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Os pesquisadores traçam a actividade muscular de corpo inteiro do Hydra durante o movimento

Realizando talvez um mundo primeiramente, os pesquisadores na Universidade de Columbia e o laboratório biológico marinho (MBL) traçaram a actividade muscular de corpo inteiro de um animal quando era móvel e de comportamento.

Seu estudo adiciona a montar a evidência essa a actividade coordenada de muitas pilhas que trabalham junto -- neste caso, através de um organismo inteiro -- gera as propriedades funcionais e comportáveis novas que não estão actuais em únicas pilhas.

No estudo, publicado esta semana na biologia actual, os pesquisadores olharam os testes padrões da actividade de músculo no Hydra como ele curvado, contratante, e prolongado seus corpo e tentáculos tubulares.

Construção em seu sucesso prévio em traçar a actividade neural de corpo inteiro no Hydra, localizaram sete testes padrões distintos da actividade de músculo e descobriram que as pilhas de músculo individuais podem participar em testes padrões múltiplos com cinéticas diferentes. No Hydra muscular e nos sistemas nervosos semelhantes, estes testes padrões parecem emergir da coordenação de muitas pilhas que trabalham no uníssono.

Os testes padrões da activação que nós identificamos não fomos executados por específico, de pilhas dedicadas, mas dependido pelo contrário das propriedades do tecido do músculo no conjunto, e das interconexões entre pilhas.”

Primeiro autor John Szymanski, um investigador anterior do centro de MBL Whitman

De acordo com Rafael superior Yuste autor da Universidade de Columbia, que conduziu o laboratório do Hydra no MBL como um companheiro de Whitman desde 2017, este estudo traz a pesquisadores uma etapa mais perto de “quebrar o código neural” e de compreender o relacionamento entre um estímulo e sua resposta neural.

“Nós poised agora para fazer o trabalho duro, que é ligar a actividade dos neurônios, do músculo, e do comportamento e decifrar o código neural,” Yuste dizemos, “explicar completamente como o sistema nervoso cria o comportamento, pelo menos em um animal.”

O Hydra é organismos de água doce, simplesmente alguns milímetros de comprimento, e pertence ao Cnidaria do filo, que igualmente inclui medusa e coral. A separação de Cnidarians de suas contrapartes bilaterais aproximadamente 750 milhão anos há e mantem um plano muito mais simples do corpo e um sistema nervoso do que muitos de organismos modelo de hoje.

Seus corpos tubulares são compreendidos de duas camadas de músculo, cada um compor de um tipo diferente da pilha e separado por duas redes do nervo. As pilhas de músculo geram o movimento exercendo a força nas fibras da proteína, que são executado longitudinalmente (da boca à base do pé de câmara de ar) em uma camada do músculo, e circunferencial (em torno da linha central horizontal) na outra camada. Quando as fibras longitudinais são puxadas, a coluna do corpo obtem curto e gorda; quando circunferenciais são puxadas, obtem longa e magro.

Dado que as fibras de músculo executam a perpendicular a uma outra, era o pensamento longo que mantiveram papéis de oposição, e que ambas as camadas de pilhas de músculo não poderiam ser activadas e tracção em suas fibras respectivas simultaneamente. Embora os dois tecidos trabalhassem às vezes independente, os pesquisadores encontraram aquele em determinados exemplos, como contracções longitudinais, ambas as camadas de músculo são activos -- possivelmente permitindo que o animal expila o influxo da água que está fluindo constantemente em suas pilhas.

Cada pilha individual igualmente pareceu servir mais de uma função, e participa em mais de um teste padrão da activação. Ninguém pilha foi dedicada a um único movimento. Este multifunctionality faz o sentido, de acordo com Szymanski, desde que o Hydra tem um número limitado de pilhas e de tipos da pilha. As pilhas de músculo “fazem quase tudo” e supor os papéis que, na maioria outros de animais, seriam externalizados a outros tecidos.

De facto, as redes do nervo parecem jogar um papel relativamente limitado no movimento. Os neurônios podem inicialmente provocar a actividade, mas os testes padrões da propagação são organizados pelas pilhas de músculo elas mesmas que trabalham no uníssono.

“Ver um animal que possa se operar com tais testes padrões básicos da actividade que auto-são organizados pela musculatura facilita imaginar o que um animal pre-neural pôde ter olhado como,” Szymanski diz, “e fornece um relance na evolução adiantada do sistema nervoso.”

Source:

Laboratório biológico marinho

Referência do jornal:

Szymanski, J.R. & Yuste, R. (2019) traçando a actividade de músculo de todo o organismo do Hydra vulgar. Biologia actual. doi.org/10.1016/j.cub.2019.05.012.