наблюдения за возбуждением флуоресцентно помеченных нейронов, которые становятся ярче, когда они активны.
Ученые сосредоточились на вентральном нервном шнуре мухи, который представляет собой основную нервную цепь, контролирующую ноги, шею, крылья и два органа в форме гантели, которые насекомое использует для ориентации, называемых «жужжальцами». Но самое главное, они смогли визуализировать вентральный нервный пучок мухи, когда животное выполняло определенные действия.
Ученые обнаружили различные модели активности популяций нейронов в спинном мозге во время движения и поведения. В частности, исследователи изучили уход за телом и ходьбу, что позволило им изучить нейроны, участвующие в способности мух двигаться вперед, назад или поворачиваться при навигации в сложных условиях..
Наконец, команда разработала генетический метод, облегчающий доступ к вентральному нервному тяжу. Это может помочь будущим исследованиям, непосредственно изучающим цепи, связанные со сложными движениями конечностей.
«Я очень рад нашему новому подходу к записи», - говорит профессор Паван Рамдья. «В сочетании с мощными генетическими инструментами, доступными для изучения мух, я считаю, что мы можем быстро повлиять на понимание того, как мы двигаем нашими конечностями, и как мы можем создавать роботов, которые передвигаются по миру так же эффективно, как животные».