Približajte se ali izžarevajte: možganske celice v sadni muhi imajo skrivnost pri individualnih željah vonja | 2020

Vsebina:

Anonim

V raziskavah, ki so zasnovane za boljše razumevanje, kako možgani obdelujejo informacije, so znanstveniki, ki jih vodi izredni profesor Cold Spring Harbour Laboratory (CSHL), Glenn Turner, ugotovili pomembno komponento v teh vezjih: točko, na kateri se prihajajoče senzorične informacije začnejo spreminjati v nevralni signal ki ukaže odziv muhe. Zdi se, da celice, imenovane nevroni za pridobivanje gobastega telesa (MBON), destilirajo podrobne informacije o vonju v jasna navodila: približajte se ali pobegnite.

Z genetskim označevanjem in sledenjem aktivnosti istih MBON-ov v večih muhah (v vsakem možganu je natančno 34, ki se nahajajo na znanih lokacijah), so znanstveniki ugotovili, da ima vsaka celica značilen odzivni vzorec v vsakem posamezniku. Z drugimi besedami, vzorec se je med muhami razlikoval. To nakazuje, da lahko MBON temeljijo na individualnih preferencah vonja, ki se razvijejo, ko se muhe naučijo povezovati vonjave s pozitivnimi ali negativnimi izkušnjami.

Izhodiščni nevroni gobnega telesa so lani odkrili Turnerjevi sodelavci, Gerald Rubin in Yoshinori Aso, v raziskovalnem kampusu Janelia v medicinskem inštitutu Howard Hughes. Kot nakazuje njihovo ime, se celice nahajajo v gobastem telesu, del plodu plodne muhe je kritičen za učene odzive na senzorične dražljaje. Telo gob je sestavljeno iz približno 2000 nevronov, ki prenašajo informacije o vonjih, ki so jih zaznali čutilni nevroni muhe, na sprejemnem koncu teh prenosov pa le 34 MBON-ov. Vedenjski odziv muha na vonj je odvisen od sporočila, da se ti nevroni oddajajo nevroni dlje vzdolž vezja.

Toshihide Hige, podoktorski raziskovalec v Turnerjevem laboratoriju, je izmeril, kako so se MBON-i odzvali na 10 različnih vonjav - izbor potencialno vabljivih vonjav hrane, kot so kvas in kis; neželeni vonji, kot je citronela; in bolj nevtralne arome. Odzivi so se med celicami močno razlikovali, pri čemer je vsaka celica bila najbolj prilagojena določenim aromam.

Ko je skupina analizirala odzive celic, so se pojavili nekateri vzorci. V splošnem je vonj po hrani povzročil vzorce odziva, ki so se razlikovali od tistih, ki so jih sprožili odbojni vonji, kar kaže na to, da čeprav celice z gobastim telesom verjetno ne prepoznajo specifičnih vonjav, lahko sporočijo najpomembnejšo kakovost vsakega vonja - ali je "dobra" ali "slab." To je lahko osnova za ukrepanje - slediti vonju ali odleteti z njega.

V vsaki muhi so bili pari ujemajočih se MBON-ov na nasprotnih poloblah v možganih, ki so jih lahko identificirali tako genetsko kot anatomsko, delili iste vzorce odziva. Ko pa so znanstveniki pregledali ustrezne celice v drugačni muhi, so pokazali popolnoma nov vzorec dejavnosti. To je nakazovalo, da so bile občutljivosti MBON ugotovljene na podlagi preteklih izkušenj posameznih preiskovanih muh.

"Ker muha živi svoje življenje in naleti na veliko različnih vonjav, lahko ta vohalna izkušnja povzroči nekaj plastičnosti v tokokrogu," pravi Turner in pojasni, da to lahko možganom muhe omogoči prilagoditev vohalnih preferenc.

Da bi raziskala to idejo, je ekipa ponovila svoje poskuse, tokrat v muhah, ki niso imele gena, povezanega s spominom, imenovanega rutabaga. MBONi v teh učnih motnjah še vedno odpuščajo kot odziv na vonjave, vendar se je izgubila individualnost odziva vsake celice. V različnih živalih so bili vzorci aktivnosti vsake celice bolj ali manj enaki. "Izgleda, da plastičnost - posledica posebnih izkušenj - vodi vsakega od teh izhodnih nevronov v svoje lastne lastnosti odziva, ki so različne za vsakega posameznega muha," pravi Turner.

Razlike v signalizaciji celic, ki se nanašajo na letenje, odražajo razlike v vohalnih preferencah, ki so prisotne ne samo pri sadnih muhah, ampak tudi pri ljudeh, ugotavlja Turner. "Vsi imamo nekoliko drugačne vonjalne percepcije. Sovražim vonj durianov (tropsko sadje), toda moja žena je zelo všeč vonju durianov. Parfum ene osebe je grozna smrad druge osebe."