Хотя это может показаться нелогичным, исследователи обращаются к животным без мозга, чтобы взломать нейронный код, лежащий в основе поведения.
Hydra vulgaris , крошечный пресноводный организм с щупальцами, использует «сети» нейронов, рассредоточенных по всему его трубчатому телу, для координации движений растяжения, сокращения, сальто и кормления. Эта простая нервная система - одна из причин того, что Гидра хорошо подходит для изучения того, как электрическая активность превращается в движение.
В исследовании, опубликованном в eNeuro , дуэт из Колумбийского университета и Морской биологической лаборатории (MBL) начал взламывать нейронный код, лежащий в основе простейшего поведения Гидры, называемого всплесками сокращения (когда туловище снова и снова сжимается и расширяется наружу) . Ученые обнаружили, что концентрация растворенных частиц в окружающей воде - свойство, известное как осмолярность, - влияет на активность нейронной цепи в одной из нервных сетей Гидры, которая может запустить определенный набор мышечных клеток для сокращения туловища.
«Один за другим мы хотим расшифровать нейронную и мышечную активность, стоящую за каждым поведением Гидры», - говорит старший автор и научный сотрудник Центра Уитмана MBL Рафаэль Юсте из Колумбийского университета. «Эта статья - начало нашего пути».
Пять гидр свободно ведут себя в 50 мМ растворе сахарозы (высокая осмолярность). Это видео ускорено в 300 раз. Предоставлено: Ватару Ямамото.
Юсте и первый автор Ватару Ямамото проводили свои эксперименты в Вудс-Хоул летом 2017 и 2018 годов, консультируясь со своим исследовательским консорциумом MBL Hydra Lab. Они использовали визуализацию кальция всего тела для визуализации нейронов и мышц Гидры и проверили, повлияет ли изменение различных условий окружающей среды, таких как температура воды , размер тела, состояние питания и осмолярность на сокращения. Они были удивлены, обнаружив, что только один из этих параметров, осмолярность, оказал влияние.
Повышение концентрации частиц сахара в воде вызвало меньшее количество сокращений и снижение активности в нервной цепи "сокращения сокращений" (CB), а также в одном наборе мышц. Снижение концентрации частиц имело противоположный эффект, увеличивая клеточную активность и сокращения. Хотя для подтверждения их теории необходимы дополнительные эксперименты, исследователи предполагают, что нейроны CB реагируют на изменения осмолярности изменением мышечной активности, что, в свою очередь, влияет на частоту сокращений .
