La nomenclatura Standard dei cervelli dell'insetto può migliorare la ricerca futura sulla funzione e sulla malattia del cervello

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

Quando state parlando di qualcosa complesso quanto il cervello, il compito non è affatto più facile se il vocabolario che è usando è appena come complesso. Una collaborazione internazionale dei neuroscenziati non solo ha triplicato il numero delle strutture identificate del cervello, ma ha creato un lessico semplice per parlarle di, che saranno enorme utili per la ricerca futura sulla funzione e sulla malattia del cervello.

Scalfisca Strausfeld e Linda Restifo, entrambi i professor nel Dipartimento della Neuroscienza all'Università dell'Arizona, lavorato con i colleghi nel Giappone che piombo il progetto ed i colleghi in Germania e nel REGNO UNITO per produrre un atlante completo dei centri neuroanatomical e dei centri di calcolo del cervello dell'insetto. Nel trattamento, il gruppo ha identificato molte strutture precedentemente sconosciute. Fornendo alla comunità di ricerca un sistema unificato della terminologia, impostano la fase affinchè uno sforzo sistematico delucidino le strutture e le funzioni del cervello che rinviano alle funzioni del cervello umano.

Un articolo sul lavoro è publicato nel Neurone del giornale scientifico, considerare da molti come una delle pubblicazioni della nave ammiraglia della neuroscienza; la versione online comprende un supplemento di 80 dati della pagina. I dati - disponibile entro 6 mesi e comprendere le centinaia di immagini e di video animazioni 3-D - ammonteranno pubblicamente a risorsa inestimabile che permetterà ai neuroscenziati di lavorare efficientemente, di confrontare i loro risultati e di ottenere le interpretazioni più significative.

“Questo sforzo fornisce un programma di strada tridimensionale per la descrizione delle strutture per tutti i cervelli dell'insetto e permette ai confronti con altri artropodi,„ ha detto Strausfeld, Direttore del Centro di UA per Scienza dell'Insetto. “Ha valore enorme nella descrizione delle relazioni della rete fra i centri di calcolo nel cervello.„

Il progetto è tempestivo poichè gli Stati Uniti e l'Europa hanno intrapreso le iniziative ambiziose - iniziativa del CERVELLO di Presidente Barack Obama ed il Progetto del Cervello Umano dell'Unione Europea - per produrre una maschera dinamica del cervello che mostra come le diverse celle ed i circuiti neurali complessi interagiscono nel tempo e nello spazio.

Nei loro sforzi per sviluppare le strategie per esplorare i funzionamenti interni del cervello umano, probabilmente la struttura più complessa nel sistema solare, scienziati ha contato sullo studio dei cervelli degli organismi di modello quali le mosche di frutta perché le loro strutture sono più semplici e più facili studiare negli esperimenti.

Gli Artropodi - insetti, ragni, crostacei ed i loro parenti - hanno avanzato la ricerca biomedica che varia dai sostegni anatomici e molecolari di comportamento alle cause biochimiche di dipendenza. A causa della loro cronologia evolutiva comune in profondità a tempo, i vertebrati compreso gli esseri umani probabilmente dividono molti delle funzionalità neuroanatomical e dei centri funzionali nel cervello con gli invertebrati. Lo Studio dei trattamenti neurologici in artropodi può aiutarci significativamente a capire come tutto il lavoro di cervelli.

I trattamenti che piombo alla Malattia del Parkinson, per esempio, sono estremamente difficili da studiare in esseri umani, ma la ricerca con le mosche di frutta ha reso le informazioni apprezzate che potrebbero aiutare i neurologi a sviluppare le strategie terapeutiche.

Come conseguenza di questo sforzo comune catalogare e mappare il cervello dell'insetto, questo gruppo di scienziati ha scoperto che il cervello portaspilli di taglia di una mosca di frutta ha più di 50 centri anatomicamente distinti che si avvicinano ad una complessità finora riconosciuta soltanto in animali quali il pesce o i mouse.

“Ci sono parallele affascinanti,„ Strausfeld ha detto. “Riconoscendo i centri discreti nel cervello dell'insetto, capiremo meglio come le elaborazioni dei cervelli degli insetti e dei vertebrati potrebbero riferirsi l'un l'altro malgrado più di 600 milione anni di evoluzione divergente.„

Per esempio, i bulbi olfattivi in vertebrati sono molto simili ai lobi olfattivi in crostacei. Lo stesso va per il sistema visivo: Il Colore, la forma, il moto e la tessitura sono elaborati similmente in vertebrati e gli insetti, sebbene gli aspetti molto differenti del mondo visivo fossero percepiti da una mosca rispetto a quelle percepite da una scimmia o da un essere umano, Strausfeld hanno spiegato.

