Home / آناتومی اعصاب / قطب نمای نورونی مگس، درست مثل پستانداران کار می کند

قطب نمای نورونی مگس، درست مثل پستانداران کار می کند

ererewrw

 

نوروسافاری| نورون های مغز مگس میوه جهت یابی را خیلی شبیه به سلولهای “تشخیص جهت سر” در مغز پستانداران؛ انجام می دهند.
به گزارش نوروسافاری به نقل از تلگراف، طبق مطالعه ای که چند روز قبل در مجله نیچر چاپ شد، مگس های میوه دارای یک قطب نمای نورونی هستند که جهات را به وسیله ادغام علایم دیداری و حرکت خود؛ پیدا می کنند.

یافته های این پژوهش جدید نشان دهنده این موضوع است که قطب نمای مغز مگس میوه شبیه پستانداران کار می کند و پیشنهاد می کند که این مخلوق ریز می تواند به ما اندک مطالبی را در مورد اینکه چطور قطب نمای مغز ما کار می کند؛ یاد دهد.
اغلب حیوانات جهت مسیر خود در اطراف را از طریق نشانه های محیطی پیدا می کنند. اما وقتی نشانه ای وجود نداشته باشد یا منطقه ناشناخته باشد آنها می توانند با پیگیری جهات و سرعت حرکتشان نسبت به نقطه شروع ( فرآیندی که یکپارچه کردن مسیر نام دارد )، موقعیتشان را تخمین بزنند. مغز جوندگان و بقیه پستانداران حداقل داری چهار نوع مختلف سلول های نورونی دخیل در این فرآیند است که برای تشکیل یک نقشه شناختی از محیط اطراف همکاری می کنند.

 

nature14446-f1
a, Schematic of setup. Inset, close-up of fly on air-supported ball (modified from ref. 20). b, Schematic of fly central brain and CX: ellipsoid body (EB), fan-shaped body (FB), protocerebral bridge (PB), paired noduli (NO), lateral accessory lobe (LAL) and gall (Gall). MB: mushroom body. c, Each EBw.s neuron receives inputs from an EB wedge and sends outputs to a corresponding PB column, and to the gall24, 26. The PB has 18 columns24, but EBw.s neurons only innervate the central 16. OddR, EvenR, OddL and EvenL, odd and even PB columns, right and left side of brain, respectively. d, GFP-labelled EBw.s neurons in a brain counterstained with nc82 (maximum intensity projection (MIP), reproduced with permission from Janelia FlyLight Image Database23). e, MIP of two-photon imaging stack (5 frames, 5 μm apart, see Methods) showing EB processes of GCaMP6f-labelled EBw.s neurons. f, Top, closed-loop walking with a vertical stripe. Bottom, EBw.s activity is measured in 16 regions of interest (ROIs). Sample frames from calcium imaging time series (Fly 15) showing MIP of EB activity bump (see Methods) as fly rotates visual cue around arena (top). F, fluorescence intensity (arbitrary units). Arrows near top of h indicate frame times. g, Steps to compute PVA based on EBw.s population activity. EB is unwrapped from Wedge 1 to Wedge 16 to display population time series in h. Superimposed is PVA estimate that incorporates trial-specific offset (m; see Methods). h, EBw.s fluorescence transients during a single trial (same trial as f). Colour scale at right. Superimposed brown line indicates PVA estimate of angular orientation of visual cue. Top, horizontal greyscale stripe shows PVA amplitude; intensity scale at left. i, PVA estimate of angular orientation plotted against actual orientation of visual cue (see Methods). j, Mean and standard deviation (s.d.) of number of activity bumps in EBw.s population activity across trials for each of 15 flies (see Methods). k, Mean and s.d. of full width at half maximum (FWHM) of activity bump across trials and flies (see Methods). l, Mean and s.d. of correlation between PVA estimate and actual orientation (pattern position) (see Methods). m, Mean and s.d. of angular offsets between PVA position and pattern position (see Methods, Extended Data Fig. 2e, f). All scale bars, 20 μm.

