Kodėl pelės turi uodegas? Atsakymas į šį klausimą nėra toks paprastas, kaip jūs manote. Nauji Okinavos mokslo ir technologijų instituto (OIST) tyrimai parodė, kad nuolankioje pelės uodegoje yra daugiau, nei manyta anksčiau.
Naudodami naują eksperimentinę sąranką, apimančią pakreipiamą platformą, didelės spartos vaizdo įrašą ir matematinį modeliavimą, mokslininkai įrodė, kaip pelės siūbuoja uodegomis kaip botagas, kad išlaikytų pusiausvyrą, ir šie atradimai gali padėti mums geriau suprasti pusiausvyros problemas žmonėms ir atverti kelią nustatyti ir gydyti neurodegeneracines ligas, tokias kaip išsėtinė sklerozė ir Parkinsono liga ankstesnėse stadijose.
„Pelės yra visur paplitusios neurologijos srityje dėl jų genetinio, biologinio ir elgesio panašumo į mus, tačiau joms būdingos uodegos vaidmuo liko sunkiai suprantamas“, – aiškina dr. Salvatore Lacava iš OIST Neuroninių ritmų judėjimo skyriaus ir pirmasis šio straipsnio autorius. paskelbtas tyrimas Eksperimentinės biologijos žurnalas.
„Gilesnis supratimas apie sveikų pelių pusiausvyrą ir tobulinant jų veiklos vertinimo būdus, galime geriau ištirti neurologinius mechanizmus, taip pat galimus gydymo būdus, susijusius su sąlygomis, turinčiomis įtakos motorinei kontrolei ir stabilumui.
Balansavimas uodegos brūkštelėjimu
Jau seniai buvo manoma, kad pelės naudoja savo uodegą kaip pasyvią atsvarą, pavyzdžiui, kaip galite nuleisti kūną ant dviračio, kai važiuojate sudėtinga vietove arba staigiuose posūkiuose. „Daug laiko praleidome stebėdami sveikas peles“, – pasakoja daktaras Lacava.
„Tačiau vietoj pasyvaus naudojimo kaip atsvara, nustebome pastebėję, kad jų uodega nuolat aktyviai naudojama siekiant išlaikyti pusiausvyrą. Kad atgautų pusiausvyrą, kai po jomis pakrypsta paviršius, tyrėjai išsiaiškino, kad pelės itin greitai sukasi uodegą priešinga pakreipimo kryptimi.
Nors jų uodega lengva, didžiulis uodegos siūbavimo greitis sukuria didelį kampinį impulsą, atitraukiant kūną nuo kritimo. „Atrodytų, jei galėtum siūbuoti botagu pakankamai greitai, kad patrauktum įtrūkimo kryptimi, kad nenukristų atgal.
Be staigių pusiausvyros pokyčių, jie taip pat nustatė, kad pelės naudoja savo uodegą, kad išliktų subalansuotos eidamos per siauras platformas. Čia uodega nuolat braukiama priešinga kūno judesių kryptimi, sušvelninant pusiausvyros pokyčius pelei judant.
Atliekant sudėtingiausius bandymus, uodega taip pat laikoma mažesniu kampu, papildant aktyvų naudojimą pasyviu naudojimu kaip atsvara.
Anksčiau pelių uodegų vaidmuo palaikant pusiausvyrą buvo menkai suprantamas ir dažnai nepastebėtas atliekant eksperimentus.
„Nors pelės yra labai svarbios neuromoksle dėl savo panašumo į mus, mūsų tyrimas pabrėžia, kaip svarbu skaičiuoti veiksnius, kurių mes, žmonės, galbūt neturime, pavyzdžiui, uodegos, bet kurie daro įtaką tyrimams dėl sąlygų, kurios turi įtakos mums“, – pabrėžia profesorius Marylka. Yoe Uusisaari, skyriaus vadovas ir vyresnysis šio dokumento autorius.
Parodydamas aktyvų pelių uodegų vaidmenį, šis tyrimas atveria kelią tikslesniam sveikų pelių pusiausvyros matavimui, nustatydamas tvirtą etaloną tiriant įvairias sąlygas, turinčias įtakos pusiausvyrai, pavyzdžiui, neurodegeneracinėms ligoms.
Iššūkis pelėms ir tyrimams
Be to, kad išsiaiškintų pelių uodegų vaidmenį, mokslininkai taip pat sukūrė naują eksperimentinę sąranką pelių balansui įvertinti. Ankstesnis standartas yra vaikščiojimo spinduliu testas, kai pelėms įvairiomis sąlygomis pavesta kirsti 1 cm pločio keterą. Jei pelė nukrito, jos buvo laikomos nesubalansuotomis. Tačiau sveikoms pelėms šis testas yra labai naudingas.
Kaip paaiškina prof. Uusisaari, „dauguma pelių rūšių yra medžių gyvūnai, gyvenantys medžiuose. Jos prisitaikė greitai kirsti sudėtingus paviršius, pavyzdžiui, plonas šakas. Mūsų naujoji sąranka tai paaiškina, nes pelėms kelia iššūkį siauresniais paviršiais ir staigiais judesiais.”
Naujoje sąrankoje naudojami įvairūs platformos pločiai nuo 1 cm iki 4 mm, taip pat atsitiktiniai 10–30 laipsnių pasukimai bet kuria kryptimi. Ir užuot vertinę pusiausvyrą kaip gebėjimą išlikti ant keteros, mokslininkai iš naujo apibrėžė pusiausvyrą kaip pelės kūno padėties virš pėdų metriką.
Norėdami užfiksuoti šiuos smulkesnius judesių niuansus, mokslininkai sukūrė biomechaninį modelį, pagrįstą neuroniniu tinklu, išmokytu sekti skirtingų pelės dalių padėtį, kai ji kerta platformą. Šis modelis leido tyrėjams apskaičiuoti kampinį uodegos momentą, palyginti su kūno pasvirimu, parodydamas, kaip jis neutralizuoja pasvirimą.
„Mes norime, kad būtų galima pastebėti ir gydyti žmonių pusiausvyros sutrikimus, kol jie nepasidarė tokie rimti, kad pacientui sunku vaikščioti tiesia linija“, – sako dr. Lacava.
„Su šiuo tyrimu mes dabar nustatėme tą patį standartą pelėms.”
Parodydami pelių uodegų vaidmenį judėjime ir pakeldami sveikų pelių eksperimentinę juostą, mokslininkai dabar yra geriau pasirengę įvertinti subtilius pusiausvyros pokyčius, todėl galima daug tiksliau tirti ankstyvą neurodegeneracinių ligų poveikį.