O único neurônio na mosca de fruto provoca o comportamento novo e igualmente suprime o comportamento antagónico

Na mosca de fruto, um único par de neurônios do cérebro comanda a locomoção inversa em larvas e em adultos, relatório dos pesquisadores.

O traço dos circuitos descendentes que podem lisamente e comutar ràpida o movimento de dianteiro é para trás inaudita, disse a gama de Chris, um professor da biologia e o co-director da universidade do instituto de Oregon da neurociência. Era investigador principal no projecto, detalhado em um 2 de agosto publicado papel no eLife do jornal.

“A etapa que grande nós fizemos é que nós temos um único neurônio que ambos os disparadores um comportamento novo e suprimam um comportamento antagónico,” disse a gama, que igualmente é um investigador do Howard Hughes Medical Institute e um membro do instituto do UO da biologia molecular.

“É golpeando, porque estes neurônios conduzem o mesmo interruptor comportável nas larvas e os adultos, que têm os neurônios de motor completamente diferentes e os modos de locomoção,” ele disse. “Nosso encontrar que os mesmos pares de neurônios controlam o rastejamento de uma larva limbless e o passeio de uma mosca adulta eram bastante surpreendentes.”

Mudar sentidos de dianteiro ao reverso é vital à sobrevivência para moscas de fruto. As larvas da drosófila morrem depois que as vespas colocam os ovos que consomem larvas de dentro para fora. As aranhas, as formigas e os besouros comem moscas de fruto adultas. Apenas como o interruptor liso do disparador neural dos circuitos entre comportamentos antagónicos é um mistério na maioria de animais, Gama disse, mas viu-se nos nemátodo também.

A metodologia atrás da descoberta fornece uma maneira para que os cientistas liguem outras conexões directas entre os neurônios individuais do cérebro e os neurônios do sistema nervoso. O laboratório da gama já está olhando os neurônios amarrados ao comportamento da navegação em moscas de fruto.

A pesquisa do sete-membro usou a selecção genética, a microscopia de elétron, o optogenetics e manipulações manuais no projecto. Olharam inicialmente geralmente para o tanto como como 10 respostas comportáveis, mas por outro lado centraram-se sobre o movimento dianteiro-para trás. As proteínas fluorescentes introduzidas em larvas e em adulto voam fluxos químicos indicadores ajudados da trilha nos circuitos quando o comportamento mudou.

A equipe moveu-se metodicamente com diversas etapas para identificar os dois neurônios deindução do cérebro, começando com os mais de 300 neurônios e joeirando gradualmente abaixo da população até que os dois neurônios finais estiveram encontrados.

A surpresa a mais grande, Gama disse, realizava que os mesmos pares de neurônios em uma larva retraíram sua conexão à série dos músculos durante a metamorfose e então contrataram-na com os neurônios de motor para os seis pés que controlam os músculos nos adultos. Em larvas limbless, rastejar é feito pelo peristaltismo, ou pelas contracções.

“A locomoção Limbed envolve um teste padrão do movimento, pés, que é completamente diferente,” Gama disse. “Todos os neurônios de motor são diferentes nas duas fases. Aqueles nas larvas são perdidos na metamorfose. O neurônio do cérebro reconhece aparentemente este em ambos os sistemas.”

O neurônio, Gama disse, conduziu o movimento dianteiro parado e o movimento inverso induzido intensa e continuamente. Para finalidades do escape, um comportamento deve ràpida ser neutralizado por uma comunicação neural. As moscas e os mosquitos, por exemplo, podem detectar o golpe de um ser humano e mudar sentidos para evitar o contacto. As larvas podem reconhecer e evitar ambientes nocivos como o sal alto ou a luz brilhante usando para trás a locomoção.

“Até aqui, ninguém mostrou que há um neurônio ascendente que pudesse coordenada suprimir alguns comportamentos e induzir outro,” ele disse. “Nosso estudo dá a outros pesquisadores um bom exemplo do que pode esperar encontrar. Uma mosca tem muitos comportamentos. A ideia é traçar os neurônios e os circuitos que controlam tudo.”

A descoberta emergiu do nível básico, ou fundamental, pesquisa. A gama explorou a revelação adiantada de células estaminais neurais como um investigador de HHMI desde 1994. Aproximadamente cinco anos há, seu laboratório começou a estudar os circuitos neurais que geram comportamentos do motor, tais como o rastejamento ou o voo.

Tal pesquisa, como redes neurais específicas torne-se compreendido melhor, Gama disse, potencial pôde ajudar a melhorar a precisão de próteses humanas. Poderia igualmente alimentar na robótica, assegurando respostas antagónicas exactas para os robôs ou as maçaroqueiras depesquisa de controlo do guia da ajuda que exploram as superfícies em outros planetas, disse.

Além do que a gama, os membros da equipa eram Arnaldo Carreira-Rosario, AREF Arzan Zarin, Matthew Q. Clark e Laurina equipando, todo o UO, e Fetter de Richard e Albert Cardona, ambos o terreno da pesquisa do Janelia do HHMI.

Source: https://around.uoregon.edu/content/research-solves-mystery-how-fruit-flies-avoid-danger