Lo studio piombo da Kei Ito, un professore associato nel Dipartimento di Biologia Di Calcolo all'Università di Tokyo. Il Suo gruppo ha usato una tecnica chiamata microscopia di fluorescenza confocale per creare “le fette„ virtuali che rivelano l'architettura del cervello della mosca di frutta giù agli unicellulari.

Cinque anni e 1.200 email più successivamente, il progetto ora fornisce ai neuroscenziati gli stessi termini per descrivere le parti specifiche dei cervelli degli insetti e dei crostacei. “Stiamo fissando un nuovo standard che realmente permette alla comunicazione,„ gli autori di UA acconsentiti.

“Ora abbiamo una comprensione molto dettagliata della distribuzione dei neuroni nei centri discreti e le connessioni fra loro,„ Strausfeld hanno spiegato.

“La complessità di comportamento dell'insetto sempre più è riconosciuta dalla comunità della genetica per permettere che noi modelliamo le varie malattie umane,„ ha detto Restifo, che egualmente è il professor della neurologia nell'Istituto Universitario di UA di Medicina e nel membro dell'Istituto di UA BIO5.

“Questi minuscoli, ma ora ben definito, regioni che vediamo nell'insetto il cervello probabilmente ha neuroni particolari con le connessioni particolari che determinano determinati comportamenti che stanno diventando mai più importanti nello studio del comportamento come aggressione o dipendenza.„

Restifo ha spiegato quello che combina il repertorio comportamentistico ampliato degli esseri umani con quello osservato in insetti dimostra un argomento convincente del utilizzare gli organismi di modello quale la mosca di frutta, Drosofila, nella ricerca per le nuove droghe.

“Per alcuni versi, gli insetti stanno andando essere ancor più utili che modelli del roditore,„ ha detto. “In alcuni casi, sforzi per ottenere alla causa di una malattia dalla funzione d'interruzione del gene nel venire a mancare dei mouse di fornire le risposte perché anche se le corrispondenze genetiche di mutazione che della malattia umana, gli effetti fisiologici non fanno.„

Per essere significativi, tutto lo studio sui sistemi nervosi complessi richiede i concetti e la terminologia accordati su costante dalla comunità di ricerca.

I Neuroscenziati lungamente hanno saputo che le regioni anatomicamente distintive sono bugne a come il cervello è organizzato, ma i termini differenti sono stati in uso per la stessa struttura - o persino all'interno degli stessi - in specie differenti. “In realtà, una rosa da qualunque altro nome è più simile ad un Pilone di Babele,„ Restifo ha detto. “C'è stato confusione enorme.„

Strausfeld, che ha pubblicato nel 1976 il primo atlante sul cervello dell'insetto - e, insieme a Ito ed ai colleghi in Germania, l'Atlante Online del primo National Science Foundation del Cervello della Drosofila - ha stabilito gran parte della nomenclatura iniziale. Il Centro di UA per Scienza dell'Insetto egualmente era strumentale nel supporto degli sforzi che quello piombo alla pubblicazione dello studio. Strausfeld ha detto che un driver importante di questo progetto era la necessità di stabilire la convenienza dei termini specifici e dei nomi per le strutture neurali attraverso i cervelli dell'artropodo.

“Niente abbastanza come questo è stato fatto prima,„ ha detto. “Gli Scienziati che studiano i cervelli ed il comportamento degli uccelli erano venuto ad una nomenclatura convenuta, ma stavamo provando a trovare il terreno di intesa attraverso molte specie che possono essere più distinte l'uno dall'altro in termini di divergenza evolutiva. Quindi, aggiungere all'enormità del compito era lo scopo di acconsentiree sulla terminologia che “si sarebbe adattata„ per tutti gli insetti e sarebbe stata applicabile ai crostacei.„

“Sviluppare una nomenclatura standardizzata è importante perché facilita il potenziamento incrociato di lavoro fatto facendo uso delle specie differenti dell'insetto,„ ha detto Gerald Rubin, vice presidente e direttore esecutivo della Città Universitaria della Ricerca dell'Azienda Agricola di Janelia del Howard Hughes Medical Institute. “Tirare questo ha richiesto insieme molti lavoro, comprensione scientifica e conoscenza storica; era un servizio reale al campo.„

Sorgente: Università dell'Arizona

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