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Les chercheurs tracent l'activité musculaire de plein-fuselage de l'hydre pendant le mouvement

Accomplissant peut-être un monde d'abord, les chercheurs à l'Université de Columbia et le laboratoire biologique marin (MBL) ont tracé l'activité musculaire de plein-fuselage d'un animal tandis qu'il était déménageant et se comportant.

Leur étude ajoute aux preuves croissantes ces l'activité coordonnée de beaucoup de cellules travaillant ensemble -- dans ce cas, en travers d'un organisme entier -- produit des propriétés fonctionnelles et comportementales neuves qui ne sont pas présentes dans les cellules.

Dans l'étude, cette semaine publiée dans la biologie actuelle, les chercheurs ont observé les configurations de l'activité musculaire dans l'hydre comme il courbé, contracté, et allongé son fuselage et tentacules tubulaires.

Construction sur leur réussite antérieure dans l'activité neurale de plein-fuselage de mappage dans l'hydre, ils ont indiqué exactement sept configurations distinctes d'activité musculaire et ont découvert que les différentes cellules musculaires peuvent participer aux configurations multiples avec la cinétique différente. Dans l'hydre musculaire et des systèmes nerveux semblables, ces configurations semblent apparaître de la coordination de beaucoup de cellules travaillant à l'unisson.

Les configurations de l'activation que nous avons recensée n'avons pas été mis en application par détail, des cellules spécifiques, mais au lieu dépendu des propriétés du tissu musculaire dans son ensemble, et des interconnexions entre les cellules. »

D'abord auteur John Szymanski, un chercheur de centre de l'ancien MBL Whitman

Selon Rafaël supérieur Yuste auteur de l'Université de Columbia, qui a abouti le laboratoire d'hydre au MBL en tant que camarade de Whitman depuis 2017, cette étude porte à des chercheurs une opération plus près de « déchiffrer l'indicatif neural » et de comprendre la relation entre un stimulus et sa réaction neurale.

« Nous sommes maintenant portés en équilibre pour réaliser la fonction dure, qui est de joindre l'activité des neurones, du muscle, et du comportement et de déchiffrer l'indicatif neural, » Yuste dit, « d'expliquer complet comment le système nerveux produit le comportement, au moins chez un animal. »

L'hydre sont les organismes d'eau douce, seulement quelques mm dans la longueur, et appartiennent au Cnidaria de phylum, qui comprend également les méduses et le corail. Le fractionnement de Cnidarians de leurs homologues bilatérales il y a approximativement 750 millions d'ans et mettent à jour un régime et un système nerveux beaucoup plus simples de fuselage que plusieurs d'organismes modèles d'aujourd'hui.

Leurs fuselages tubulaires sont composés de deux couches de muscle, chacun composé de type différent de cellules et séparé par deux réseaux de nerf. Les cellules musculaires produisent du mouvement en exerçant la force sur les fibres de protéine, qui fonctionnent longitudinalement (de la bouche à la base du pied de tube) dans une couche musculaire, et tangentiel (autour de l'axe horizontal) dans l'autre couche. Quand les fibres longitudinales sont tirées, le fléau de fuselage obtient le court-circuit et la graisse ; quand les tangentiels sont tirés, il devient long et maigre.

Vu que les fibres musculaires font fonctionner la perpendiculaire à une un un autre, c'était une longue pensée qu'elles ont jugé des rôles de opposition, et que les deux couches de cellules musculaires ne pourraient pas être activées et traction sur leurs fibres respectives simultanément. Bien que les deux tissus fonctionnent parfois indépendamment, les chercheurs ont trouvé cela dans certains cas, comme des contractions longitudinales, les deux couches de muscle sont en activité -- probablement permettant à l'animal d'expulser l'afflux de l'eau qui circule continuellement dans ses cellules.

Chaque cellule individuelle a également semblé remplir plus d'un fonctionnement, et participe à plus d'une configuration d'activation. Aucune cellule n'a été consacrée à un mouvement unique. Cette multifonctionnalité semble raisonnable, selon Szymanski, puisque l'hydre ont un numéro limité des cellules et des types de cellules. Les cellules musculaires « font presque tout » et assument les rôles qui, chez la plupart des autres animaux, seraient externalisés à d'autres tissus.

En fait, les réseaux de nerf semblent jouer un rôle relativement limité dans le mouvement. Les neurones peuvent au commencement déclencher l'activité, mais les configurations du bouturage sont dispensées par les cellules musculaires elles-mêmes travaillant à l'unisson.

« Voir un animal qui peut fonctionner avec de telles configurations fondamentales d'activité qui auto-sont dispensées par la musculature le facilite pour imaginer à ce qu'un animal pré-neural pourrait avoir ressemblé, » Szymanski dit, « et fournit un aperçu dans l'évolution tôt du système nerveux. »

Source :

Laboratoire biologique marin

Référence de tourillon :

Szymanski, J.R. et Yuste, R. (2019) traçant l'activité musculaire du corps entier de l'hydre vulgaris. Biologie actuelle. doi.org/10.1016/j.cub.2019.05.012.