小蠕虫使用两类人神经回路改变方向

(bob游戏医学Xpress)——密歇根大学的生物学家和他的同事们发现,策略使用的小秀丽隐杆线虫蛔虫来控制其运动非常类似人类的大脑指挥运动的眼睛、胳膊和腿。

秀丽隐杆线虫,线虫大约1毫米长,是一种最广泛使用的动物在生物研究。在11月11日出版的《华尔街日报》细胞许,密歇根大学的肖恩和他的同事们证明蛔虫使用两个神经回路分别作为一个油门踏板和制动释放改变方向。油门踏板电路已经知道多年,被认为是唯一的神经通路。

使用一个多学科方法,徐的团队发现,第二个,未知神经通路也参与其中。它就像释放制动踏板上你的车,允许运动。的人类的大脑使用油门踏板和制动释放回路的运动命令眼睛,胳膊和腿。

“我们的研究结果表明,远亲生物与解剖学上不同的电动机控制的神经系统可能采用类似的策略,”徐说。“这新信息对线虫的大脑可用于提供深入了解人类的大脑——许多其他生物的大脑——的作品,”徐说,研究密歇根大学生命科学学院副教授的分子和综合生理学副教授医学院。

具体来说,新秀丽隐杆线虫的研究将帮助科学家更好地了解人类神经退行性疾病————比如帕金森病和亨廷顿氏——包括运动障碍,徐说。

秀丽隐杆线虫的神经系统包含302个神经细胞被称为神经元,而人类的大脑包含大约1000亿个神经元。秀丽隐杆线虫是唯一的有机体的整个神经系统————神经元和它们之间的连接已经被映射。

在过去,科学家们依靠神经连接映射到得出结论如何这些蠕虫控制运动。的一些结论被证明是不正确的,因为“结构映射并不是故事的全部,”徐说。

“我们当前视图的电路需要大幅修正,”他说。

得到一个更完整的画卷,有必要观察和记录单个神经元的活动,而动物从事特定类型的行为,如改变其运动方向。

为此,徐实验室开发了一个叫CARIBN仪器(线虫行为的比率计钙成像),允许研究人员同时图像单个神经元的活动,记录动物的行为。

使用这个工具,研究人员首次确认,几个重要的神经元,称为命令中间神经元,油门踏板电路的一部分,被认为是单独负责运动变化。

但是当团队用激光去除这些命令中间神经元(称为艾娃,AVD和大街),虫子还能够有效地启动运动变化。发现未知的存在电路表示,在平行于命令interneuron-mediated电路调节运动变化的开始。

识别未知的电路,徐和他的同事检查了其他关键秀丽隐杆线虫神经元,其中一个叫RIM,建议采取行动的命令的上游interneuron-mediated电路调节变化的运动。

研究人员用激光消除边缘,发现运动变化的频率显著增加。这一发现表明,边缘通常抑制运动行为,例如汽车制动——抑制边缘活动释放刹车和允许蠕虫移动。

为了测试这个想法,研究人员看了看蠕虫缺乏命令中间神经元艾娃,AVD和RIM大道然后抑制活动。他们证实,抑制边缘活动释放神经刹车踏板,使运动。

这一发现显示未知的存在,RIM-mediated并联电路,促进秀丽隐杆线虫的运动变化。刹车踏板电路中确定本研究的功能类似于在人类和其他哺乳动物中发现的。

“这些发现的意义是,许博士和他的同事们已经建立了蜗杆秀丽隐杆线虫作为总理模型系统识别的神经回路调节行为在动物在自然状态——自由移动,“Laurie Tompkins说,代理主管部门的遗传学和发育生物学研究所的医学科学。

“他们也得到了一个意想不到的发现,这是蠕虫与哺乳动物相似,具有更加复杂的神经系统,在逆转——留下向后——由两个控制神经回路,”汤普金斯说。