Standardschema von Insektengehirnen verbessert möglicherweise zukünftige Forschung auf Gehirnfunktion und -krankheit

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

Wenn Sie mit etwas sich befassen, das so komplex ist wie das Gehirn, ist die Aufgabe nicht irgendwie einfacher, wenn das Vokabular, das verwendet wird, gerade als Komplex ist. Eine internationale Zusammenarbeit von Neurologen hat nicht nur die Anzahl von gekennzeichneten Gehirnzellen, aber einem einfachen Lexikon verdreifacht, um sich mit ihnen zu befassen erstellt, die für zukünftige Forschung auf Gehirnfunktion und -krankheit enorm hilfreich sind.

Nick Strausfeld und Linda Restifo, beide Professoren in der Abteilung von Neurologie an University of Arizona, bearbeitet mit Kollegen in Japan, das das Projekt führte und Kollegen in Deutschland und in GROSSBRITANNIEN, um einen umfassenden Atlas von neuroanatomical Mitten und von Computermitten des Insektengehirns zu produzieren. Im Prozess kennzeichnete das Team viele vorher unbekannten Zellen. Indem sie die Forschungsgemeinschaft mit einer vereinheitlichten Anlage der Terminologie versehen, Hintergrund sie das Darstellung, damit eine systematische Bemühung Gehirnzellen und -funktionen aufklärt, die zu den Funktionen des menschlichen Gehirns übertragen.

Ein Artikel über die Arbeit erscheint im Neuron der wissenschaftlichen Zeitschrift, angesehen durch viele als eine der Flaggschiffveröffentlichungen von Neurologie; die Webfassung umfaßt eine Ergänzung mit 80 Seitendaten. Die Daten werden öffentlich - erhältlich innerhalb 6 Monate und Hunderte von den Bildern und von den 3-D Videoanimationen umfassen - sich auf eine unschätzbare Ressource belaufen, die Neurologen aktiviert, effizienter zu arbeiten, ihre Ergebnisse zu vergleichen und aussagefähigere Interpretationen zu erreichen.

„Diese Bemühung stellt eine dreidimensionale Straßenkarte für die Beschreibung von Zellen für alle Insektengehirne zur Verfügung und aktiviert Vergleiche mit anderen Gliederfüßern,“ sagte Strausfeld, Direktor der MA-Mitte für Insekten-Wissenschaft. „Sie hat enormen Wert, wenn sie beschreiben Netz-Verhältnisse zwischen Computermitten im Gehirn.“

Das Projekt ist fristgerecht, da die US und das Europa mit ehrgeizigen Initiativen - Präsident Barack Obamas GEHIRN-Initiative und das das Menschliche Gehirn-Projekt der Europäischen Gemeinschaft begonnen haben - um eine dynamische Abbildung des Gehirns zu produzieren, das zeigt, wie einzelne Zellen und komplexe neurale Schaltungen in Zeit und Raum zusammenwirken.

In ihren Bemühungen, Strategien zu entwickeln, um die inneren Funktionen des menschlichen Gehirns zu erforschen, wahrscheinlich haben die komplexeste Zelle im Sonnensystem, Wissenschaftler auf dem Studieren der Gehirne der vorbildlichen Organismen wie Fruchtfliegen beruht, weil ihre Zellen einfacher und einfacher, in den Experimenten zu studieren sind.

Gliederfüßer - Insekten, Armkreuze, Krebstiere und ihre Stämme - haben die biomedizinische Forschung vorangebracht, die von den anatomischen und molekularen Untermauerung des Verhaltens bis zu den biochemischen Ursachen der Suchts reicht. Wegen ihrer geteilten Evolutionsgeschichte tief in Zeit, Wirbeltieren einschließlich wahrscheinlichen Anteil der Menschen viele von neuroanatomical Merkmalen und den Funktionsmitten im Gehirn mit wirbellosen Tieren. Das Studieren von neurologischen Prozessen in den Gliederfüßern kann uns beträchtlich helfen, zu verstehen wie alle Kopfarbeit.

Die Prozesse zum Beispiel, die zu Parkinson-Krankheit führen sind extrem schwierig, in den Menschen nachzuforschen, aber Forschung mit Fruchtfliegen hat wertvolle Informationen erbracht, die Neurologen helfen konnten, therapeutische Strategien zu entwickeln.

Infolge dieser gemeinsamen Bemühungen, das Insektengehirn zu Katalogisieren und abzubilden, hat diese Gruppe Wissenschaftler, dass das Nadelkopf-groß Gehirn einer Fruchtfliege mehr als hat, 50 anatomisch eindeutige Mitten entdeckt, die sich bis jetzt einer Komplexität nur erkannt in den Tieren wie Fischen oder Mäusen nähern.

„Es gibt faszinierende Ähnlichkeiten,“ sagte Strausfeld. „, Indem wir getrennte Mitten im Insektengehirn erkennen, verstehen wir besser, wie Ausarbeitungen möglicherweise der Gehirne der Insekten und der Wirbeltiere in Verbindung ständen miteinander trotz mehr als 600 Million Jahre unterschiedlicher Entwicklung.“

Zum Beispiel sind die olfaktorischen Küvetten in den Wirbeltieren den olfaktorischen Lappen in den Krebstieren sehr ähnlich. Das selbe strebt das visuelle System an: Farbe, Form, Antrag und Beschaffenheit werden ähnlich in den Wirbeltieren aufbereitet und Insekten, obgleich sehr verschiedene Aspekte der Sichtwelt durch eine Fliege empfunden werden, die mit denen verglichen wird, die von einem Fallhammer oder von einem Menschen empfunden werden, Strausfeld erklärten.

