В человеческом мозге более 85 миллиардов нейронов, образующих сложные нейронные связи. Наглядно их продемонстрировать пытались многие специалисты, и не так давно в этом вопросе удалось далеко продвинуться американским ученым.
Первые наработки по созданию карты нервной системы круглого червя были получены еще в 1986 году. Специалисты делали углубленный анализ на многочисленных срезах, вручную соединяя и разрабатывая связанную сеть. В последней работе по созданию карты нервной системы использовались микрофотографии срезов нематод и специально разработанная программа.
Первая полная карта нервной системы была создана недавно в колледже Альберта Эйнштейна (Нью-Йорк) с помощью “модели” круглого червя Caenorhabditis elegans (1).
По мнению специалиста по генетике Скотта Эммонса, именно изучение структуры играет одну из важнейших ролей в изучении живого. Так после исследования полученных данных о структуре белка, пришло понимание внутренних процессов в функционировании ферментов, а изучение ДНК дало толчок к осмыслению работы генного аппарата. Поэтому полученные сведения устройства нервной системы круглого червя, могут сыграть важнейшую роль в разработке лечения пациентов, страдающих патологиями ЦНС, так как позволят ориентироваться в типе нарушений нервных связей, возникающих при заболеваниях.
При создании этой карты потребовалось изучить огромное количество микрофотографий, с
помощью которых удалось изобразить связи мышечных волокон и нейронов, выявить силу взаимодействия структур нервной системы с тканями организма.
Почему для изучения выбрали именно нематоды? (2)
Червь имеет от 302 (у гермафродитов) до 386 (у самцов) нейронов. Несмотря на это, нематоды активно перемещаются, употребляют пищу, хорошо приспособлены к жизни в разных условиях среды. Они встречаются повсюду, включая скалистую местность, пустыни и моря.
Многие из круглых червей научились жить в симбиозе с животными или растениями, даже с человеком (аскариды, острицы), создавая для себя наиболее комфортные и безопасные условия обитания.
При изучении нематоды специалисты обнаружили отличия в организованности нервной системы у молодых и взрослых особей - опытные черви могли выбирать более короткий путь к пище, перемещаясь на запах.
Эти способности связаны с устройством нервной системы нематоды, особенности которой, благодаря созданной карте, теперь будут изучаться специалистами из разных стран до мельчайших деталей.
Нервная система круглого червя содержит достаточное количество одинаковых молекул, которые были обнаружены и в нервной системе человека.
Созданная нейронная карта дает возможность получить больше информации о человеческих нейронах и их взаимосвязи с внутренними органами. Огромную роль это открытие играет для поиска новых сведений о неврологических заболеваниях, психических расстройствах у взрослых и детей. Изменения во взаимодействии нейронов головного мозга непосредственно связаны с риском появления таких заболеваний как шизофрения, аутизм, депрессия. Нейронная карта позволит продвинуться в диагностике, профилактике и лечении подобных патологий.
Именно неврологические расстройства зачастую запускают каскад патологических изменений в организме человека и выступают первопричиной развития заболеваний, значительно снижающих качество и продолжительность жизни.
Нейронная карта наверняка станет неким стартом для детального изучения нейронных связей, поиска новейших методов лечения неврологических нарушений и разработки мер профилактики.
Использованная литература.
-
Brittin, C.A., Cook, S.J., Hall, D.H. et al. A multi-scale brain map derived from whole-brain volumetric reconstructions. Nature 591, 105–110 (2021).
-
Cook S. J. et al. Whole-animal connectomes of both Caenorhabditis elegans sexes //Nature. – 2019. – Т. 571. – №. 7763. – С. 63-71.
-
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210224143517.htm