Populaire Berichten

Editor'S Choice - 2019

Calciumdynamica regelt de timing van de besluitvorming bij C. elegans

Anonim

Dieren, zoals mensen, nemen verschillende beslissingen op basis van informatie uit de omgeving: bijvoorbeeld wat te eten, waar naartoe te gaan en met wie te paren. Een dergelijke besluitvorming wordt verondersteld te worden gekenmerkt door (1) een duidelijke keuze van één optie op basis van geleidelijk veranderende en / of verwarrende milieu-informatie en (2) de keuze is snel wanneer de informatie helder is maar langzaam wanneer onduidelijk. Onderzoeken naar de besluitvorming vanuit neurobiologisch oogpunt zijn uitgevoerd met behulp van apen en knaagdieren, hoewel de details van de mechanismen onduidelijk zijn geweest omdat hun hersenen uit meer dan honderd miljoen zenuwcellen bestaan.

advertentie


Tanimoto, Yamazoe-Umemoto en collega's ontdekten dat een kleine rondworm met slechts 302 zenuwcellen "beslissingen neemt" tijdens de ontsnappingsrespons van de aversieve geur. Bovendien ontdekten ze dat de wormen beslissingen nemen door de wiskundige integratie van de geurinformatie te berekenen. Eerst heeft het onderzoeksteam een ​​robotmicroscoop opgezet die tegelijkertijd de zenuwactiviteit en het gedrag van een worm in de virtuele geurruimte meet. De activiteit van de zenuwcel werd gemeten via concentratie van calciumionen in de cel en het team analyseerde de veranderingen in calciumconcentratie met behulp van een wiskundig model.

Met behulp van het robotmicroscoopsysteem ontdekten ze dat wanneer een worm probeert de gunstige richting te vinden om van de geur af te wijken, de calciumconcentratie in een zenuwcel langzaam stijgt volgens de wiskundige integratie van de hoeveelheid afname van de geur concentratie, dat wil zeggen, het klopt voor een bepaalde periode. En wanneer de calciumconcentratie een bepaalde waarde bereikt, kiest de worm de richting als een "weloverwogen" beslissing. Wanneer daarentegen een worm zich verplaatst in de ongunstige richting waar de aversieve geur toeneemt, verhoogt het calcium in een andere zenuwcel snel volgens de wiskundige differentiatie van de geurconcentratie voor een snelle "reflex" -achtige reactie. Verder vonden ze genen die de integratie en / of differentiatie mogelijk maken.

In onderzoeken naar het gebruik van de meer complexe dieren is het bekend dat bepaalde zenuwcellen in de hersenen informatie integreren en een beslissing nemen bij het bereiken van een bepaald niveau, wat waarschijnlijk ook bij mensen voorkomt. Het resultaat van het onderzoeksteam toonde aan dat de zenuwcel van de worm verrassend genoeg ook informatie voor de besluitvorming integreert. Een menselijk gen dat lijkt op dat van wormen, kan ook betrokken zijn bij onze besluitvorming.

advertentie



Verhaal Bron:

Materialen geleverd door Osaka University . Opmerking: inhoud kan worden bewerkt voor stijl en lengte.


Journal Reference :

  1. Yuki Tanimoto, Akiko Yamazoe-Umemoto, Kosuke Fujita, Yuya Kawazoe, Yosuke Miyanishi, Shuhei J Yamazaki, Xianfeng Fei, Karl Emanuel Busch, Keiko Gengyo-Ando, ​​Junichi Nakai, Yuichi Iino, Yuishi Iwasaki, Koichi Hashimoto, Koutarou D Kimura. Calciumdynamica regelt de timing van de besluitvorming bij C. elegans . eLife, 2017; 6 DOI: 10.7554 / eLife.21629