Короткий адрес страницы: fornit.ru/2082
Содержание журнала Достижения науки, техники и культуры
Ссылка на первоисточник статьи: http://elementy.ru/news/164947.

Расшифрован код, управляющий соединениями двигательных нейронов

Исследователи из Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute) и Колумбийского университета (Columbia University) определили, каким образом семейство белков, получивших обозначение Hox, управляет дифференциацией моторных нейронов спинного мозга. Эта работа позволяет понять, как каждый нейрон соединяется с той или иной конкретной мышцей.
Белое вещество состоит в основном из аксонов — длинных отростков нейронов, по которым вдоль спинного мозга передаются сигналы. В сером веществе, которое имеет вид бабочки, располагаются сами нейроны, отвечающие за обработку сигналов. В задних «крыльях бабочки» – дорсальных рогах серого вещества спинного мозга – собраны нейроны, которые принимают сигналы от всех частей тела и передают их в мозг. В передних же «крыльях» (вентральных рогах) содержатся двигательные нейроны. Каждый двигательный нейрон соединен с определенной мышцей. Здесь и те мышцы, которыми человек может управлять сознательно, и те, которые сокращаются рефлекторно. Всего в сером веществе спинного мозга порядка 100 тысяч двигательных нейронов.
Группа под руководством Томаса Джессела (Thomas M. Jessell) уже давно исследует, как клетки спинного мозга определяют, к каким именно мышцам протянуть свои чувствительные отростки — аксоны. Этот процесс начинается еще в период эмбрионального развития. И по мере роста организма аксоны прорастают сквозь всё тело – иннервируют его. До недавнего времени было непонятно, каким образом первоначально однородная нервная ткань начинает настолько тонко дифференцироваться, что каждая нервная клетка четко знает зону своей ответственности. К примеру, у человека участок в районе шестого шейного позвонка отвечает за мышцы предплечья и большого пальца, а второй и третий брюшные позвонки связаны с мышцами на передней стороне бедер.
Два года назад группа Джессела обнаружила, что первые шаги к специализации определяются белками из семейства Hox-c. Появление того или иного белка из этого семейства в нервных клетках направляет их развитие в соответствии с функциями определенного участка спинного мозга. В свою очередь, появление в разных участках эмбриона разных белков семейства Hox-c удалось связать с градиентом концентрации различных факторов роста вдоль позвоночника зародыша. Из-за этого в разных участках тела проявляют активность разные гены.
И всё же объяснение не было исчерпывающим. Ведь даже в пределах одного участка спинного мозга нейроны связываются с разными мышцами. Поэтому работа была продолжена. Сначала были созданы антитела для каждого из 21 белка семейства Hox-c, а затем проведено подробное картирование спинного мозга. Для этого брались отдельные двигательные нейроны и в них проверялось содержание всех белков данного семейства. Оказалось, что внутри каждого участка серого вещества, связанного, например, с одной конечностью, имеется по крайней мере 50 различных типов нейронов, получивших название нейронных пулов.
Экспериментируя с эмбрионами цыплят, группа Джессела определила время и место появления каждого из Hox-белков в двигательных нейронах крыла цыпленка, сообщается в пресс-релизе Медицинского института Говарда Хьюза. В результате стало ясно, что белки экспрессируются по строгой схеме, которая определяется анатомией нейронных пулов.
Анализируя карту распределения белков Hox, исследователи смогли выявить четкую трехуровневую схему кодирования, которая управляет дифференциацией и соединениями двигательных нейронов. На первом уровне происходит дифференциация по участкам позвоночного столба, на втором определяется, с какими мышцами будут связаны группы нейронов — на внешней или на внутренней стороне конечности, и, наконец, на третьем этапе выделяются нейронные пулы, связанные с конкретными мышцами. Чтобы убедиться в правильности модели, был проведен ключевой эксперимент. Исследователи искусственно изменили схему экспрессии белков Hox, и это привело к образованию нейронов другого типа, которые стали связываться с другими мышцами.
Авторы работы отмечают, что, хотя на сегодня их исследование относится к разряду фундаментальных, в будущем понимание схемы кодирования нейронных структур может иметь важные клинические применения при лечении травм позвоночника. Одна из главных проблем в таких случаях — невозможность восстановить разорванные аксоны. Новые результаты дают надежду, что, возможно, со временем удастся управлять ростом и соединениями нервных клеток и тем самым обеспечить восстановление утраченных двигательных функций.

Оценить статью >> пока еще нет оценок, ваша может стать первой :)

   
Архив новостей
Анонсы новостей    http://www.scorcher.ru/xml/news.rss - что это?
Что люди узнали о мозге
Обобщение исследований организации психики на 2018 год: Что люди узнали о мозге.
17-08-2018г.

Протест очевидности или почему люди спорят?
Невероятное у нормальных людей и животных стимулирует исследовательское поведение, а очевидное заставляет оставаться при своем мнении: Протест очевидности или почему люди спорят?.
06-08-2018г.

Как жить чужим умом
Оптимальная стратегия использования чужих решений: Как жить чужим умом.
30-07-2018г.

Комментарии по лекциям Вячеслава Дубынина
Замечания по отдельным характерным спорным утверждениям: Комментарии по лекциям Вячеслава Дубынина.
27-07-2018г.

Социальная значительность
О всеобъемлющей, нарастающей проблеме общества: Социальная значительность.
19-07-2018г.

Расширение личной памяти
Каждый авторизованный может расширить свою память: Расширение личной памяти.
18-06-2018г.

Адаптивное обучение
Статья определяет необходимое в организации идеальной системы обучения с учетом механизмов организации психики - как иерархической системы усложняющихся уровней индивидуальной и социальной адаптивности (системы адаптивности на основе произвольности).
Адаптивное обучение.
18-05-2018г.

Тишина мысли
О выделенной зоне субъективного осознания и барьере произвольного внимания: Тишина мысли.
03-05-2018г.

Социальные проблемы психики
Цель статьи - показать общее сплетение проблем современности, увидеть общие основы, их порождающие: Социальные проблемы психики.
08-04-2018г.

Развитие ребенка и влияние родителей
Как родители и педагоги могут оптимизировать развитие ребенка и его обучение: Развитие ребенка и влияние родителей.
24-03-2018г.

Яндекс.Метрика
 посетителейзаходов
сегодня:11
вчера:00
Всего:234281