Onnistuminen uros- ja naarasmatojen täydellisen hermoverkoston kartoittamisessa on tärkeä edistysaskel hermoston toiminnan ymmärtämisessä.
Hermostomme on hermojen ja erityisten solujen monimutkainen yhteys neuronien jotka välittävät signaaleja kehon eri osiin. Ihmisen aivot on miljardeja hermosoluja, jotka kommunikoivat suuren synaptisten yhteyksien verkon kautta. Hermoston liitäntöjen "sähköjohdotuksen" ymmärtäminen on tärkeää, jotta ymmärrettäisiin sen koheesiofunktio(t) ja mallinnettaisiin organismin käyttäytymistä.
Heinäkuun 3. päivänä julkaistussa tutkimuksessa luonto, tutkijat ovat kuvanneet ensimmäisen täydellisen yhteyskaavion eläimen molempien sukupuolten hermoston - sukkulamadon C. elegans. Tässä pienessä, 1 mm:n pituisessa aikuisessa sukkulamatossa on vain noin 1000 solua, ja siksi sen hermosto on hyvin yksinkertainen, ja siinä on vain noin 300-400 hermosolua. C. elegans on käytetty mallijärjestelmänä neurotieteessä, koska se on yhtäläisyyksiä ihmisten kanssa. Sitä pidetään hyvänä mallina lopulta ymmärtää monimutkaiset ihmisaivot, jotka koostuvat yli 100 miljardista neuronista. Aiempi tutkimus, joka tehtiin yli kolme vuosikymmentä sitten, oli kartoittanut naarasmadon (sukkulamadon) hermoston yhteydet. C. elegans vaikkakin vähemmän yksityiskohtaisesti.
Tässä tutkimuksessa tutkijat analysoivat jo saatavilla olevia ja myös uusia elektronimikrokuvia aikuisista miehistä ja naisista matoja ja paloitellut ne käyttämällä erikoisohjelmistoa luodakseen täydelliset kytkentäkaaviot molemmista sukupuolista. Tämä kaavio on kuin 'hermosolukartta' ja sitä kutsutaan 'yhteydeksi'. Matriisikaaviot sisälsivät kaikki (a) yksittäisten hermosolujen väliset yhteydet, (b) hermosolujen yhteydet lihaksiin ja muihin kudoksiin ja (c) koko eläimen lihassolujen väliset synapsit. Synaptiset reitit ovat hyvin samankaltaisia uros- ja naarasmadoissa, vaikka synapsien lukumäärä vaihtelee vahvuudeltaan ja siten ne ovat vastuussa sukupuolikohtaisista uros- ja naarasmadoista useilla tasoilla. Yksityiskohtainen kartoitus aistisyötteestä elimen lopputulokseen auttaa päättelemään, kuinka nämä eläimet reagoivat ulkoiseen ympäristöönsä ja mitkä hermoliitännät ovat vastuussa mistäkin tietystä käyttäytymisestä.
Madon hermoston "rakenne" on tärkeä askel kohti aivojen, sen alueen ja hermoston sisällä olevien eri hermoyhteyksien kvantitatiivista kartoittamista madon käyttäytymisen tulkitsemiseksi. Näiden eläinten käyttäytyminen voisi auttaa määrittämään hermoyhteyksiä, jotka voivat horjua ja aiheuttaa taudin. Monet sukkulamadon hermoston molekyylit ovat samanlaisia kuin ihmisen hermosto. Tämä tutkimus voi auttaa meitä lopulta ymmärtämään yhteyksiä ihmisen hermostossa ja niiden suhdetta terveyteen ja sairauksiin. Koska monien neurologisten ja psykiatristen häiriöiden tiedetään johtuvan jostain tämän "johdotuksen" ongelmasta, yhteyksien ymmärtäminen voi auttaa meitä kehittämään hoitoja erilaisiin mielenterveysongelmiin.
***
{Voit lukea alkuperäisen tutkimuspaperin napsauttamalla alla olevaa DOI-linkkiä lainattujen lähteiden luettelossa}
Lähteet)
1. Cook, SJ et ai. 2019. Molempien Caenorhabditis elegans -sukupuolten kokonaiset eläimet. Luonto. 571 (7763). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1352-7
2. White JG et ai. 1986. Caenorhabditis elegans -sukkulamadon hermoston rakenne. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 314(1165). https://doi.org/10.1098/rstb.1986.0056
