FAQ: La base cellulare di comportamento

5 fatti su studi di neuroni che affrontano organismi cerebrali e modelli isolati.

I nostri lavori di vita sono abbastanza semplici. Non tanto tempo fa è diventato chiaro che abbiamo solo circa 20,000 geni. Sappiamo quasi tutti i processi fisiologici fondamentali che succedono nelle nostre celle e improbabilmente scopriremo qualcosa completamente nuovo nel campo. E siamo l'idea piuttosto buona dei principi della maggioranza di organi, i tessuti.

• 1. Studio su cellule nervose negli organismi modelli più semplici

Il cervello è una sfida particolare per il ricercatore, perché ci sono troppe celle - circa cento miliardi. Un approccio a delucidazione dei meccanismi del cervello è stato usato negli organismi modelli che hanno meno cellule nervose. Tali organismi sono ben noti. Questi includono, per esempio, una drosofila della mosca e il nematode C. elegans. In questo nematode intorno al corpo circa mille celle, compreso parecchie centinaia di neuroni. Ma, purtroppo in questi animali le cellule nervose sono molto piccole, e non permettono l'uso di metodi fisiologici classici.

Una cellula nervosa i lavori elettrici, e sulle sue proprietà fondamentali sappiamo per molto tempo. La cellula nervosa di lavoro che ha basato sul fatto che contiene canali d'ione che possono esser aperti cambiando il potenziale di membrana su esso o dall'azione di prodotti chimici che vengono da altre celle. Questi processi sono bene studiati originalmente per il fatto che la cellula nervosa può essere il microelettrodo inserito. Con questo elettrodo, può vedere come una cella può cambiare la sua attività. Se entra nei due elettrodi nelle celle nello stesso momento, può vedere come una cella intacca l'altro. E se il corpo tale come, per esempio, un verme C. elegans, ha solo qualche centinaio di celle, allora in linea di principio è possibile vedere tutte le comunicazioni tra celle per esaminare come il loro lavoro determina il comportamento. Purtroppo la maggior parte organismi modelli preferiti in biologia, come mosche e nematodes, le cellule nervose sono piccole, e queste cellule nervose è estremamente difficile da studiare l'utilizzazione del metodo più comune tra fisiologi.

• 2. Identificazione di neuroni usando un microelettrodo

I microelettrodi, che possono esser inseriti in una cella sola e misurare il suo lavoro e farla lavorare o chiudersi, sono stati sviluppati per molto tempo, in caso di necessità. Si ha constatato che ci sono organismi le cui celle sono molto grandi, che agevola l'uso di questo metodo. Inoltre, è stato scoperto che alcun animale le celle sole può imparare dell'esperienza nell'esperienza. Come risultato, l'idea di neuroni identificabili: possibile designare alcun numero di neuroni specifici nella coclea di una e poi l'altra chiocciola trovata nel cervello dello stesso neurone. Così, può esaminare il sistema nervoso al livello cellulare, agli stessi neuroni identificabili.

Uno degli esempi più famosi di tali esperimenti è riflesso nel lavoro di Eric Kandel su crostaceo Aplysia. Il nostro laboratorio ha usato altro crostaceo che vive nel Mare Bianco, che è chiamato «l'angelo di mare» (Clione limacina). È stato il modello molto conveniente al livello cellulare, studiando le cellule nervose individuali per spiegare il suo comportamento. Abbiamo studiato sul cervello isolato, sventola con i suoi ali come cacce come orientato in spazio. Se usa un cervello isolato, può facilmente impararlo il lavoro di neuroni individuali ed esplorare i collegamenti fra loro.

