Η επιτυχία στη χαρτογράφηση του πλήρους νευρωνικού δικτύου των αρσενικών και θηλυκών σκουληκιών είναι μια σημαντική πρόοδος προς την κατανόηση της λειτουργίας του νευρικού συστήματος.
Το νευρικό μας σύστημα είναι μια περίπλοκη σύνδεση νεύρων και ειδικών κυττάρων που ονομάζονται νευρώνες που μεταδίδουν σήματα σε διάφορα μέρη του σώματος. Ο άνθρωπος εγκέφαλος έχει δισεκατομμύρια νευρώνες που επικοινωνούν μέσω ενός μεγάλου δικτύου συναπτικών συνδέσεων. Η κατανόηση της «ηλεκτρικής καλωδίωσης» των συνδέσεων στο νευρικό σύστημα είναι σημαντική για την κατανόηση της παροχής συνεκτικών λειτουργιών και για τη μοντελοποίηση της συμπεριφοράς του οργανισμού.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 3 Ιουλίου στο Φύση, οι ερευνητές περιέγραψαν το πρώτο πλήρες διάγραμμα συνδεσιμότητας του νευρικού συστήματος και των δύο φύλων του ζώου – νηματώδη Γ. Elegans. Αυτό το μικροσκοπικό ενήλικο στρογγυλό σκουλήκι μήκους 1 mm έχει μόνο περίπου 1000 κύτταρα και επομένως το νευρικό του σύστημα είναι πολύ απλό με μόνο περίπου 300-400 νευρώνες. Γ. Elegans έχει χρησιμοποιηθεί ως πρότυπο σύστημα στη νευροεπιστήμη λόγω των ομοιοτήτων με τους ανθρώπους. Θεωρείται ένα καλό μοντέλο για να κατανοήσουμε τελικά τον πολύπλοκο ανθρώπινο εγκέφαλο που αποτελείται από περισσότερους από 100 δισεκατομμύρια νευρώνες. Μια παλαιότερη μελέτη, που διεξήχθη πριν από περισσότερες από τρεις δεκαετίες, είχε χαρτογραφήσει τις συνδέσεις του νευρικού συστήματος σε θηλυκό στρογγυλό σκουλήκι (νηματώδη) Γ. Elegans αν και με λιγότερη λεπτομέρεια.
Στην τρέχουσα μελέτη, οι ερευνητές ανέλυσαν ήδη διαθέσιμες, καθώς και νέες ηλεκτρονιακές μικρογραφίες ενήλικων ανδρών και γυναικών σκώληκες και τα τεμάχισε χρησιμοποιώντας ένα εξειδικευμένο λογισμικό για να δημιουργήσει πλήρη διαγράμματα καλωδίωσης και των δύο φύλων. Αυτό το διάγραμμα μοιάζει με «νευρωνικό χάρτη» και ονομάζεται «connectome». Τα διαγράμματα μητρών περιείχαν όλες (α) τις συνδέσεις μεταξύ των μεμονωμένων νευρώνων, (β) τις συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων με τους μύες και άλλους ιστούς και (γ) τις συνάψεις μεταξύ των μυϊκών κυττάρων ολόκληρου του ζώου. Τα συναπτικά μονοπάτια είναι πολύ παρόμοια σε αρσενικά και θηλυκά σκουλήκια, αν και ο αριθμός των συνάψεων διαφέρει ως προς τη δύναμή τους και επομένως είναι υπεύθυνες για χαρακτηριστικά ανδρικές και θηλυκές συμπεριφορές σε πολλαπλά επίπεδα. Η λεπτομερής χαρτογράφηση από την αισθητηριακή είσοδο στην έξοδο του τελικού οργάνου βοηθά να συμπεράνουμε πώς αυτά τα ζώα αντιδρούν στο εξωτερικό περιβάλλον τους και ποιες νευρικές συνδέσεις είναι υπεύθυνες για ποια συγκεκριμένη συμπεριφορά.
Η «δομή» του νευρικού συστήματος του σκουληκιού είναι ένα σημαντικό βήμα προς την ποσοτική χαρτογράφηση των διαφορετικών νευρικών συνδέσεων μέσα στον εγκέφαλο, την περιοχή του και το νευρικό σύστημα για την αποκρυπτογράφηση της συμπεριφοράς των σκουληκιών. Ο τρόπος με τον οποίο συμπεριφέρονται αυτά τα ζώα θα μπορούσε να βοηθήσει στον προσδιορισμό των νευρικών συνδέσεων που μπορεί να παραπαίουν και να προκαλέσουν ασθένεια. Πολλά μόρια στο νευρικό σύστημα των ασκαρίδων είναι παρόμοια με το ανθρώπινο νευρικό σύστημα. Αυτή η μελέτη μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τελικά τις συνδέσεις στο ανθρώπινο νευρικό σύστημα και τη σχέση τους με την υγεία και τις ασθένειες. Δεδομένου ότι πολλές νευρολογικές και ψυχιατρικές διαταραχές είναι γνωστό ότι προκαλούνται από κάποιο πρόβλημα σε αυτήν την «καλωδίωση», η κατανόηση των συνδέσεων μπορεί να μας βοηθήσει να αναπτύξουμε θεραπείες για διαφορετικές ψυχικές ασθένειες.
***
{Μπορείτε να διαβάσετε την αρχική ερευνητική εργασία κάνοντας κλικ στον σύνδεσμο DOI που δίνεται παρακάτω στη λίστα των αναφερόμενων πηγών}
Πηγές)
1. Cook, SJ et al. 2019. Συνδέσεις ολόκληρου ζώου και των δύο φύλων Caenorhabditis elegans. Φύση. 571 (7763). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1352-7
2. White JG et al. 1986. Η δομή του νευρικού συστήματος του νηματώδους Caenorhabditis elegans. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 314(1165). https://doi.org/10.1098/rstb.1986.0056