Die Studie wurde von Kei Ito, ein außerordentlicher Professor in der Abteilung der ComputerBiologie an der Universität von Tokyo geführt. Seine Gruppe verwendete eine Technik, die confocal Fluoreszenzmikroskopie, um die virtuellen „Scheiben“ genannt wurde zu erstellen, welche unten die Fruchtfliegen-Gehirnarchitektur zu den Einzelzellen aufdecken.

Fünf Jahre und 1.200 E-Mail später, versieht das Projekt jetzt Neurologen mit den gleichen Ausdrücken, um spezifische Teile Gehirne von Insekten und von Krebstieren zu beschreiben. „Wir stellen einen neuen Standard, der wirklich Nachrichtenübermittlung aktiviert,“ die vereinbarten MA-Autoren ein.

„Wir haben jetzt ein sehr ausführliches Verständnis der Verteilung der Neuronen in den getrennten Mitten und die Anschlüsse unter ihnen,“ Strausfeld erklärten.

„Die Komplexität des Insektenverhaltens wird in zunehmendem Maße von der Genetikgemeinschaft erkannt, um uns zu erlauben, verschiedene menschliche Krankheiten zu formen,“ sagte Restifo, der auch Professor von Neurologie im MA-College von Medizin und im Bauteil des Instituts MA BIO5 ist.

„Diese kleinen, aber jetzt gut definiert, Regionen, die wir im Insekt sehen, Gehirn vermutlich bestimmte Neuronen mit den bestimmten Anschlüssen haben, die bestimmtes Verhalten treiben, das immer wichtiger werden, wenn man studiert Verhalten wie Angriff oder Sucht.“

Restifo erklärte das, welches das erweiterte Verhaltensrepertoire von Menschen mit dem kombiniert, das in den Insekten beobachtet wurde, herstellt ein überzeugendes Argument für die Anwendung von vorbildlichen Organismen wie die Fruchtfliege, Taufliege, in der Suche für neue Drogen.

„Irgendwie, werden Insekten sogar nützlich sein, als Nagetierbaumuster,“ sagte sie. „In einigen Fällen, Bemühungen, an die Krankheitsursache durch störende Genfunktion im Mäuseausfallung zu gelangen, Antworten zur Verfügung zu stellen, weil, selbst wenn die genetischen Veränderungsabgleichungen, die von der menschlichen Krankheit, die physiologischen Effekte tun nicht.“

Um aussagefähig zu sein, benötigt jede mögliche Studie von komplexen Nervensystemen die Konzepte und Terminologie, die gleichmäßig von der Forschungsgemeinschaft vereinbart werden.

Neurologen haben lang gewusst, dass anatomisch unterscheidende Regionen Anhaltspunkte sind zu, wie das Gehirn organisiert wird, aber verschiedene Ausdrücke sind für die gleiche Zelle in den unterschiedlichen - oder sogar innerhalb der selben - Spezies gebräuchlich gewesen. „In Wirklichkeit, ist eine Rose durch jeden möglichen anderen Namen eher wie einen Turm Von Babel,“ Sagte Restifo. „Es hat gegeben enorme Verwirrung.“

Strausfeld, der den ersten Atlas auf dem Insektengehirn im Jahre 1976 veröffentlichte - und, zusammen mit Ito und Kollegen in Deutschland, der erste Nationals- Science FoundationOnlineAtlas des Taufliegen-Gehirns - legte viel des Anfangsschemas fest. Die MA-Mitte für Insekten-Wissenschaft war auch instrumentell, wenn sie die Bemühungen unterstützte, die die zu die Veröffentlichung der Studie führte. Strausfeld sagte, dass ein wichtiger Treiber des anwesenden Projektes der Bedarf war, die Verwendbarkeit von spezifischen Ausdrücken und von Namen für neurale Zellen über Gliederfüßergehirnen festzulegen.

„Nichts durchaus so ist vor erfolgt worden,“ sagte er. „Die Wissenschaftler, welche die Gehirne und das Verhalten von Vögeln studieren, waren zu einem vereinbarten Schema gekommen, aber wir versuchten, Gemeindeland über vielen Spezies zu finden, die möglicherweise von einander im Hinblick auf Evolutionsabweichung eindeutiger sind. So war das Hinzufügen der Ungeheuerlichkeit der Aufgabe das Ziel des Seins über Terminologie, die für alle Insekten „befestigen“ würde und sein anwendbar auf Krebstiere.“

„Ein standardisiertes Schema Zu Entwickeln ist weil es die Fremdbefruchtung der Arbeit erfolgt unter Verwendung der unterschiedlichen Insektenspezies ermöglicht,“ sagte Gerald Rubin, Vizepräsident und Geschäftsführer des Forschungs-Campus Janelia-Landwirtschaftlichen Betriebes des Howard Hughes Medical Institute wichtig. „Das Ziehen dieses benötigte zusammen viel Arbeit, wissenschaftlichen Einblick und historischen Kenntnisse; es war ein wirklicher Service zum Bereich.“

Quelle: University of Arizona

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