Работа проводилась с использованием дрозофилы дрозофилы, важного организма в неврологии, поскольку она позволяет исследователям изучать всю нервную систему. Это означает, что гены могут быть идентифицированы и связаны с конкретными нейронами, с нейронными цепями, структурой мозга и поведением.
Это фундаментальное исследование может проложить путь к более глубокому пониманию того, как человеческий мозг адаптируется с течением времени, и связей между пластичностью и нейродегенерацией.
Ученые уже давно знают, что человеческий мозг адаптируется и пластичен.
Например, наш мозг изменяется по мере того, как мы узнаем что-то новое, или позволяет нам адаптироваться и компенсировать последствия после ампутации или если часть нашего мозга повреждена. Однако механизмы, лежащие в основе этой пластичности, до конца не изучены.
В новом исследовании, опубликованном в журнале eLife 18 февраля 2020 года, исследователи из Школы биологических наук Университета Бирмингема определили определенный набор генов, регулирующих пластичность мозга.
Гены кодируют белки, называемые рецепторами Toll, которые отвечают за прием и передачу сигналов внутри клеток.
Известно, что сборы играют центральную роль в иммунной системе организма, но команда Бирмингема во главе с профессором Алисией Идальго показала, что они также влияют на формирование нервной системы. Связывание Tolls с пластичностью мозга – еще одно важное и удивительное событие.
Профессор Идальго объясняет: «Определенные нами молекулы хорошо известны своей ролью в регулировании иммунной системы организма. Возможно, в эволюции нервная система и иммунная система имели общее происхождение, так как они имеют схожие функции – например, иммунная система помогает защитить нас от микробов, в то время как наша нервная система посредством поведения играет роль в защите нас от более серьезных опасностей. , как реагирование на угрозы. И кажется, что пластичность мозга повторно активирует механизмы, которые действуют во время формирования мозга в процессе развития."
Исследователи обнаружили, что рецепторы Toll, из которых 9 в мозге дрозофилы и 11 в мозге человека, присутствуют в разных областях мозга, предназначенных для разных функций.
Отсюда они регулируют количество нейронов и размер мозга.
«Такое расположение Tolls предполагает, что они могут работать независимо друг от друга, возможно, чтобы контролировать реакцию на различные сенсорные стимулы, такие как запах или зрение», – говорит профессор Идальго. "Затем их можно модулировать, чтобы влиять на формирование и поддержание определенных типов нейронов в ответ на опыт."
Пока неизвестно, насколько близко эти механизмы, идентифицированные у Drosophila, будут соответствовать механизмам человеческого мозга, но эта работа дает нам важные подсказки о том, что искать в человеческом мозге, чтобы понять пластичность мозга.
«Дрозофила – мощный модельный организм, потому что мы можем показать, что пластичность мозга имеет генетическую основу, и определить, как гены контролируют этот процесс», – говорит профессор Идальго. "Это дает нам действительно полезный набор ключей к разгадке и пониманию молекулярных механизмов пластичности, в том числе в человеческом мозге."