La nomenclature Normale des cerveaux d'insecte peut améliorer la future recherche sur la fonction cérébrale et la maladie

Published on March 3, 2014 at 2:19 AM · No Comments

Quand vous parlez de quelque chose aussi complexe que le cerveau, la tâche n'est pas plus facile si le vocabulaire étant utilisé est juste comme le composé. Une collaboration internationale des neurologistes a non seulement triplé le nombre de structures cérébrales recensées, mais a produit un lexique simple pour parler de elles, qui seront énormément utiles pour la future recherche sur la fonction cérébrale et la maladie.

Nick Strausfeld et Linda Restifo, les deux professeurs dans le Service de la Neurologie à l'Université d'Arizona, travaillé avec des collègues au Japon qui a abouti le projet, et des collègues en Allemagne et au R-U pour produire un atlas complet des centres neuroanatomical et des centres de calcul du cerveau d'insecte. Dans le procédé, l'équipe a recensé beaucoup de structures précédemment inconnues. En fournissant à la communauté de la recherche un système unifié de terminologie, elles préparent le terrain pour qu'un effort systématique élucide les structures cérébrales et les fonctionnements qui reportent aux fonctionnements de l'esprit humain.

Un article concernant le travail paraît dans le Neurone de tourillon scientifique, considéré par on comme une des publications de navire amiral de la neurologie ; la version en ligne comprend un supplément de 80 données de page. Les données publiquement - disponible dans les 6 mois et comprendre des centaines d'images et animations visuelles à trois dimensions - s'élèveront à un moyen inestimable qui permettra à des neurologistes de fonctionner plus efficacement, de comparer leurs résultats et d'obtenir des traductions plus signicatives.

« Cet effort fournit un plan de route en trois dimensions pour décrire des structures pour tous les cerveaux d'insecte, et active des comparaisons avec d'autres arthropodes, » a dit Strausfeld, directeur du Centre d'UA pour la Science d'Insecte. « Elle a la valeur énorme en décrivant des relations de réseau entre les centres de calcul dans le cerveau. »

Le projet est opportun car les États-Unis et l'Europe se sont embarqués sur des initiatives ambitieuses - initiative de CERVEAU du Président Barack Obama et le Projet de l'Esprit Humain de l'Union Européenne - pour produire une illustration dynamique du cerveau qui affiche comment les différentes cellules et les circuits neuraux complexes agissent l'un sur l'autre dans le temps et l'espace.

Dans leurs efforts pour développer des stratégies pour explorer les fonctionnements internes de l'esprit humain, vraisemblablement la plupart de structure complexe dans le système solaire, scientifiques se sont fondées sur étudier les cerveaux des organismes modèles tels que des mouches à fruit parce que leurs structures sont plus simples et plus faciles pour étudier dans les expériences.

Les Arthropodes - insectes, araignées, crustacés et leurs parents - ont avancé la recherche biomédicale s'échelonnant des soutiens anatomiques et moléculaires du comportement aux causes biochimiques de la dépendance. À cause de leur histoire évolutionnaire partagée profondément à temps, des vertébrés comprenant la part susceptible d'êtres humains plusieurs de caractéristiques techniques neuroanatomical et des centres fonctionnels dans le cerveau avec des invertébrés. L'Étude des procédés neurologiques dans les arthropodes peut de manière significative nous aider à comprendre comment tout le travail de cerveaux.

Il est extrêmement difficile vérifier les procédés menant à la Maladie de Parkinson, par exemple, chez l'homme, mais la recherche avec des mouches à fruit a fourni les données de valeur qui pourraient aider des neurologues à développer des stratégies thérapeutiques.

En raison de cet effort conjoint pour cataloguer et tracer le cerveau d'insecte, ce groupe de scientifiques a découvert que le cerveau de taille d'une tête d'épingle d'une mouche à fruit a plus de 50 centres anatomiquement distincts approchant une complexité jusqu'ici seulement identifiée chez les animaux tels que des poissons ou des souris.

« Il y a des parallèles fascinants, » Strausfeld a dit. « En identifiant les centres discrets dans le cerveau d'insecte, nous comprendrons mieux comment les élaborations des cerveaux des insectes et des vertébrés pourraient associer entre eux en dépit de plus de 600 millions d'ans d'évolution divergente. »

Par exemple, les bulbes rachidiens olfactifs dans les vertébrés sont très assimilés aux lobes olfactifs dans les crustacés. Il en va de même pour le système visuel : La Couleur, la forme, le mouvement et la texture sont assimilé traités dans les vertébrés et les insectes, bien que des aspects très différents du monde visuel soient perçus par une mouche avec ceux perçues par un singe ou un être humain, Strausfeld ont expliqué.

