07:00 
Хотя Э. Джози Клоуни никогда бы не сказала, что нейронаука проста, новое исследование ее команды из Мичиганского университета может радикально упростить будущие исследования.
Их работа сосредоточена на инстинктивном поведении плодовых мух, но она потенциально может ускорить работу, чтобы лучше понять нейробиологию, лежащую в основе поведения и принятия решений у млекопитающих, включая человека.
Исследование открывает новый способ понимания нейронов, их связей и поведения, которым они управляют. В рамках этой новой концепции исследователи могут обойти традиционный подход, рассматривающий каждый тип нейронов индивидуально, и вместо этого сосредоточиться на группах, определяемых общей структурой и двумя наборами регуляторных генов.
Работа была поддержана Благотворительным фондом Пью и Благотворительным фондом Макнайта по нейронаукам, а также дополнительным финансированием со стороны Национальных институтов здравоохранения и Национального научного фонда США.
Хотя в головном мозге плодовой мухи — той части мозга, где инстинктивное поведение жестко закреплено, — насчитывается более 8000 типов нейронов, насчитывается менее 200 основных структурных групп, или основных планов. Открытия команды под руководством Наджии Элкахлы, которая недавно защитила докторскую диссертацию в лаборатории Клоуни, показали, как создаются эти планы местности. Существует своего рода порядок или иерархия, где один набор генов координирует формирование плана местности, а другой набор вызывает небольшие различия в форме и связях между нейронами в пределах каждого плана местности.
Вместо того, чтобы изучать все 8000 видов нейронов, мы можем вместо этого понять, как работают схемы, изучая эти 200 модульных элементов, которые связаны друг с другом различными способами для разных функций».
Э. Джози Клоуни, доцент кафедры Молекулярная, клеточная биология и биология развития, Мичиганский университет.
Эти наборы генов имеют гомологи у млекопитающих, и известно, что многие из них играют решающую роль в развитии нейронов млекопитающих. Это открывает возможность обнаружения подобных упрощающих структур в других организмах.
"На данный момент пока невозможно задаться вопросом, применимы ли те же правила к аналогичным частям мозга млекопитающих, потому что мы недостаточно знаем о взаимоотношениях между ними. схемы, гены или программы развития, которые там действуют", - сказал Клоуни. "Но я твердо уверен, что у млекопитающих также будут какие-то упрощающие правила, и что мы или другие сможем открыть их, если черпаем вдохновение из того, как мы сделали это открытие".
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
Попробуй и прекрати
Ученые изучают скромную плодовую мушку как биологическое животное Модель еще до того, как они узнали, что гены состоят из ДНК. Эта история привела к фундаментальным биологическим открытиям, а также к существенному объему работы, на основе которой можно построить новые.
"Причины, по которым мы работаем с этим животным сегодня, заключаются в том, что оно обладает полезными характеристиками, которые упрощают наши эксперименты и интерпретации, и потому, что мы хотим воспользоваться знаниями, накопленными за 100 лет", - сказал Клоуни. "По моему мнению - хотя другие специалисты в этой области могут не согласиться - мы не изучаем это животное, потому что оно "особое". а скорее как общий пример «животного».
В головном мозге дрозофилы исследователи, в том числе Клоуни, ранее обнаружили определенные нейронные цепи, связанные с определенным инстинктивным поведением. И эта специфика помогла команде обнаружить более широкие основные планы, которые могут помочь упростить их поиски связи молекулярной и клеточной биологии с поведением.
Исследователи обнаружили, что работают два набора регуляторных генов. Первый набор контролирует основную форму нейрона, а второй набор влияет на более тонкие вариации и взаимосвязь.
Именно этот первый набор дает начало примерно 200 наземным планам. Из этих 200 наземных планов есть один, который связан с восприятием вкуса и остановкой поведения. В этом основном плане есть нейронная схема, которая обнаруживает неприятную информацию о вкусе и подавляет пищевое поведение. Команда смогла идентифицировать второй набор. генов, которые дали начало этим двум различным нейронным путям и поведению.
"Размышление об этих двух наборах генов по отдельности позволило нам связать программы развития с функцией цепей", - сказал Клоуни. "Мы идентифицировали два набора генов, которые придают нейронам в центре принятия решений мозга их грубые и тонкие характеристики, и определили новый способ изучения этих цепей".
Техник из исследовательской лаборатории UM Джо Картер и аспиранты Юньчжи Линь. и Ицзе Пан также внесли свой вклад в исследование. Лаборатория Клоуни работала в сотрудничестве с Троем Ширанги, профессором Университета Вилланова.
