Mətbəx sayğacınızın üstündəki meyvə milçəyinin qarşısını almaq istərdinizmi? Max Planck Florida Neyrologiya İnstitutunun alimləri qırmızı işıq altında dayanan milçəklər yaradıblar. Bununla onlar dayanma ilə əlaqəli dəqiq sinir mexanizmlərini kəşf etdilər.

Təbiətdə dərc olunan onların tapıntıları milçək davranışına nəzarət etməkdən çox kənar təsirlərə malikdir. Onlar beynin ətraf mühit kontekstindən asılı olaraq müxtəlif sinir mexanizmlərini necə işlətdiyini nümayiş etdirirlər.

Drosophilanın mürəkkəb davranışları anlamaq gücü

Dayanma demək olar ki, bütün heyvan davranışları üçün vacib olan kritik bir hərəkətdir. Yemək axtararkən, heyvan yemək üçün yemək aşkar etdikdə dayanmalıdır; çirkli olduqda, özünü düzəltmək üçün dayanmalıdır. Dayanma qabiliyyəti, zahirən sadə görünsə də, yaxşı başa düşülməmişdir, çünki bu, yerimək kimi rəqabətli davranışlarla mürəkkəb qarşılıqlı əlaqəni əhatə edir.

https://www.youtube.com/embed/VSGrESDJXVM?color=whiteDoktor Salil Bidayenin rəhbərlik etdiyi Maks Plank Florida Neyrologiya İnstitutunun araşdırması milçəklərdə dayanmağa nəzarət edən üç neyron müəyyən edib. Elm adamları bu neyronları (qırmızı dairə) aktivləşdirmək üçün qırmızı işıq yandırdıqda, milçəklərin hər biri fərqli şəkildə irəli yeriməyi dayandırmasına səbəb oldular. Bluebell-BB və Foxglove-FG neyronları müvafiq olaraq dönmə və irəli yeriməyə mane oldu, Brake-BRK neyronları isə bütün yerimə əmrlərini aşdı və ayaq oynaqlarının müqavimətini artırdı. Kredit: Bidaye Laboratoriyası, Max Planck Florida Neyrologiya İnstitutu

Max Planck Florida alimi Dr. Salil Bidaye sinir dövrəsinin fəaliyyətinin ətraf mühitdə naviqasiya kimi dəqiq və mürəkkəb davranışlara necə gətirib çıxardığını anlamaq üçün güclü tədqiqat modeli Drosophila Melanogasterdən (meyvə milçəyi) istifadə etmək üzrə ekspertdir. Əvvəllər irəli, geriyə və dönmə hərəkəti üçün kritik olan neyronları müəyyən edən Dr. Bidaye və komandası dayanmağa üz tutdu.

“Dünyada məqsədyönlü hərəkət yerimək qədər düzgün zamanda dayanmağa da əsaslanır. Bu, yemək yemək, cütləşmə və zərərdən qaçınmaq kimi mühüm davranışların əsasını təşkil edir. Biz beynin dayanmağa necə nəzarət etdiyini və dayandırma siqnallarının siqnalları haradan aldığını anlamaqda maraqlı idik. gəzir,” Bidaye dedi.

Heyvanın sadələşdirilmiş sinir sistemi, qısa ömür və çoxlu nəsil sayı da daxil olmaqla bir araşdırma modeli olaraq meyvə milçəyinin gücündən istifadə edən Bidaye və komandası dayanmağı başlatan neyronları müəyyən etmək üçün genetik ekrandan istifadə etdi. Qırmızı işıq yandıraraq xüsusi neyronları aktivləşdirmək üçün optogenetikadan istifadə edərək, tədqiqatçılar sərbəst gəzən milçəklərin dayanmasına səbəb olan kiçik neyron qruplarını işə saldılar.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1728969602&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-10-scientists-decode-brain-mechanisms-drosophila.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI5LjAuNjY2OC45MCIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI5LjAuNjY2OC45MCJdLFsiTm90PUE_QnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyOS4wLjY2NjguOTAiXV0sMF0.&dt=1728969602302&bpp=1&bdt=145&idt=180&shv=r20241010&mjsv=m202410080101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Ddd084782a3980897%3AT%3D1725971170%3ART%3D1728969247%3AS%3DALNI_Ma1uv12HX_ctV-7loP2Dla_dLGslw&eo_id_str=ID%3D6cdee71e935b6dcb%3AT%3D1725971170%3ART%3D1728969247%3AS%3DAA-AfjZEH1DAbfRV50frmhACTroQ&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2088947377189&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2580&biw=1903&bih=859&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31087987%2C42531706%2C95343455%2C95344777&oid=2&pvsid=3474630153506738&tmod=365233425&uas=0&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2Fpage8.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C859&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=186

Dayandırmaq üçün iki mexanizm

Foxglove, Bluebell və Brake adlı üç unikal neyron növü aktivləşdirildikdə milçəklərin dayanmasına səbəb oldu. Diqqətli və dəqiq analizlər nəticəsində alimlər müəyyən ediblər ki, milçəklərin dayanma mexanizmləri hansı neyronun aktiv olmasından asılı olaraq fərqlənir. Foxglove və Bluebell neyronları müvafiq olaraq irəli yeriməyə və dönməyə mane oldu, əyləc neyronları isə bütün yerimə əmrlərini aşdı və ayaq oynaqlarının müqavimətini artırdı.

“Tədqiqat qrupumuzun müxtəlif təcrübəsi dəqiq dayandırma mexanizmlərinin təhlilində mühüm əhəmiyyət kəsb edirdi. Hər bir komanda üzvü suala müxtəlif üsullarla, o cümlədən ayaq hərəkətinin təhlili, sinir fəaliyyətinin təsviri və hesablama modelləşdirməsi vasitəsilə yanaşaraq anlayışımıza töhfə verdi” dedi Bidaye.

