وجد اليابانيون طريقة لتحديد الخلايا العصبية للديدان الخيطية

نشرنا قبل بضعة أسابيع مقالاً يصف عمل العلماء الأمريكيين الذين تمكنوا من رسم خريطة لعقل ذبابة الفاكهة. استغرق الأمر 12 عامًا و 40 مليون دولار ، لكن النتيجة كانت تستحق العناء ، لأن هذا المشروع يسمح لك بفهم أفضل لكيفية عمل الجهاز العصبي للكائنات الحية.

الآن أصبح معروفًا عن مشروع مثير للاهتمام من قبل العلماء اليابانيين الذين تعلموا تسمية الخلايا العصبية للديدان الخيطية Caenorhabditis elegans. هذه ديدان ، يتكون الجهاز العصبي منها من 302 خلية عصبية فقط ، لذا فإن مراقبة عملهم أسهل بكثير مما هي عليه في حالة الكائنات الحية الأكثر تعقيدًا.

كان اليابانيون قادرين على إخراج الديدان التي يعبر نظامها العصبي عن مجموعة معينة من العلامات. بالإضافة إلى ذلك ، تم تطوير خوارزمية تتعقب عمل الخلايا العصبية الدودية ، وتحديد نشاط الخلايا الفردية في الوضع شبه التلقائي. لسوء الحظ ، حتى في حالة هذه الكائنات الحية البسيطة ، لم يكن من الممكن تحديد جميع الخلايا العصبية المشاركة في حياة الدودة.



لكن معظم الخلايا العصبية كانت قادرة على التعرف. C. elegans هو خيار ممتاز لتتبع عمل كل من الخلايا العصبية الفردية والشبكة بأكملها. قام العلماء بتجميع نموذج للجهاز العصبي للدودة ، وتتبع الخلايا العصبية الفردية.

من المثير للاهتمام ، في الديدان البالغة ، قد يختلف موقع الخلايا العصبية الفردية. في الأفراد الشباب ، الفرق ليس كبيرًا جدًا ، ولكن في الديدان الخيطية البالغة ، نعم ، لذلك ، عملية تحديد الخلايا العصبية معقدة. ومع ذلك ، تمكن العلماء من تصور عمل الجهاز العصبي بأكمله للدودة ، بما في ذلك حالة الراحة والحركة.

من أجل تحديد الخلايا العصبية المسؤولة عن ماذا ، قرر العلماء استخدام علامات محددة. لكنهم لا يعطون صورة كاملة ، لأن هذه الطريقة مناسبة فقط لمراقبة تشغيل الأنظمة الفرعية الفردية. يجب استخدام عدد كبير جدًا من الخلايا لتحديد كل خلية على حدة.

تم إطلاق المشروع من قبل Fuhui Long ، الذي تمكن من تجميع أطلس ثلاثي الأبعاد ليرقات الديدان الخيطية. وأشاروا إلى موقع 357 من 558 خلية دودة ، بالإضافة إلى خيارات الموقع الممكنة. ولكن لا يتم وصف الخلايا العصبية للعقدة العصبية الرأس. والسبب هو أن كثافتها تتجاوز المؤشر المسموح به لطرق المراقبة الحديثة.

لذلك ، قرر العلماء إنشاء مجموعة جديدة من المعرّفات. من أجل الخروج من الوضع ، حدد اليابانيون بعض المروجين مع ملصقات الفلورسنت الخاصة. المروج هو منطقة محددة من الحمض النووي تستخدم كبداية النسخ. تتميز الخلايا المختلفة من قبل المروجين المختلفة. إذا رغبت في ذلك ، يمكنك استخدام بروتينات الفلورسنت التي تعمل عند التعبير عن مروج معين.

قرر العلماء اختيار هذه الطريقة الخاصة من أجل تقييم مبدأ الجهاز العصبي النيماتودا. وهكذا ، رصد المتخصصون التعبير عن 35 مروجًا مختلفًا في الخلايا العصبية لـ 311 ديدان. بعد ذلك ، قرر العلماء مقارنة مواقع الخلايا نفسها في الديدان المختلفة. تم عزل الخلايا التي يمكن وضعها في جسم الدودة بطرق مختلفة.

كانت المرحلة النهائية من المشروع هي عزل ثلاثة مروجين مسؤولين عن عمل عدد كبير من الخلايا ، ثم ربط الخلايا بالخلايا الفلورية ، مما جعل من الممكن تحديد العدد الأمثل للخلايا العصبية في الديدان الخيطية.

بالإضافة إلى ذلك ، تمكن العلماء من إنشاء خوارزمية آلية لتحديد الخلايا العصبية لخط جديد من C. ايليجانس. يقارن التعبير عن العلامات المعزولة وموقع الخلايا العصبية للديدان الخيطية. إذا لزم الأمر ، يمكنك تعديل تعريف الخلايا العصبية يدويًا.



ونتيجة لذلك ، تمكن المتخصصون من تحديد غالبية الخلايا العصبية في الجزء العلوي من الجسم من الدودة بواسطة نمط التعبير. موقع الخلايا ، كما اتضح ، غير مستقر ، لكن العلماء حددوا أزواج من الخلايا التي غالبًا ما تكون في جسم الدودة القريبة ، حتى تتمكن من تحديد أنماط موقع الخلية.

ونتيجة لذلك ، ابتكر العلماء خوارزمية تحدد الخلايا العصبية النشطة بشكل صحيح. كانت الدقة حوالي 78٪. صحيح أن بعض الخلايا بقيت مجهولة الهوية ، وهي ليست في الأطالس. تم العثور على بعض الخلايا بشكل عام فقط في أجسام عدد صغير جدًا من الديدان الخيطية.



في المستقبل القريب ، سيقوم العلماء بدراسة عدد أكبر بكثير من الأفراد. سوف تكشف التجارب المنتظمة عن محفزات محددة وتكمل قاعدة بيانات علامات خلايا الدودة الجاهزة.