Соматосенсорные системы дрозофил и млекопитающих оказались похожи

Drosophila melanogaster

Hisato Maruoka et al., Science, 2017

Система нейронов, которая лежит в основе соматосенсорного восприятия насекомых, организована подобно соматосенсорной системе млекопитающих. Карту нейронов и схему нейронных цепей у дрозофил составила международная группа биологов. Работа опубликована в журнале Science.

Нервная система, лежащая в основе восприятия запахов, вкусов, тяжести, зрительных стимулов и звуков, устроена похожим образом у насекомых и млекопитающих. Соматосенсорная система осуществляет различные сенсорные модальности, например, осязание, ощущение изменения температуры, контроль за положением тела в пространстве. Устройство этой системы у насекомых было описано недостаточно хорошо, поэтому группа биологов решила составить карту соматосенсорных нейронных цепей на примере дрозофилы фруктовой (Drosophila melanogaster).

Ученые проанализировали организацию терминалей аксонов в их брюшной нервной цепи (VNC, эквивалент спинного мозга у позвоночных). В ногах, крыльях, жужжальцах и на брюшной поверхности они выделили специфические типы нейронов, участвующих в соматосенсорике, охватив все соматосенсорные клетки, и проследили за распределением терминалей аксонов в VNC.

У дрозофил нашли шесть типов нейронов (gs, es, sr, co, cs, и md), каждый тип отвечает за определенные сенсорные модальности, например распознание ветра и вибраций, а также изменения температуры и боли. Ученые составили карту их расположения на теле и обнаружили, что в ногах дрозофил находятся пять из шести групп нейронов. Терминали разных типов нейронов организованы слоями в VNC, в соответствие с их сенсорной модальностью.

Затем ученые проследили, какие части мозга получают соматосенсорную информацию, и как она поступает, прямым путем (прямо от периферических нейронов) или не прямым путем через вторичные нейроны, восходящие из VNC. 

Аксоны, возникающие из разных типов первичных соматосенсорных нейронов, оканчиваются в разных слоях брюшной нервной системы и в разных регионах мозга. Три типа передаются напрямую от первичных нейронов в мозгу (в ногах это gs и co нейроны, в крыльях и жужжальцах — cs). Также ученые обнаружили, что разные соматосенсорные нейроны одной и той же модальности могут отправлять дублирующуюся информацию в определенные субрегионы мозга. 

У дрозофил большая часть нейронов cs передается прямым путем, а согласно предыдущим исследованиям, cs нейроны контролируют удары крыльев дрозофил во время полета, и реагировать на такую информацию важно быстро. За распознавание земли под ногами отвечает несколько групп нейронов, информация по которым проходит как по прямым, так и по не прямым путям. Прямая передача информации тремя группами нейронов подтверждает данные, полученные ранее на других насекомых, поэтому логично предположить, что это распространенная среди них особенность. Также соматосенсорная система дрозофил оказалась подобна соматосенсорной системе млекопитающих. У последних тоже некоторые типы нейронов передают информацию напрямую в мозг, а некоторые оканчиваются в спинном мозге. Пути специфических модальностей сходятся в разных субрегионах спинного мозга и таламуса млекопитающих, и, как и у дрозофил, эти субрегионы часто располагаются рядом в определенных частях мозга. Наличие общих черт соматосенсорных систем двух клад, разделенных более чем 550 миллионов лет назад, свидетельствует о том, что ее основы были заложены еще раньше.

Плодовые мушки на сегодняшний день довольно хорошо изучены. Мы писали о том, как у них устроена нейронная сеть, которая регулирует половое поведение, и как нейроны реагируют на разные запахи, а год назад ученым удалось построить модель нейрональных связей мозга дрозофил.

Анна Зинина





Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.