211service.com
Kā mušu smadzenes nosaka kustību
Viens no lielākajiem līdz šim publicētajiem savienojumiem atklāj, kā smadzenes var noteikt kustību.
Flyswatter spotter: 379 neironu rekonstrukcija, kas iesaistīti augļu mušas kustības noteikšanā.
Hovarda Hjūza institūta pētnieki Janelia Farm Research Campus un viņu līdzstrādniekiem Ziņot iekšā Daba trešdien viņi spēja rekonstruēt neironu formas un savstarpējos savienojumus nelielā mušas smadzeņu daļā, kas ir atbildīga par vizuālās kustības noteikšanu.
Tik detalizēti kartējot smadzeņu struktūru, pētnieki guva jaunu ieskatu par to, kā smadzenes nosaka kustību. Viņu darbs ir jaunākais piemērs daudziem notiekošajiem centieniem neirozinātnē, lai saprastu, kā smadzenes darbojas, veidojot sarežģītas neironu savienojumu vai savienojumu diagrammas (skatiet Connectomics).
Teorija par to, kā neironi varētu sadarboties, lai interpretētu kustību, pastāvēja apmēram 60 gadus, taču zinātnieki nezināja, kā neironu ķēdes veic uzvedību, saka vecākais autors. Dmitrijs Čklovskis . Daļēji tas ir tāpēc, ka neironu ķēdes izsekošana pat augļu mušas mazajās smadzenēs ir ārkārtīgi sarežģīta, viņš saka.
Lai izveidotu savu detalizēto trīsdimensiju karti, Chklovskii un kolēģi uzņēma attēlus ar ļoti plānām šķēlēm, kas izgrieztas no sasalušām mušas smadzenēm, un pēc tam sašuva kopā vairāk nekā 20 000 šo attēlu. Viņi varēja automatizēt lielu daļu šīs rekonstrukcijas, bet cilvēkiem bija jāiziet cauri, lai pārbaudītu kļūdas. Kopumā bija nepieciešamas aptuveni 14 400 personas stundas, lai izveidotu savienojumu no 379 šūnām ar 8637 sinaptiskiem savienojumiem.
Pētnieki identificēja šūnas, kas savienotas viena ar otru ķēdēs, kas atbilst esošajam modelim, kā smadzenes nosaka kustību. Bet, lai pilnībā savienotu strukturālo informāciju ar uzvedību, neironu aktivitātes modeļi ir jāapvieno ar šīm detalizētajām kartēm. Neironu aktivitātes kartēšana smadzenēs ir viens no galvenajiem mērķiem liela mēroga neirozinātnes iniciatīvā, par kuru prezidents Obama paziņoja šā gada sākumā (skatiet smadzeņu darbības karti).
Līdz ar to pilnīgāks stāsts par to, kā smadzenes aprēķina kustību, parādījās, kad elektroinstalācijas shēma tika apvienota ar cita pētījuma rezultātiem. publicēts gada tajā pašā numurā Daba . Izmantojot fluorescējošas molekulas, kas spīd, kad neironi ir aktīvi, otra zinātnieku komanda pierādīja, ka četras neironu apakškopas kustības savienojumā katra reaģē uz kustību vienā no četriem galvenajiem virzieniem: pa kreisi, pa labi, uz augšu un uz leju.
Apvienojot mūsu anatomisko darbu ar teoriju un citu laboratoriju fizioloģiju un uzvedības darbu, viss stāsts tagad kļūst skaidrs, saka Chklovskii. Mušu smadzeņu un cilvēka smadzeņu savienojumi atšķiras viens no otra, taču abos gadījumos smadzenēm ir jāveic līdzīgi aprēķini, saka Chklovskii. Gūtās mācības sniegs ieskatu risināšanā, kā dzīvnieku, tostarp tādu mugurkaulnieku, kā mēs, smadzenēs tiek veikti sarežģītāki aprēķini.