Výzkum opakovaného chování červů …

Pokud se snažíte zapamatovat si báseň, zvládnout kytarový riff nebo máte jen dobré návyky, může vám pomoci opakování. Když se však tento typ chování stane kompulzivním, může narušit normální život, poruchu, která se někdy projevuje u psychiatrických onemocnění, jako je Tourettův syndrom a poruchy autistického spektra. Rockefelleroví vědci identifikovali mozkový okruh, který je základem opakování u červů, což může nakonec osvětlit podobné chování u lidí.

Zkoumání mikroskopického kulatého červa C. elegans, Vědci zjistili, že vady bílkovin způsobují, že se zvířata znovu a znovu mění. Bude popsáno Komunikace z přírody, Tato pozorování byla potvrzena předchozím výzkumem na myších a naznačují, že podobné mechanismy mohou vést k opakovanému chování u různých zvířat, včetně lidí.

Chemické čištění

Vědci se původně rozhodli pochopit, jak astrocyty, buňky ve tvaru hvězdy nalezené v mozku savců, pomáhají neuronům dělat svou práci. Předpokládá se, že astrocyty jsou odpovědné mimo jiné za odstraňování přebytečných neurochemikálií ze synapsí, což jsou spojení mezi neurony. Tento úkol je zásadní, protože pokud nejsou chemikálie odstraněny včas, může narušit normální funkci mozku stimulací neuronů neočekávanými způsoby. Abychom tomuto procesu lépe porozuměli, Menachem Katz, výzkumný asistent v laboratoři Shai Shahama, C. elegans Gliální buňky CEPsh, měl podezření, že astrocyty jsou rovnocenní červi.

Katz, Shaham a kolegové toto podezření potvrdili a použili sekvenování mRNA k prokázání toho, že myší astrocyty a CEPsh glia mají podobné genetické podpisy. Oba typy buněk mimo jiné běžně produkují protein GLT-1, který je zodpovědný za odstraňování chemického glutamátu ze synapsí. Shaham říká, že toto zjištění poskytuje vědcům jedinečnou příležitost popsat, jak fungují astrocyty a GLT-1.

„Vědci se už roky snaží pochopit funkce astrocytů a u savců to není snadné, protože tyto buňky jsou nezbytné k udržení neuronů naživu,“ říká. „Ale uvnitř C. elegans Existují pouze čtyři gliové buňky CEPsh, a ty nejsou nutné pro přežití neuronů. To nám umožnilo zkoumat specifické role transportérů glutamátu bez obav z vedlejších účinků neuronových onemocnění. “

K tomu to vědci vytvořili. C. elegans Při absenci GLT-1. Překvapivě toto vyčerpání nevedlo podle očekávání k akumulaci glutamátu v synapsích. Místo toho červi vykazovali oscilace v hladinách synaptického glutamátu a bizarní poruchu chování.

Richard E. Salomon, učitel rodiny, Shaham, řekl: „Tato zvířata změnila směr divokou rychlostí. Stále chodili sem a tam, “říká. „A když jsme se podívali na toto chování, viděli jsme, že to udělali opravdu zajímavým způsobem.“

Otočit se

Úplně normální pro C. elegans čas od času změnit trasu. Červ se obvykle přeorientuje každých 90 sekund. Ale červi, kterým chybí GLT-1, Vědci zjistili, že tuto akci provedli do extrému: v 90sekundových intervalech zvířata neprovedla jediný návrat, ale praskla. “Je to, jako by jakmile akci zahájí, nemohou ji přestat opakovat,” říká Katz.

Další experimenty odhalily, že delece glutamátového receptoru MGL-2 zabránila jak opakovaným inverzím, tak synaptickým uvolňováním glutamátu. Vědci dospěli k závěru, že když se glutamát neodstraní efektivně, chemická látka stimuluje MGL-2, což vede k většímu uvolňování glutamátu. Tento proces se poté opakuje v cyklu; A pokaždé, když se uvolní glutamát, aktivuje se neuron odpovědný za iniciaci zpětných rázů.

“Tato zjištění naznačují jednoduchý model toho, jak může u červů dojít k opakování,” říká Katz. „A ukázalo se, že tento model může být založen na složitějších nervových systémech.“

Předchozí experimenty ve skutečnosti ukázaly, že mutace GLT-1 způsobují u myší opakovanou úpravu a sloučeniny, které blokují myší verzi MGL-2, ruší podobné chování v jiných kontextech. Společně s novými poznatky. C. elegans, Tento výzkum naznačuje, že abnormální sekrece glutamátu může být základem pro opakované chování v živočišné říši a je pravděpodobnější, že bude souviset s pochopením patologické recidivy u lidí.

V souladu s touto myšlenkou lidské genetické studie zjistily mutace spojené se signálem glutamátu, které mohou být doprovázeny opakujícím se chováním u pacientů s obsedantně-kompulzivní poruchou a poruchami autistického spektra.

“Jsme opravdu nadšení, že vidíme tyto souvislosti ve vědecké literatuře, protože to znamená, že naše nálezy by mohly pomoci odhalit věrohodný mechanismus, který je základem velké třídy lidských nemocí,” říká Shaham. „A v širším smyslu ukážeme, že kandidátské geny ovlivněné lidským onemocněním lze studovat a ověřit u nejjednoduššího červa.“