6.4 C
Brussel
Woensdag, 1, Februarie 2023

MIT onthul: hoe senuweestelsels omgewing en toestand integreer om gedrag te beheer

VRYWARING: Inligting en menings wat in die artikels weergegee word, is dié van diegene wat dit vermeld en dit is hul eie verantwoordelikheid. Publikasie in The European Times beteken nie outomaties onderskrywing van die siening nie, maar die reg om dit uit te druk.

SciTech Daagliks
SciTech Daaglikshttps://www.scitechdaily.com
SciTechDaily bied die beste intelligente, ingeligte wetenskap- en tegnologiedekking en analise wat jy daagliks kan vind, en verkry 'n groot verskeidenheid wonderlike skrywers en uitstekende navorsingsinstellings
codeimg 5 - MIT onthul: hoe senuweestelsels omgewing en toestand integreer om gedrag te beheer

Nuwe navorsing deur MIT onthul hoe omgewing en toestand geïntegreer is om gedrag te beheer. Hulle het in detail gekyk na die meganismes wat die vlakke van 'n enkele reukreseptor in 'n enkele olfaktoriese neuron van die C. elegans wurm gebaseer op die voortdurende toestand en stimuli wat ervaar word.


'n Eenvoudige diermodel wys hoe stimuli en toestande soos reuke, stressors en versadiging in 'n reukneuron saamvloei om voedselsoekgedrag te lei.

Stel jou voor jy woon oorkant 'n bakkery. Soms is jy honger en daarom in die versoeking wanneer aromas deur jou venster waai. Ander kere maak versadiging jou egter ongeïnteresseerd. Soms lyk dit sonder probleme om oor te kom vir 'n pop-over, maar soms is jou haatlike eks daar. Jou brein balanseer baie invloede om te bepaal wat jy gaan doen.



'n Voorbeeld van hierdie werk in 'n baie eenvoudiger dier word in 'n nuwe MIT studeer. Dit beklemtoon 'n potensieel fundamentele beginsel van hoe senuweestelsels verskeie faktore integreer om voedselsoekende gedrag te lei.

Alle diere deel die uitdaging om verskillende sensoriese leidrade en interne toestande te weeg wanneer gedrag geformuleer word, maar wetenskaplikes weet min oor hoe dit werklik plaasvind. Om diep insig te verkry, die navorsingspan gebaseer by The Picower Institute for Learning and Memory het hulle tot die C. elegans wurm, wie se goed gedefinieerde gedragstoestande en 302-sel senuweestelsel die komplekse probleem ten minste hanteerbaar maak. Hulle het na vore gekom met 'n gevallestudie van hoe, in 'n belangrike reukneuron genaamd AWA, baie bronne van toestand en sensoriese inligting konvergeer om onafhanklik die uitdrukking van 'n sleutelreukreseptor te versmoor. Die integrasie van hul invloed op daardie reseptor se oorvloed bepaal dan hoe AWA rondswerf vir kos.

svg%3E - MIT onthul: hoe senuweestelsels omgewing en toestand integreer om gedrag te beheer

Die neuron AWA strek van 'n wurm se brein tot by sy neus. 'n Nuwe studie toon dat die brein baie interne toestande en sensoriese leidrade na hierdie neuron stuur, wat die uitdrukking van 'n reukreseptor beïnvloed. Die somtotaal van hierdie invloede dikteer voedselsoekgedrag. Krediet: Ian McLachlan/The Picower Institute


"In hierdie studie het ons die meganismes ontleed wat die vlakke van 'n enkele reukreseptor in 'n enkele reukneuron beheer, gebaseer op die voortdurende toestand en stimuli wat die dier ervaar," sê senior skrywer Steven Flavell, Lister Brothers-medeprofessor in MIT se departement van Brein- en kognitiewe wetenskappe. "Om te verstaan ​​hoe die integrasie in een sel plaasvind, sal die weg wys vir hoe dit in die algemeen kan gebeur, in ander wurmneurone en in ander diere."

MIT postdoc Ian McLachlan het die studie gelei, wat onlangs in die joernaal gepubliseer is eLife. Hy het gesê die span het nie noodwendig geweet wat hulle sou uitvind toe hulle begin het nie.

"Ons was verbaas om te vind dat die dier se interne toestande so 'n impak op geenuitdrukking op die vlak van sensoriese neurone kan hê - in wese het honger en stres veranderinge veroorsaak in hoe die dier die buitewêreld aanvoel deur te verander waarop sensoriese neurone reageer," hy sê. “Ons was ook opgewonde om te sien dat die chemoreseptoruitdrukking nie net van een inset afhang nie, maar afhang van die somtotaal van eksterne omgewing, voedingstatus en vlakke van stres. Dit is ’n nuwe manier om te dink oor hoe diere mededingende toestande en stimuli in hul brein kodeer.”

Inderdaad, McLachlan, Flavell en hul span het nie spesifiek na die neuron AWA of die spesifieke reukchemoreseptor, genaamd STR-44, gaan soek nie. In plaas daarvan het daardie teikens na vore gekom uit die onbevooroordeelde data wat hulle ingesamel het toe hulle gekyk het na watter gene in uitdrukking die meeste verander het toe wurms vir drie uur van kos gehou is, in vergelyking met wanneer hulle goed gevoed was. As 'n kategorie het gene vir baie chemosensoriese reseptore groot verskille getoon. AWA het geblyk 'n neuron te wees met 'n groot aantal van hierdie op-gereguleerde gene en twee reseptore, STR-44 en SRD-28, was veral prominent onder dié.


