Специалисты-нейрофизиологи нашли вычислительный центр в мозге
круглых червей. Благодаря ему черви способны различать запахи, которые
позволяют им ориентироваться в окружающем мире.
Ученые из
Орегонского университета (University of Oregon) под руководством Шона
Локери (Shawn Lockery) изучили парные рецепторы, которые управляют
поведением червя. Принцип действия очень прост: если животному нравится
запах – он движется вперед, если не нравится – меняет направление
движения.
Группа исследователей достаточно давно изучает парные
рецепторы ASEL (левый) и ASER (правый) червя Caenorhabditis elegans.
Причем, как говорят участники группы, им интересно и то, как
формируется ассиметрия у нейронов, и то, как они работают.
С
помощью современных методов удалось получить новые данные о различиях в
функциях хемочувствительных нейронов. И показать, как разница влияет на
поведение червей. Используя методы генной инженерии, ученые ввели в
организм белки, позволяющие фиксировать изменения в нервной системе.
При активации они просто изменяют свой цвет.
Активация
рецепторов происходит следующим способом: при возбуждении на
привлекательные вещества растет поток ионов натрия и хлора к центру
ASE. А при возбуждении рецепторов, реагирующих на токсины (например,
капсаицин), поток слабеет. Авторы работы установили, что при
увеличенной концентрации соли активен левый рецептор (реагирующий на
увеличение концентрации ионов Na), а при уменьшении – правый
(реагирующий на уменьшение концентрации ионов Cl).
При этом
наблюдаются различия в поведении: при активности левого нейрона червь
ползет вперед, правого – изменяет направление движения.
Также
удалось показать, что рецепторы реагируют на изменение концентрации, а
не на абсолютные значения. Чем сильнее меняется концентрация, тем
быстрее изменяется характер движения, и тем быстрее само движение.
Результатом
работы стало описание биоалгоритма с детализацией по функциям: как
окружающая среда влияет на поведение, какие клетки участвуют в
обработке сигнала.
Авторы исследования рассчитывают, что это
открытие позволит понять, как функционируют аналогичные области мозга у
человека, а в перспективе – помочь людям с нарушениями вкуса и обоняния
(только в США проживают 200 тыс. человек, страдающих подобными
заболеваниями).
