-1.3 C
بروكسل
الأحد يناير 29، 2023

يكشف معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: كيف تدمج الأنظمة العصبية البيئة والحالة للتحكم في السلوك

إخلاء المسؤولية: المعلومات والآراء الواردة في المقالات هي تلك التي تنص عليها وهي مسؤوليتهم الخاصة. النشر في The European Times لا يعني الموافقة تلقائيًا على وجهة النظر ، ولكن الحق في التعبير عنها.

SciTech اليومية
SciTech اليوميةhttps://www.scitechdaily.com
تقدم SciTechDaily أفضل تغطية وتحليل علمي وتقني ذكي ومستنير يمكنك أن تجده يوميًا ، حيث توفر مجموعة كبيرة من الكتاب العظماء ومعاهد البحث الممتازة
codeimg 5 - معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يكشف: كيف تدمج الأنظمة العصبية البيئة والحالة للتحكم في السلوك

يكشف بحث جديد أجراه معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عن كيفية تكامل البيئة والحالة للتحكم في السلوك. لقد بحثوا بالتفصيل في الآليات التي تتحكم في مستويات مستقبل شمي واحد في خلية عصبية شمية واحدة. جيم ايليجانس دودة على أساس الحالة المستمرة والمحفزات التي تمر بها.


يُظهر نموذج حيواني بسيط كيف تتلاقى المنبهات والحالات مثل الروائح والضغوطات والشبع في خلية عصبية شمية لتوجيه سلوك البحث عن الطعام.

تخيل أنك تعيش مقابل مخبز. أحيانًا تكون جائعًا ، وبالتالي تغري عندما تنبعث الروائح من نافذتك. ومع ذلك ، فإن الشبع في أوقات أخرى يجعلك غير مهتم. في بعض الأحيان ، يبدو الظهور من أجل popover خاليًا من المتاعب ، ولكن في بعض الأحيان يكون حبيبك السابق الحاقِد موجودًا هناك. يوازن دماغك العديد من المؤثرات في تحديد ما ستفعله.



مثال على هذا العمل في حيوان أبسط بكثير تم تفصيله في جديد معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا دراسة. إنه يسلط الضوء على مبدأ أساسي محتمل لكيفية تكامل الجهاز العصبي لعوامل متعددة لتوجيه سلوك البحث عن الطعام.

تشترك جميع الحيوانات في التحدي المتمثل في وزن الإشارات الحسية المتنوعة والحالات الداخلية عند صياغة السلوكيات ، لكن العلماء لا يعرفون سوى القليل عن كيفية حدوث ذلك بالفعل. لاكتساب نظرة عميقة, تحول فريق البحث في معهد Picower للتعلم والذاكرة إلى جيم ايليجانس الدودة ، التي تجعل حالاتها السلوكية المحددة جيدًا ونظامها العصبي المكون من 302 خلية المشكلة المعقدة قابلة للحل على الأقل. لقد ظهروا بدراسة حالة حول كيف ، في خلية عصبية شمية حاسمة تسمى AWA ، تتلاقى العديد من مصادر المعلومات الحسية والحسية لخنق التعبير عن مستقبل الرائحة الرئيسي بشكل مستقل. ثم يحدد تكامل تأثيرهم على وفرة هذا المستقبل كيف يوجه AWA التجوال بحثًا عن الطعام.

svg٪ 3E - MIT يكشف: كيف تدمج الأنظمة العصبية البيئة والحالة للتحكم في السلوك

تمتد الخلايا العصبية AWA من دماغ الدودة إلى أنفها. أظهرت دراسة جديدة أن الدماغ يوجه العديد من الحالات الداخلية والإشارات الحسية إلى هذه الخلايا العصبية ، مما يؤثر على التعبير عن مستقبلات الرائحة. مجموع هذه التأثيرات تملي سلوك البحث عن الطعام. الائتمان: إيان ماكلاشلان / معهد بيكوير


"في هذه الدراسة ، قمنا بتشريح الآليات التي تتحكم في مستويات مستقبل شمي واحد في خلية عصبية شمية واحدة ، بناءً على الحالة المستمرة والمحفزات التي يمر بها الحيوان" ، كما يقول المؤلف الكبير ستيفن فلافيل ، أستاذ مشارك في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا علوم الدماغ والمعرفة. "إن فهم كيفية حدوث التكامل في خلية واحدة سيحدد الطريق لكيفية حدوثه بشكل عام ، في الخلايا العصبية للديدان الأخرى وفي الحيوانات الأخرى."