Hierdie resultaat alleen het getoon dat 'n interne toestand (honger) die mate van reseptoruitdrukking in 'n sensoriese neuron beïnvloed het. McLachlan en sy mede-outeurs kon toe wys dat STR-44-uitdrukking ook onafhanklik verander het op grond van die teenwoordigheid van 'n stresvolle chemikalie, gebaseer op 'n verskeidenheid kosreuke, en of die wurm die metaboliese voordele van die eet van kos ontvang het. Verdere toetse gelei deur mede-tweede skrywer Talya Kramer, 'n gegradueerde student, het aan die lig gebring watter reuke STR-44 aktiveer, wat die navorsers in staat stel om dan te demonstreer hoe veranderinge in STR-44-uitdrukking binne AWA voedselsoekgedrag direk beïnvloed het. En nog meer navorsing het die presiese molekulêre en stroombaanmetode geïdentifiseer waarmee hierdie wisselende seine na AWA kom en hoe hulle binne die sel optree om STR-44-uitdrukking te verander.

Byvoorbeeld, in een eksperiment het McLachlan en Flavell se span getoon dat terwyl beide gevoede en honger wurms na die reseptore se gunsteling reuke sou kronkel as hulle sterk genoeg was, kon slegs vaste wurms (wat meer van die reseptor uitdruk) dowwer konsentrasies opspoor. In 'n ander eksperiment het hulle gevind dat terwyl honger wurms sal stadiger eet wanneer hulle 'n voedselbron bereik, selfs as goed gevoede wurms verbyry, hulle goed gevoede wurms soos vasdes kan laat optree deur STR-44 kunsmatig te ooruitdruk. Sulke eksperimente het getoon dat STR-44 uitdrukking veranderinge 'n direkte effek op voedsel soek het.

Ander eksperimente het gewys hoe veelvuldige faktore op STR-44 druk en trek. Hulle het byvoorbeeld gevind dat wanneer hulle 'n chemikalie bygevoeg het wat die wurms beklemtoon, dit die STR-44-uitdrukking selfs in vaste wurms laat afneem het. En later het hulle gewys dat dieselfde stressor die wurms se drang om te wikkel na die reuk waarop STR-44 reageer, onderdruk het. So net soos jy dalk vermy om jou neus na die bakkery te volg, selfs wanneer jy honger is, as jy jou eks daar sien, weeg wurms bronne van stres teen hul honger wanneer hulle besluit of hulle kos moet nader. Hulle doen dit, die studie toon, gebaseer op hoe hierdie verskillende leidrade en state druk en trek op STR-44-uitdrukking in AWA.

Verskeie ander eksperimente het die weë van die wurm se senuweestelsel ondersoek wat sensoriese, honger en aktiewe eetwyses na AWA bring. Tegniese assistent Malvika Dua het gehelp om te onthul hoe ander voedselwaarnemende neurone STR-44-uitdrukking in AWA beïnvloed via insuliensein en sinaptiese verbindings. Aanwysings oor of die wurm aktief eet, kom na AWA van neurone in die ingewande wat 'n molekulêre voedingstofsensor genaamd TORC2 gebruik. Hierdie, en die stres-opsporingsroete, het almal op FOXO, wat 'n reguleerder van geenuitdrukking is, ingewerk. Met ander woorde, al die insette wat STR-44-uitdrukking in AWA beïnvloed, het dit gedoen deur onafhanklik dieselfde molekulêre hefboom te druk en te trek.

Flavell en McLachlan merk op dat weë soos insulien en TORC2 teenwoordig is in nie net ander wurm sensoriese neurone nie, maar ook baie ander diere, insluitend mense. Boonop is sensoriese reseptore opgereguleer deur in meer neurone te vas as net AWA. Hierdie oorvleuelings dui daarop dat die meganisme wat hulle in AWA ontdek het vir die integrasie van inligting waarskynlik in ander neurone en dalk in ander diere speel, sê Flavell.

En, voeg McLachlan by, basiese insigte uit hierdie studie kan help om navorsing oor hoe ingewande-brein sein via TORC2 in mense werk in te lig.

"Dit kom na vore as 'n belangrike pad vir ingewande-tot-brein-sein C. elegans, en ek hoop dit sal uiteindelik translasiebelang vir menslike gesondheid hê,” sê McLachlan.

Verwysing: "Diverse state and stimuli tune olfaktoriese reseptor uitdrukkingsvlakke om voedselsoekgedrag te moduleer" deur Ian G McLachlan, Talya S Kramer, Malvika Dua, Elizabeth M DiLoreto, Matthew A Gomes, Ugur Dag, Jagan Srinivasan en Steven W Flavell, 31 Augustus 2022, eLife.
DOI: 10.7554/eLife.79557


Benewens McLachlan, Flavell, Kramer en Dua, is die koerant se ander skrywers Matthew Gomes en Ugur Dag van MIT en Elizabeth DiLoreto en Jagan Srinivasan van Worcester Polytechnic Institute.

Die JPB-stigting, die Nasionale Instituut van Gesondheid, die Nasionale Wetenskapstigting, die McKnight-stigting en die Alfred P. Sloan-stigting het befondsing vir die studie verskaf.

- Advertensie -

Meer van die skrywer

- Advertensie -
- Advertensie -
- Advertensie -
- Advertensie - kol_img

Moet lees

Jongste artikels