С помощью ловких генетических манипуляций теперь можно наблюдать, как нейроны крошечного вида прозрачных медуз работают вместе, совершая сложные автономные движения, такие как захват и поедание добычи.
Clytia hemisphaerica — идеальная модель для изучения подобного поведения. Поскольку этот вид медуз очень мал (меньше сантиметра в диаметре), вся их нервная система легко помещается под микроскопом. Геном также довольно прост, а прозрачное тело содержит всего около 10 000 нейронов, что облегчает отслеживание нейронных сообщений.
Когда исследователи генетически модифицировали медузу C. hemisphaerica так, чтобы ее нейроны светились при активации, они обнаружили «непредвиденную степень структурированной нейронной организации».
Нервная система медуз сформировалась более 500 миллионов лет назад и с тех пор практически не изменилась. По сравнению с мозгом современных животных, нейроны в этих «живых ископаемых» устроены гораздо проще. Централизованной системы, координирующей все движения этого существа, не существует, так как же ему удается что-то делать?
Новое исследование предполагает, что нейроны C. hemisphaerica выстроены в зонтикоподобную сеть, которая в точности повторяет её тело. Затем эти нейроны делятся на дольки, почти как пирог. Каждое щупальце на краю колокола медузы связано с одной из этих долек. Поэтому, когда руки медузы обнаруживают и захватывают добычу, нейроны в этой конкретной дольке активируются в определенной последовательности.
Сначала нейроны на краю кусочка пирога посылают сообщения нейронам в центре, где находится рот медузы. Это заставляет край кусочка пирога повернуться внутрь по направлению ко рту, увлекая за собой щупальце. При этом рот, в свою очередь, «направляется» в сторону поступающей пищи.
Чтобы увидеть, как нейроны, контролирующие рот, взаимодействуют с нейронами, контролирующими колокол медузы, и наоборот, исследователи начали хирургическим путем удалять определенные части тела. Когда рты медуз были удалены из уравнения, существа продолжали пытаться передать пищу из своих щупалец в несуществующие рты. И даже когда щупальца медузы были удалены, химические экстракты креветок, введенные в аквариум, все равно могли заставить рот повернуться в сторону источника пищи.
Полученные результаты позволяют предположить, что определенные формы поведения медузы координируются с помощью различных групп функционально организованных нейронов, расположенных по окружности зонтика. Например, сеть нейронов, соединяющая колокол медузы с ее ртом, также может быть связана с пищеварительной системой.
Но самым интересным было то, что когда медузы, участвовавших в исследовании, лишали пищи на долгое время, они захватывали добычу быстрее, чем когда они были не так «голодны». Это указывает на некую нейронную обратную связь, которая дает медузе «знать», что ей необходимо наполнить свою пищеварительную систему, приводя в состояние повышенной готовности другие специфические «питательные» сети.
Источник: cell, sciencealert
Иллюстрации: sciencealert
Источник: gagadget.com