L'étude a été aboutie par Kei Ito, un professeur agrégé dans le Service de la Bio-Informatique à l'Université de Tokyo. Son groupe avait l'habitude une microscopie à fluorescence confocale appelée de technique pour produire les « parts » virtuelles indiquant l'architecture de cerveau de mouche à fruit vers le bas aux cellules.

Cinq ans et 1.200 emails plus tard, le projet fournit maintenant à des neurologistes les mêmes conditions pour décrire les parties particulières de cerveaux des insectes et des crustacés. « Nous fixons une norme neuve qui active réellement la transmission, » les auteurs d'UA approuvés.

« Nous avons maintenant une compréhension très détaillée de la distribution des neurones aux centres discrets et les connexions parmi eux, » Strausfeld ont expliqué.

« La complexité du comportement d'insecte est de plus en plus identifiée par la communauté de génétique pour nous permettre de modéliser les maladies humaines variées, » a dit Restifo, qui est également professeur de la neurologie dans l'Université d'UA du Médicament et le membre de l'Institut d'UA BIO5.

« Ces minuscule, mais maintenant bien défini, régions que nous voyons dans l'insecte le cerveau ont probablement les neurones particuliers avec les connexions particulières pilotant certains comportements qui deviennent ever more plus importants en étudiant le comportement comme l'agression ou la dépendance. »

Restifo a expliqué cela combinant le répertoire comportemental augmenté des êtres humains avec cela observé dans les insectes effectue un argument convaincant pour l'usage des organismes modèles tels que la mouche à fruit, Drosophile, dans la recherche pour les médicaments neufs.

« Par certains côtés, les insectes vont être bien plus utiles que des modèles de rongeur, » il a dit. « Dans certains cas, efforts pour obtenir à la cause d'une maladie par fonction des gènes de perturbation dans la défaillir de souris d'apporter des réponses parce que quoique les correspondances génétiques de mutation qui de la maladie humaine, les effets physiologiques ne font pas. »

Pour être signicatifs, n'importe quelle étude des systèmes nerveux complexes exige des concepts et de la terminologie uniformément convenus par la communauté de la recherche.

Les Neurologistes ont longtemps su que les régions anatomiquement distinctives sont des indices à la façon dont le cerveau est dispensé, mais les différentes conditions ont été en service pour la même structure dans différentes - ou même dans la même chose - espèces. « En réalité, une rose par n'importe quel autre nom est plutôt une Tour de Babel, » Restifo a dit. « Il y a eu énorme confusion. »

Strausfeld, qui a publié le premier atlas sur le cerveau d'insecte en 1976 - et, avec Ito et collègues en Allemagne, l'Atlas En Ligne de premier National Science Foundation du Cerveau de Drosophile - a déterminé une grande partie de la nomenclature initiale. Le Centre d'UA pour la Science d'Insecte était également instrumental en supportant les efforts que cela a menés à la publication de l'étude. Strausfeld a dit qu'un gestionnaire important du présent projet était la nécessité de déterminer l'utilité des conditions et des noms particuliers pour les structures neurales en travers des cerveaux d'arthropode.

« Rien bien comme ceci n'a été fait avant, » il a dit. Les « Scientifiques étudiant les cerveaux et le comportement des oiseaux étaient venus à une nomenclature convenue, mais nous essayions de trouver le terrain d'entente en travers de beaucoup d'espèces qui peuvent être plus distinctes entre eux en termes de divergence évolutionnaire. Ainsi, ajouter à l'énormité de la tâche était l'objectif de convenir sur la terminologie qui « s'ajusterait » pour tous les insectes et s'appliquerait aux crustacés. »

« Développer une nomenclature normalisée est important parce qu'il facilite la fécondation croisée du travail faite utilisant des espèces différentes d'insecte, » a dit Gérald Rubin, vice président et directeur exécutif du Campus de Recherches de Ferme de Janelia du Howard Hughes Medical Institute. La « Traction de ceci a ensemble exigé beaucoup de travail, analyse scientifique et connaissance historique ; c'était un service réel à la zone. »

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