Как нейроны регулируют отдельные поведения

Во всем животном мире есть множество примеров нейронов, которые реагируют на многочисленные раздражители и достоверно передают информацию об этих различных входах. Например, у мышей есть определенные нейроны, которые реагируют как на температуру, так и на потенциально опасное прикосновение. У плодовой мухи есть нейроны, которые чувствуют свет, температуру, боль и проприоцептивные стимулы - те, которые возникают в результате положения тела и движения. А у червей два сенсорных нейрона, известных как PVD-нейроны, которые проходят по длине тела с обеих сторон, как полагают, регулируют проприоцепцию, а также реакцию на резкое прикосновение и холодную температуру.

Побег нейронов

Ученые выяснили, как один нейрон PVD может передавать два разных стимула: в то время как резкое прикосновение приводит к типичному срабатыванию нейрона - импульса, который проходит по длине клетки, - проприоцепция вызывает локализованный ответ в одной части клетки без очевидного участия остальных. Показано, что разные части нейрона делают разные вещи. Чтобы исследовать, как один нейрон интерпретирует различные входные данные и управляет соответствующим поведением, нейробиологи сконцентрировались на PVD-нейрон-регулируемом побеге. Механосенсорные белковые каналы в мембране нейрона являются отправной точкой для ответа клетки на стимул, поэтому команда проанализировала червей с мутациями в различных таких PVD-продуцируемых белках, чтобы увидеть, были ли разные каналы ответственны за разные стимулы. Это привело к открытию, что каналы DEL-1, UNC-8 и MEC-10 были необходимы для нормального покачивания, но не для побега, в то время как канал DEGT-1 был необходим для побега, но не покачивания.

Реакция клеток

Оказалось, что различные стимулы, действующие на разные каналы, вызывали специфические реакции кальция внутри клетки. Если вы ударите червей проволокой, вы заметите, как резко увеличивается кальций по всему дендритному бревну, которое затем попадает в тело клетки», как и следовало ожидать для типичных нейрональных сигналов. Но когда червь просто движется нормально, сигналы кальция в теле клетки явно отсутствуют. Ученые предполагали, что клетка должна срабатывать с частотой волнообразных движений тела, но оказалось, что хотя сигналы кальция в дендритах возникали с частотой, соответствующей колеблющемуся движению, сигналы в тело клетки были редки. Это указывает на то, что сигналы «не распространяются» за пределы дендрита. Команда ученых продолжила, чтобы показать, что нормальное покачивание червей оставалось нетронутым, даже когда функция синапса PVD нейрона (конец аксона, который соединяется с нижестоящей клеткой) была нарушена. Напротив, такое вмешательство препятствовало побегу. Они также показали, что в то время как покачивание не вызывало поджигания целых клеток, оно вызывало локализованное дендритное высвобождение нейропептида, называемого NLP-12, и это было критическим для нормального покачивания, но не для поведения побега.