Используя современную технику для картирования нейронов спинного мозга личинок рыбок данио, ученые Корнельского университета обнаружили удивительный паттерн активности, который регулирует скорость движения рыбы. Исследование может иметь долгосрочные последствия для лечения травм спинного мозга человека и болезни Паркинсона, когда движения замедляются и становятся беспорядочными.
Изучение, "Топографическая карта рекрутмента в спинном мозге," опубликовано в номере журнала Nature от 1 марта, где показано, как нейроны в нижней части спинного мозга рыб становятся активными при медленных движениях, а клетки, расположенные дальше по спинному мозгу, активируются при ускорении движений.
Удалив определенные нейроны в нижней части спинного мозга с помощью лазерных лучей, исследователи сделали рыбу неспособной к медленным движениям. Удаляя нервы дальше по позвоночнику, рыбе было трудно двигаться быстро.
"Никто не догадывался, что такая организация существует в спинном мозге," сказал Джозеф Фетчо, корнельский профессор нейробиологии и поведения и автор исследования. "Теперь, когда мы знаем закономерность, мы можем начать спрашивать, как это меняет болезненные состояния."
Дэвид МакЛин, постдокторант Корнельского университета в лаборатории Фетчо, был первым человеком, открывшим закономерность нейронной активации и ее связь со скоростью движения. Он является ведущим автором исследования.
Исследователи работали с личинками данио (Danio rerio) длиной 4 миллиметра, потому что они прозрачны, и исследователи могут видеть их клетки. Фетчо и его коллеги ввели в спинной мозг рыб флуоресцентный краситель, который затем загорелся, когда ионы кальция проникли внутрь, когда нервные клетки активировались. Конфокальный микроскоп с лазерами позволил исследователям получать изображения клеток с очень высоким разрешением. Используя эту установку, они наблюдали, как нервные клетки загораются, когда животные движутся с разной скоростью.
Хотя никто не знает, как этот паттерн соотносится с другими позвоночными, исследование открывает дверь к базовому пониманию архитектуры и функции нервов в спинном мозге. Что касается регенерации спинного мозга после травмы, например, исследователям-медикам нужен шаблон для нормального спинного мозга, чтобы знать, нормально ли растут нервы, – сказал Фетчо.
При болезни Паркинсона исследователи полагают, что нейромедиатор, выделяемый клетками мозга, может способствовать активации системы нервов и мышц, которые обеспечивают более быстрое движение. Они подозревают, что повреждение этих клеток мозга может нарушить высвобождение дофамина, что еще больше затруднит свободное движение. Фетчо и его группа создают трансгенную линию рыб с теми клетками мозга, которые помечены, чтобы их можно было нацелить и удалить с помощью лазеров.
Источник: Корнельский университет