Изучение связей между мозгом и поведением, возможно, просто стало легче. Впервые, нейробиологи нашли способ наблюдать огонь нейронов у независимо движущегося животного. Хотя исследование было сделано у рыбы, оно может держать ключи к разгадке того, как человеческий мозг работает.«Этот метод действительно поможет нам понять, как мы понимаем мир и почему мы ведем себя способ, которым мы делаем», говорит Мартин Мейер, нейробиолог в Королевском колледже в Лондоне, не вовлеченный в работу.
Исследование было выполнено у данио-рерио, популярная модель животных, потому что они являются маленькими и легкими размножаться. Что более важно, личинки данио-рерио прозрачны, который дает ученым преимущество в идентификации нервных схем, заставляющих их тикать.
Все же, под типичным оптическим микроскопом, нейроны, которые являются активным и стреляющим взглядом, почти таким же как их более тихие коллеги. Видеть, какие нейроны активны и когда, нейробиологи поэтому развили множество индикаторов и красок.
Например, когда нейрон стреляет, он затоплен ионами кальция, которые могут заставить некоторые краски освещать.Однако, подход имеет ограничения.
Традиционно, Мейер объясняет, исследователи остановили бы главный или весь орган данио-рерио личинки так, чтобы они могли получить более четкую картину того, что происходило в мозгу. Несмотря на это, было трудно интерпретировать нервную деятельность всего для нескольких нейронов и за короткий период времени. Исследователям был нужен лучший способ изучить мозг данио-рерио в режиме реального времени.Глаз на шаре.
Крупный план данио-рерио оптический тектум, отслеживающий движущиеся объекты, поскольку это смотрит перемещение paramecium.Кредит: Акира Институт Muto/National Генетики в Сидзуоке, ЯпонияБольше научных видео новостей
Освещающий. Кальций, сигнализирующий (красный) в мозгу данио-рерио (фиолетовый, нижняя часть), показывает, что нервная деятельность как рыба отслеживает paramecium (право).Кредит: Акира Институт Muto/National Генетики в Сидзуоке, ЯпонияБольше научных видео новостей
Войдите в Юничи Накая из Мозгового Научного Института университета Сайтамы в Японии. Он и коллеги выбрали пылающий маркер, известный как зеленый флуоресцентный протеин (GFP), и связали его с составом, который осветит в присутствии больших сумм кальция. Исследователи тогда вставили ДНК, кодирующую для этого маркера в геном данио-рерио, связывая его с определенным протеином, найденным только в нейронах.
Это означает, что только активно стреляющие нейроны флуоресцировали бы, и ученые могли отследить нервную деятельность, не применяя краску. Поскольку сигнал был более сильным и более ясным, исследователи не должны были останавливать личинки.
Для испытания установки Nakai и коллеги послали генетически спроектированную охоту на личинки данио-рерио для еды. Когда личинки видят плавающее одноклеточное животное, названное paramecium, они участвуют в том, что бихевиористы животных называют ответом захвата добычи: Они поворачивают головы к paramecium, плавают в нем, и наконец едят его.
Используя их недавно разработанную систему отображения, Накай и коллеги связали вид перемещения paramecium и поведения захвата добычи с активацией группы нейронов в оптическом тектуме, визуальном центре мозга данио-рерио. Нейроны пульсировали в тандеме с движениями paramecium — внезапная стрелка одноклеточного организма вызвала яркую вспышку нервной деятельности в тектуме данио-рерио (посмотрите видео). Тектум пошел тихий если paramecium stilled. Только перемещение добычи заинтересовало личинки, отчеты бригады сегодня в Текущей Биологии.
Эти определенные нейроны, Накай делает предложение, являются частью определенного визуально-моторного пути, связывающего вид движущейся добычи с плавающим поведением.«Это – хорошее доказательство исследования принципа», говорит Мейер. «Самая важная вещь состоит в том, что они показали [метод работал] над свободно ведущей себя рыбой».
Все животные, от данио-рерио людям, содержат оптический тектум, координирующий движение глаз и ответ организма на объекты в их полях зрения. В людях, например, тектум помогает нам следить за гудящим москитом так, чтобы мы могли взять удар в нем. Это означает, что tectal деятельность у этих прозрачных личинок могла иметь прямые корреляты в мозгах людей и других млекопитающих, говорит Накай.
Ученые могут также смотреть эти ответы в течение долгого времени и сравнить мозговую деятельность с различными стимулами.Нейроны у личинок постоянно делают новый GFP, позволяющий продолжающееся обнаружение нервной деятельности. «Это означает, что мы можем провести те же измерения сегодня, завтра, и послезавтра», говорит Накай. «Этот метод делает долгосрочное измерение возможным». Он надеется, что подход позволит ученым связывать множество определенных характеров поведения с определенными нервными схемами.
Это, в свою очередь, могло улучшить развитие психиатрических наркотиков, поскольку ученые более легко будут в состоянии сказать, увлекается ли определенный препарат желаемыми результатами.