قاد إيان ماكلاشلان ، باحث ما بعد الدكتوراة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، الدراسة التي نُشرت مؤخرًا في المجلة خدمة eLife. قال إن الفريق لا يعرف بالضرورة ما الذي سيكتشفه عندما بدأ.

"لقد فوجئنا عندما اكتشفنا أن الحالات الداخلية للحيوان يمكن أن يكون لها مثل هذا التأثير على التعبير الجيني على مستوى الخلايا العصبية الحسية - في الأساس ، تسبب الجوع والتوتر في تغيرات في كيفية إحساس الحيوان بالعالم الخارجي من خلال تغيير ما تستجيب له الخلايا العصبية الحسية ،" هو يقول. "لقد كنا متحمسين أيضًا لرؤية أن تعبير المستقبل الكيميائي لم يكن يعتمد فقط على مدخل واحد ، ولكنه كان يعتمد على إجمالي البيئة الخارجية والحالة التغذوية ومستويات الإجهاد. هذه طريقة جديدة للتفكير في كيفية تشفير الحيوانات للحالات المتنافسة والمحفزات في أدمغتها ".

في الواقع ، لم يذهب McLachlan و Flavell وفريقهم للبحث على وجه التحديد عن العصبون AWA أو المستقبل الكيميائي الشمي المحدد ، المسمى STR-44. وبدلاً من ذلك ، ظهرت هذه الأهداف من البيانات غير المتحيزة التي جمعوها عندما نظروا إلى الجينات التي تغيرت في التعبير أكثر عندما تم إبعاد الديدان عن الطعام لمدة ثلاث ساعات مقارنة بالوقت الذي تم تغذيتها فيه جيدًا. كفئة ، أظهرت جينات العديد من المستقبلات الحسية الكيميائية اختلافات كبيرة. أثبت AWA أنه خلية عصبية بها عدد كبير من هذه الجينات المنظمة ومستقبلين ، STR-44 و SRD-28 ، ظهر بشكل خاص بين هؤلاء.


أظهرت هذه النتيجة وحدها أن الحالة الداخلية (الجوع) تؤثر على درجة تعبير المستقبل في الخلايا العصبية الحسية. تمكن ماكلاتشلان وزملاؤه من إثبات أن تعبير STR-44 تغير أيضًا بشكل مستقل بناءً على وجود مادة كيميائية مرهقة ، بناءً على مجموعة متنوعة من روائح الطعام ، وما إذا كانت الدودة قد تلقت الفوائد الأيضية لتناول الطعام. كشفت الاختبارات الإضافية التي قادها المؤلف الثاني المشارك تاليا كرامر ، طالبة دراسات عليا ، عن الروائح التي تحفز STR-44 ، مما يسمح للباحثين بإثبات كيف أن التغييرات في تعبير STR-44 داخل AWA أثرت بشكل مباشر على سلوك البحث عن الطعام. ومع ذلك ، حددت المزيد من الأبحاث الوسائل الجزيئية والدوائر الدقيقة التي تصل بها هذه الإشارات المتغيرة إلى AWA وكيف تعمل داخل الخلية لتغيير تعبير STR-44.

على سبيل المثال ، في إحدى التجارب أظهر فريق McLachlan و Flavell أنه في حين أن كلًا من الديدان التي تتغذى والجائعة سوف تتلوى نحو الروائح المفضلة للمستقبلات إذا كانت قوية بما فيه الكفاية ، فإن الديدان الصائمة فقط (التي تعبر عن المزيد من المستقبلات) يمكنها اكتشاف تركيزات أضعف. في تجربة أخرى ، وجدوا أنه في حين أن الديدان الجائعة سوف تبطئ من تناول الطعام عند الوصول إلى مصدر غذائي حتى مع مرور الديدان التي تتغذى جيدًا ، فإنها يمكن أن تجعل الديدان التي تتغذى جيدًا تتصرف مثل الديدان الصائمة عن طريق الإفراط في التعبير بشكل مصطنع عن STR-44. أظهرت مثل هذه التجارب أن تغييرات تعبير STR-44 لها تأثير مباشر على البحث عن الطعام.