“Bundan əlavə, bir çox laboratoriya və ölkələri əhatə edən böyük tədqiqat əməkdaşlıqları bu yaxınlarda milçək beynindəki və sinir kordonundakı bütün neyronlar arasındakı əlaqənin xəritəsini çıxardı. Bu məftil diaqramları təcrübələrimizi və sinir dövrəsini və dayanma mexanizmlərini başa düşməyimizə rəhbərlik etdi.”

Maks Plank Florida, Florida Atlantik Universiteti, Kembric Universiteti, Kaliforniya Universiteti, Berkli və MRC Molekulyar Biologiya Laboratoriyasının alimlərindən ibarət tədqiqat qrupu məftil diaqramlarından və bu çoxsaylı yanaşmalardan əldə edilən məlumatları birləşdirib. milçəyin dayanmasına səbəb olan davranış, əzələ və neyron mexanizmləri.

Onlar bu fərqli neyronların aktivləşdirilməsinin milçəkləri eyni şəkildə dayandırmadığını, əksinə “Walk-OFF” və “Brake” adlandırdıqları unikal mexanizmlərdən istifadə etdiyini tapdılar.

Adından da göründüyü kimi, “Walk-OFF” mexanizmi ayağınızı avtomobilin qaz pedalından çıxarmağa bənzəyən kimi yeriyən neyronları söndürməklə işləyir. Foxglove və Bluebell neyronları tərəfindən istifadə edilən bu mexanizm beyində yeriməyə vadar edən neyronları yatırmaq üçün inhibitor nörotransmitter GABA-ya əsaslanır.

Sinir kordunda həyəcanverici xolinergik Əyləc neyronları tərəfindən istifadə edilən “Əyləc” mexanizmi isə ayaq oynaqlarında müqaviməti artıraraq və duruş sabitliyini təmin edərək addım atmağın qarşısını aktiv şəkildə alır.

Bu mexanizm təkərlərin fırlanmasını aktiv şəkildə dayandırmaq üçün avtomobilinizdə əyləci basmağa bənzəyir. Əyləc basmaq üçün ayağınızı qazdan ayırdığınız kimi, “Əyləc” mexanizmi addım atmağın qarşısını almaqla yanaşı, yeriməyə təşviq edən neyronları da maneə törədir.

Layihənin aparıcı tədqiqatçısı Neha Sapkal komandanın “Əyləc” mexanizmini kəşf etmək həyəcanını təsvir edir. “”Walk-Off” mexanizmi digər heyvan modellərində müəyyən edilmiş dayandırma mexanizmlərinə bənzədiyi halda, “Əyləc” mexanizmi tamamilə yeni idi və milçəyin belə möhkəm dayanmasına səbəb oldu. Biz dərhal milçəyin necə və nə vaxt istifadə edəcəyini anlamaqla maraqlandıq. bu müxtəlif mexanizmlər.”

Dayandırma mexanizmlərinin kontekstlə bağlı aktivləşdirilməsi

Milçəyin “Walk-OFF” və “Brake” mexanizmlərindən nə vaxt istifadə edə biləcəyini müəyyən etmək üçün komanda yenidən milçək sinir sisteminin naqil diaqramına əsaslanan proqnozlaşdırıcı modelləşdirmə , milçəkdə neyronların dayanma fəaliyyətini qeyd etmək, və müxtəlif davranış ssenarilərində mexanizmləri pozur.

Onların tapıntıları iki mexanizmin qarşılıqlı olaraq fərqli davranış kontekstlərində istifadə edildiyini və müvafiq ekoloji siqnallarla aktivləşdirildiyini irəli sürdü. “Walk-OFF” mexanizmi qidalanma kontekstində məşğul olur və şəkəri hiss edən neyronlar tərəfindən aktivləşdirilir. Digər tərəfdən, “Əyləc” mexanizmi baxım zamanı istifadə olunur və milçəyin tüklərindən gələn duysal məlumatlarla işə salınacağı proqnozlaşdırılır.

Baxım zamanı milçək bir neçə ayağı qaldırmalı və tarazlığı saxlamalıdır. Əyləc mexanizmi bu sabitliyi oynaqlarda aktiv müqavimət və ayaq üstə duran ayaqların artan postural sabitliyi vasitəsilə təmin edir. Həqiqətən də, elm adamları “Əyləc” mexanizmini pozduqda, milçəklər tez-tez baxım cəhdləri zamanı çevrilirdilər.

“Milçək beyni kontekstual məlumatın dayanma kimi davranışların xüsusi mexanizmlərini necə cəlb etdiyinə dair fikir verdi.”

Bidaye deyir: “Ümid edirik ki, bu mexanizmləri başa düşmək bizə digər heyvanlarda da oxşar kontekstə xas prosesləri müəyyən etməyə imkan verəcək. İnsanlarda ayaqqabımızı tənzimləmək üçün dayanıb ayağımızı qaldırdığımızda və ya protektorumuzdan daş çıxardıqda, çox güman ki, bundan faydalanırıq. Əyləc mexanizminə bənzər sabitləşdirici mexanizm.

“Kontekstə xas neyron sxemləri və onların digər sensor və motor dövrələri ilə birlikdə necə işlədiyini başa düşmək mürəkkəb davranışları başa düşmək üçün açardır.”

Daha çox məlumat: Drosophila, Təbiət (2024) kontekstində xüsusi dayanmanın əsasında yatan sinir dövrə mexanizmləri . DOI: 10.1038/s41586-024-07854-7

Jurnal məlumatı: Təbiət 

Max Planck Florida Neyrologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir