22 май 2022
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Учени откриха начин да четат мислите на медузите (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 01 декември 2021 в 06:33 105560
Флуоресцираща Clytia hemisphaerica отстрани. Кредит: Brandon Weissbourd

Човешкият мозък има 100 милиарда неврона, създаващи 100 трилиона връзки. Разбирането на точните вериги на мозъчните клетки, които ръководят всичките ни ежедневни поведения – като движение на крайниците, реагиране на страх и други емоции и т.н. – е невероятно сложен пъзел за невроучените. Но сега на фундаментални въпроси на невронауката на поведението може да се отговори чрез нов и много по-прост модел на организъм: малките медузи.

Изследователите от Калифорнийския технологичен институт вече са разработили един вид генетична кутия с инструменти, пригодена за бърникане в Clytia hemisphaerica, вид медуза около 1 сантиметър в диаметър в зряла възраст. Използвайки този инструментариум, малките същества са генетично модифицирани, така че техните неврони поотделно светят с флуоресцентна светлина, когато се активират. Тъй като медузата е прозрачна, изследователите могат да наблюдават сиянието на нервната й активност, докато се държи естествено. С други думи, екипът може да чете мислите на медуза, докато се храни, плува, избягва хищници и други, за да разбере как сравнително простият мозък на животното координира поведението му.

Статия, описваща новото изследване, е публикувана наскоро в списание Cell.

Когато става въпрос за моделни организми, използвани в лабораториите, медузите са много различни. Червеите, мухите, рибите и мишките – някои от най-често използваните лабораторни моделни организми – са много по-тясно свързани генетично помежду си, отколкото с медузите. Всъщност червеите са еволюционно по-близо до хората, отколкото до медузите.

С нова генетична кутия с инструменти изследователите могат да видят в реално време невроните на медузи, докато светят. Медузите нямат централизиран мозък - по-скоро техните мозъчни клетки (неврони) са разпределени в дифузна мрежа из цялото тяло. Както е показано в това видео, това проучване открива, че всъщност съществува пространствена организация за начина, по който невроните се активират, когато животното координира поведението. Кредит: B. Weissbourd

„Медузите са важна точка за сравнение, защото са толкова далечни [генетично]“, коментира Брейди Вайсбърд (Brady Weissbourd), постдокторант и първи автор на изследването. „Те ни позволяват да задаваме въпроси като, има ли принципи на невронауката, общи за всички нервни системи? Или как биха изглеждали първите нервни системи? Като изследваме природата по-широко, можем също да открием полезни биологични иновации. Важно е, че много медузи са малки и прозрачни, което ги прави интересни платформи за невронауката. Това е така, защото има невероятни нови инструменти за изобразяване и манипулиране на невронната активност с помощта на светлина и може да се постави цялата жива медуза под микроскоп и да има достъп до цялата нервна система наведнъж."

Вместо да е централизиран в една част от тялото като нашия мозък, мозъкът на медузата е разпръснат в цялото тяло на животното като мрежа. Различните части на тялото на медузата могат да работят привидно автономно, без централизиран контрол. Например, устата на медуза, отстранена хирургично, може да продължи да „яде“ дори без останалата част от тялото на животното.

Този децентрализиран план на тялото изглежда е изключително успешна еволюционна стратегия, тъй като медузите съществуват в животинското царство в продължение на стотици милиони години. Но как децентрализираната нервна система на медузите координира и дирижира поведението?

Clytia hemisphaerica, гледана отгоре с пипала, разположени равномерно около външните ръбове. Кредит: Weissbourd / DeGiorgis

След разработването на генетичните инструменти за работа с медузата Clytia hemisphaerica, учените първо изследват невронните вериги, лежащи в основата на поведението на животното при хранене. Когато C. hemisphaerica хване скарида в пипалото си, тя сгъва тялото си, за да я занесе до устата си и едновременно извива устата си към пипалото.

Как мозъкът на медузата, очевидно неструктуриран и радиално симетричен, координира това насочено движение на тялото на медузата?

Медуза сгъва дясната страна на тялото си, за да донесе малка скарида до устата си. Кредит: B. Weissbourd

Чрез изследване на светещите верижни реакции, възникващи в невроните на животните, докато се хранят, екипът установи, че подмрежа от неврони, която произвежда конкретен невропептид (молекула, произведена от невроните), е отговорна за пространствено локализираното сгъване навътре на тялото. Освен това, въпреки че първоначално невронната мрежа на медузата изглежда дифузна и неструктурирана, изследователите откриват изненадваща степен на организация, която стана видима само с флуоресцентното маркиране.

„Нашите експерименти разкриват, че привидно дифузната невронна мрежа, която е в основата на кръглия чадър на медузи, всъщност е разделена на петна от активни неврони, организирани на клинове като резени пица“, обяснява професорът по биология Дейвид Андерсън (David J. Anderson), в чиято лаборатория се извършва изследването. „Когато медузата хване скарида с пипало, първо се активират невроните в „резена пица“, който е най-близо до това пипало, което от своя страна кара тази част от чадъра да се сгъне навътре, довеждайки скаридата до устата. Важно е, че това ниво на невронна организация е напълно невидимо, ако погледнете анатомията на медузата, дори и с микроскоп. Трябва да може да се визуализират активните неврони, за да го се види – което можем да направим с нашата нова система."

Вайсборд подчертава, че това е само първа стъпка към разбирането на пълния набор от поведения на медузите.

„В бъдеща работа бихме искали да използваме тази медуза като подходяща платформа, за да разберем точно как се генерира поведението от цели невронни системи“, разказва Вайсборд. „Разбирането как пипалата, чадърът и устата се координират помежду си ни позволява да стигнем до по-общи проблеми на функцията на модулността в нервните системи и как тези модули се координират един с друг. Крайната цел е не само да разберем нервната система на медузите, но и да я използваме като трамплин за разбиране на по-сложни системи в бъдеще."

Справка: Brandon Weissbourd et al, A genetically tractable jellyfish model for systems and evolutionary neuroscience, Cell (2021). DOI: 10.1016/j.cell.2021.10.021

Източник: How to read a jellyfish's mind
Lori Dajose, California Institute of Technology


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.