• 3. Il comportamento nel cervello isolato

Affrontando un cervello isolato la domanda si alza: come scoprire quale sarebbe il cervello fanno se è stato collegato al corpo? Come chiedergli informazioni sull'ambiente? Si è scoperto che questo è possibile. Per cominciare, determina quali cellule nervose dirigono quali autorità e prendono parte a qualsiasi comportamento effettivo. Per questo dobbiamo fare la preparazione, che tiene il sistema nervoso a causa di muscoli certi o organi. Da microelettrodo stimolante attraverso neuroni identificati d'individuo, possiamo mostrare che un o l'altra cella quando causa l'irritazione del movimento di deflettore in una direzione o l'altro o coda di giro. Adesso, lavorando con cervello isolato, possiamo decidere che il corpo starebbe facendo se è stato neuroni certi attivi.

Come risultato, si ha constatato che quasi qualsiasi forma di comportamento che il crostaceo può esser studiato sul cervello isolato e descritto al livello cellulare. Per esempio, adesso sappiamo che là Clione ha preferito l'orientamento nella colonna dell'acqua. Di solito nuota sulla testa. E se smette di nuotare, può riguadagnare questa posizione, usando la sua coda come un timone. Ma quando è molto caldo, allora esce dei gangheri e nuota nella profondità, dove più freddo. In cervello isolato può tenersi in contatto con l'organo di equilibrio, contenendo solo una dozzina di celle sensibili. Può importunare una cella sola dell'organo di equilibrio e causare la «illusione» di un cervello isolato, che ha girato. Quelle celle possono esser studiate, chi percepiscono questi segnali e gli passano a quelle celle che girano la coda. Il farmaco può esser riscaldato, irritando statocysts celle, e avrà l'illusione che gira in acqua calda o fredda può irritare le celle, che in vita normale avrebbero girato la coda e così via. È, perfino la cosa più difficile che può il pesce angelo - la caccia o l'orientamento in spazio - possono esser esplorati con qualsiasi grado desiderabile di accuratezza al livello delle proprietà e i rapporti di celle individuali.

• 4. Isolamento di celle

Un raggiungimento importante che ci ha aiutati in questo studio è stato quello che abbiamo imparato direttamente isolato quelle stesse celle che prendono alcuna parte al comportamento. Possiamo vedere il lavoro non solo del sistema nervoso intero e ogni neurone individuale. Ma, purtroppo non possiamo usare questi metodi a organismi più complessi come api, perché il numero di celle in questi organismi in centinaia di migliaia e nessun microelettrodo lo fanno impossibile.

• 5. Prospettive dello studio su cellule nervose nel cervello

Recentemente, c'è stata una rivoluzione principale nella strada che ci permetterà di capire il cervello vertebrato e perfino nel nostro cervello. Ci sono alcuni batteri e alghe, che vedono la luce. E hanno proteine che fanno il canale che si apre sotto l'azione di luce. Come risultato, la cella cambia la sua attività: eccitato o interdetto, secondo se questa proteina. Se una proteina è inserita nelle cellule nervose del cervello, come un topo, allora illumina il topo selvatico diretto del cervello, può intaccare queste cellule nervose. Le cellule nervose hanno molto, ma sono divisi in un numero certo di tipi. Questi tipi di cella sono caratterizzati in quello che sono espressi le proteine certe (sintetizzate) uniche per queste celle. Prima che i geni di queste proteine hanno promotori - questo è il posto, che provoca la sintesi di RNA. Se lo costruisce ai tempi di un promotore di gene di canale sensibile alla luce, questo tipo di celle può accendersi o da luce. D'altra parte, queste proteine sono state fatte che la luce secondo concentrazione di calcio. Può anche includere la sua sintesi in un tipo di cella particolare.

Adesso possiamo usare il Complesso Cytamine per migliorano la funzione Cerebrale, Nootropil e Semax.

C'è una possibilità di lavorare in modo selettivo la vista i vari tipi di celle cerebrali dal modo in cui entra e il calcio di uscite. Gli scienziati stessi possono accendersi o da queste celle o rallentare la loro corsa. Adesso studi la base cellulare di comportamento che ha cominciato con gli esperimenti tediosi su crostaceo di celle solo, può esser effettuato su vertebrati.