 

حشرات همچنین از یکپارچه کردن مسیر (path integration) استفاده می کنند. زنبور های عسل یک رقص دورانی را در نزدیکی لانه خود به منظور آگاه کردن همکاران از جهت، مسافت و فراوانی منبع غذایی، انجام می دهند و مورچه های صحرایی که در پی یافتن غذا هستند ردپای خود را به جایی که فکر می کنند لانه آنهاست پی می گیرند حتی بعد از اینکه برداشته شده و رها شده باشند، آنچنانکه مسیر حرکت آنها منقطع شده باشد. غالبا باور بر این است که حشرات از محاسبات نورونی مشابهی جهت مسیر یابی استفاده می کنند و شواهد کمی مبنی بر تشکیل نقشه های شناختی در آنها وجود دارد.
در مگس های میوه یک ساختار مغزی حلقه مانند که جسم بیضوی نامیده می شود برای مسیر یابی نیاز است.
جوهانس سیلینگ و ویوک جایارمن از انیستیتوی پزشکی هووارد هیوز ایالت ویرجینیا جهت بررسی چگونگی پاسخ سلول های موجود در این ساختار (جسم بیضوی) به محرک ها، یک آزمایش هوشمندانه جهت پایش این سلول ها، وقتی مگس ها در محیط واقعیت مجازی شبیه سازی شده حرکت می کنند، طراحی کردند.

ابتدا آنها مگس هایی را با مهندسی ژنتیکی درست کردند که بیان کننده پروتئینی بودند که هنگام فعالیت نورونها و افزایش سطح کلسیم درون آنها، این پروتئین ها نور فلئوروسنتی از خود ساطع می کردند. سپس آنها مگس های میوه منحصر بفرد را بر روی انتهای یک میله فلزی قرار دادند و آنها را درون یک صفحه نمایشگر دورانی با الگو های خطی متنوع و در میدان فوکوس یک میکروسکوپ دو فوتونی لیزری قوی و دارای سرعت بالا قرار دادند (تصویر دوم).

جسم بیضوی در حالیکه مگس محدود شده در تاریکی راه می رفت یک جهت یابی زاویه ای را نشان می داد.
مگس ها در یک مکان که یک توپ معلق در هوا وجود داشت و می توانستند بر روی آن راه بروند، قرار داده شدند. پژوهشگران تغییر جهت مانیتور را کنترل می کردند و برای مگس ها به وسیله نوارهای افقی و عمودی که به عنوان نشانه های اصلی در طول سفر مجازی آنها بود، توهمات حرکتی ایجاد کردند.
سیلینگ و جایارمن متوجه شدند که سلول های موجود در جسم بیضوی جهت یابی را با تولید مجموعه ای از فعالیتها انجام می دهند که موقعیت آنها در اطراف ساختار حلقوی با جهت نوارها مطابقت دارد و وقتی مگس ها با توپ چرخانده می شوند، با نوار ها جابجا می شود (فیلم را ببینید).

 

 

این فعالیت عصبی “قطب نما مانند” زمانی که مگسها در تاریکی بودند با استفاده از حرکت خود به جای نشانه های دیداری ادامه پیدا می کند اما با گذشت زمان به طور فزاینده ای نادرست و غیر دقیق می شود. این فعالیت حتی بیشتر از ۳۰ ثانیه وقتی که مگس ها از روی توپ برداشته می شدند و اجازه داده می شد در تاریکی بمانند؛ دوام می آورد. شاید یک حافظه کوتاه مدت جهت یابی در حال تشکیل بود.

گزارش این تحقیق در شماره این هفته ژورنال نیچر:

Neural dynamics for landmark orientation and angular path integration

ترجمه و تلخیص: مهدی هوشمندی

Check Also

میزان روشنایی بر تصمیمگیری مالی موثر است/ارتباط شدت نور با ریسک پذیری اقتصادی

نوروسافاری | روشنایی معیاری است برای اندازه گیری و بیان میزان نوری که بر روی سطح …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *