Vaisinių musių tyrimas atskleidžia smegenų ląstelių grandinę, kuri gali būti pagrindas, kaip dideli ir maži padarai mato šviesos bangos ilgius

Vaisinių musių tyrimas atskleidžia smegenų ląstelių grandinę, kuri gali būti pagrindas, kaip dideli ir maži padarai mato šviesos bangos ilgius

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Suvokti ką nors – bet ką – savo aplinkoje reiškia suvokti, ką aptinka jūsų pojūčiai. Dabar Kolumbijos universiteto neurologai pirmą kartą nustatė vaisinių muselių smegenų ląstelių grandinę, kuri paverčia neapdorotus jutimo signalus į spalvų suvokimą, galintį nukreipti elgesį.

Jų išvados paskelbtos žurnale Gamtos neuromokslai.

„Daugelis iš mūsų laiko savaime suprantamu dalyku sodrias spalvas, kurias matome kiekvieną dieną – prinokusių braškių raudoną arba sodrią rudą vaiko akyse. Tačiau šios spalvos neegzistuoja už mūsų smegenų ribų”, – sakė mokslų daktaras Rudy Behnia. , pagrindinis Kolumbijos Zuckerman instituto tyrėjas ir atitinkamas šio dokumento autorius. Ji paaiškino, kad spalvos yra suvokimas, kurį smegenys sukuria, nes suvokia ilgesnius ir trumpesnius akių aptiktos šviesos bangos ilgius.

„Smegenys padeda organizmams išgyventi ir klestėti, paverčiant jutimo signalus į suvokimą apie pasaulį“, – sakė daktarė Behnia.

„Paklausti, kaip mes suvokiame pasaulį, atrodo paprastas klausimas, tačiau atsakyti į jį – iššūkis“, – pridūrė dr. Behnia. „Tikiuosi, kad mūsų pastangos atskleisti neuroninius principus, kuriais grindžiamas spalvų suvokimas, padės mums geriau suprasti, kaip smegenys išskiria aplinkos ypatybes, kurios yra svarbios kasdieniniam gyvenimui.

Naujajame savo darbe tyrėjų komanda praneša, kad vaisinėse muselėse, selektyviai reaguojančiose į įvairius atspalvius, buvo atrasti specifiniai neuronų tinklai, tam tikros rūšies smegenų ląstelės. Atspalvis reiškia suvokiamas spalvas, susijusias su tam tikrais bangos ilgiais arba šviesos bangų ilgių deriniais, kurie patys savaime nėra spalvingi. Šie atspalviui selektyvūs neuronai yra optinėje skiltyje, smegenų srityje, atsakingoje už regėjimą.

Tarp atspalvių, į kuriuos reaguoja šie neuronai, yra tie, kuriuos žmonės suvoktų kaip violetinius, ir kiti, atitinkantys ultravioletinių bangų ilgį (žmonių neaptinkami). UV atspalvių aptikimas yra svarbus kai kurių būtybių, tokių kaip bitės ir galbūt vaisinės musės, išgyvenimui; Pavyzdžiui, daugelis augalų turi ultravioletinių spindulių, kurie gali padėti vabzdžiams nukreipti žiedadulkes.

Mokslininkai anksčiau pranešė, kad gyvūnų smegenyse rado neuronų, kurie selektyviai reaguoja į skirtingas spalvas ar atspalvius, tarkime, raudoną ar žalią. Tačiau niekas negalėjo atsekti nervinių mechanizmų, leidžiančių pasirinkti tokį atspalvį.

Štai čia pasirodė, kad neseniai atsirado musės ir smegenų jungtis. Šiame sudėtingame žemėlapyje išsamiai aprašoma, kaip vaisinės muselės aguonos dydžio smegenyse yra tarpusavyje susiję maždaug 130 000 neuronų ir 50 milijonų sinapsių, sakė daktaras Behnia, kuris taip pat yra Kolumbijos Vagelos gydytojų ir chirurgų koledžo neurologijos docentas.

Kadangi jungtis tarnauja kaip nuoroda, panaši į paveikslėlį ant galvosūkio dėžutės, rodančio, kaip tūkstantis detalių dera tarpusavyje, tyrėjai pasitelkė smegenų ląstelių stebėjimus, kad sukurtų diagramą, kuri, jų manymu, atspindi neuronų grandinę, nulemiančią atspalvių selektyvumą. Tada mokslininkai šias grandines pavaizdavo kaip matematinius modelius, skirtus modeliuoti ir ištirti grandinių veiklą ir galimybes.

„Matematiniai modeliai yra įrankiai, leidžiantys mums geriau suprasti kažką tokio netvarkingo ir sudėtingo, kaip visos šios smegenų ląstelės ir jų tarpusavio ryšiai“, – sakė mokslų daktaras Matthiasas Christensonas, vienas iš pirmųjų šio straipsnio autorių ir buvęs narys. Dr. Behnia laboratorijoje. „Naudodami modelius galime dirbti, kad suprastume visą šį sudėtingumą.”

Taip pat labai prisidėjo prie modeliavimo darbo dr. Larry Abbottas, Williamas Blooras teorinių neurologijos mokslų profesorius, fiziologijos ir ląstelių biofizikos profesorius bei pagrindinis Zuckerman instituto tyrėjas.

Modeliavimas ne tik atskleidė, kad šios grandinės gali vykdyti veiklą, reikalingą atspalvių selektyvumui, bet ir atkreipė dėmesį į ląstelių tarpusavio ryšį, žinomą kaip pasikartojimas, be kurio atspalvių selektyvumas negali įvykti. Neuroninėje grandinėje su pasikartojimu grandinės išėjimai grįžta atgal ir tampa įvestimis. Ir tai pasiūlė dar vieną eksperimentą, sakė Álvaro Sanz-Diezas, daktaras, daktaras Behnios laboratorijoje ir kitas pirmasis tyrimo autorius. Gamtos neuromokslai popierius.

„Kai panaudojome genetinę techniką, kad sutrikdytume dalį šio pasikartojančio ryšio vaisinių muselių smegenyse, neuronai, kurie anksčiau pasižymėjo atspalvių atrankos aktyvumu, prarado šią savybę“, – sakė daktaras Sanz-Diezas. „Tai sustiprino mūsų pasitikėjimą, kad tikrai atradome smegenų grandinę, susijusią su spalvų suvokimu.

„Dabar žinome šiek tiek daugiau apie tai, kaip smegenų laidai leidžia sukurti suvokiamą spalvų atvaizdą“, – sakė dr. Behnia. „Tikiuosi, kad mūsų nauji atradimai gali padėti paaiškinti, kaip smegenys sukuria įvairius suvokimus, įskaitant spalvą, garsą ir skonį.