أظهرت تجارب أخرى كيف تدفع العوامل المتعددة وتسحب على STR-44. على سبيل المثال ، وجدوا أنه عندما أضافوا مادة كيميائية تضغط على الديدان ، أدى ذلك إلى تقليل تعبير STR-44 حتى في الديدان الصائمة. وبعد ذلك أظهروا أن نفس عامل الضغط يثبط رغبة الديدان في التملص تجاه الرائحة التي تستجيب لها STR-44. لذلك تمامًا مثلما تتجنب اتباع أنفك إلى المخبز ، حتى عندما تكون جائعًا ، إذا رأيت حبيبتك السابقة هناك ، فإن الديدان تزن مصادر التوتر مقابل جوعها عند اتخاذ قرار بشأن الاقتراب من الطعام. تظهر الدراسة أنهم يفعلون ذلك ، بناءً على كيفية قيام هذه الإشارات والحالات المختلفة بدفع وسحب تعبير STR-44 في AWA.

اختبرت العديد من التجارب الأخرى مسارات الجهاز العصبي للدودة التي تجلب الإشارات الحسية والجوع والأكل النشط إلى AWA. ساعد المساعد الفني Malvika Dua في الكشف عن كيفية تأثير الخلايا العصبية الأخرى لاستشعار الطعام على تعبير STR-44 في AWA عبر إشارات الأنسولين والوصلات المشبكية. تأتي الإشارات حول ما إذا كانت الدودة تأكل بنشاط إلى AWA من الخلايا العصبية في الأمعاء التي تستخدم مستشعرًا جزيئيًا للمغذيات يسمى TORC2. هذه ، ومسار اكتشاف الإجهاد ، كلها تعمل على FOXO ، وهو منظم للتعبير الجيني. بمعنى آخر ، كانت جميع المدخلات التي تؤثر على تعبير STR-44 في AWA تفعل ذلك عن طريق الدفع والسحب بشكل مستقل على نفس الرافعة الجزيئية.

لاحظ فلافيل وماكلاتشلان أن المسارات مثل الأنسولين و TORC2 موجودة ليس فقط في الخلايا العصبية الحسية للديدان ولكن أيضًا في العديد من الحيوانات الأخرى ، بما في ذلك البشر. علاوة على ذلك ، تم تنظيم المستقبلات الحسية عن طريق الصيام في عدد أكبر من الخلايا العصبية أكثر من مجرد AWA. تشير هذه التداخلات إلى أن الآلية التي اكتشفوها في AWA لدمج المعلومات من المحتمل أن تلعب دورًا في الخلايا العصبية الأخرى وربما في الحيوانات الأخرى ، كما يقول فلافيل.

ويضيف McLachlan أن الرؤى الأساسية من هذه الدراسة يمكن أن تساعد في إفادة البحث حول كيفية عمل إشارات القناة الهضمية عبر TORC2 لدى الأشخاص.

"يظهر هذا كمسار رئيسي للإشارات من القناة الهضمية إلى الدماغ في ايليجانس ، وآمل أن يكون لها في النهاية أهمية انتقالية لصحة الإنسان ، "يقول ماكلاشلان.

المرجع: "حالات ومحفزات متنوعة تضبط مستويات التعبير عن مستقبلات حاسة الشم لتعديل سلوك البحث عن الطعام" بقلم إيان جي ماكلاشلان ، وتاليا إس كرامر ، ومالفيكا دوا ، وإليزابيث إم ديلوريتو ، وماثيو إيه جوميز ، وأوجور داغ ، وجاغان سرينيفاسان ، وستيفن دبليو فلافيل ، 31 آب (أغسطس) 2022 ، موبايلي elife.
DOI: 10.7554 / eLife.79557


بالإضافة إلى McLachlan و Flavell و Kramer و Dua ، فإن المؤلفين الآخرين للورقة هم ماثيو جوميز وأوغور داغ من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وإليزابيث ديلوريتو وجاغان سرينيفاسان من معهد وورسيستر للفنون التطبيقية.

قدمت مؤسسة JPB والمعاهد الوطنية للصحة والمؤسسة الوطنية للعلوم ومؤسسة McKnight ومؤسسة Alfred P. Sloan التمويل للدراسة.

- الإعلانات -

المزيد من المؤلف

- الإعلانات -
- الإعلانات -
- الإعلانات -
- الإعلانات - بقعة_صورة

يجب أن يقرأ

أحدث المقالات