Muling itinayo ng mga Siyentista ang “Living Clock” Na Kinokontrol ang Panahon ng Bird Complex

Ang isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Penn State at New York University ay muling itinayo ang “natural na orasan” na mahalaga sa utak ng zebra finch at nalaman na ang “nerbiyos” sa pagitan ng mga nerbiyos, na tinawag na mga axon, ay may mahalagang papel sa oras ng kanta ng ibon. Utang: Christopher Auger-Dominguez

Ang tumpak na oras ng kanta ng isang kumplikadong awitin ay hinihimok sa bahagi ng madalas na napapabayaang “mga lubid” na kumokonekta sa mga nerbiyos sa utak ng ibon, ayon sa isang bagong pag-aaral. Isang pangkat ng mga investigator mula sa Penn State at Unibersidad ng New York muling idisenyo ang mahalagang “natural na orasan” na kumokontrol sa birdong at iba pang mga pag-uugali, na humahantong sa mga bagong paraan ng pag-iisip tungkol sa paggana ng mga neuronal network.

“Maraming mga kumplikadong, edukadong gawain, tulad ng golfing o pag-play ng byolin, ay nangangailangan ng isang limitadong oras para sa isang neural shooting,” sabi ni Dezhe Jin, isang physicist at manunulat ng papel sa Penn State. “Ngunit hindi malinaw kung paano kinokontrol ng utak ang ating mga kalamnan sa isang direktang paraan. Sa pag-aaral na ito, lumikha kami ng isang modelo batay sa mga taon ng mga pang-eksperimentong pagmamasid na ipinapakita na ang mga pagkaantala sa loob ng mga nerve circuit ay may napakahalagang papel sa kanilang pagbaril. Pagkatapos ay ituro namin ang pinagmulan ng pagkaantala sa mga nerbiyos, o mga axon, na kumokonekta sa mga nerbiyos. “

Sa isang papel na inilathala noong Oktubre 15, 2020, sa isang magasin Cell. Upang gawing posible ang pagpapakita ng boses na ito, ang mga ibon ay may isang nakatuong “orasan” – na tinatawag na HVC – sa kanilang utak na kumokontrol sa tiyempo ng kanta. Sa HVC, mga pangkat ng sensor ng sunog sa inaasahang pagkakasunud-sunod na naaayon sa pagganap ng kanta.

“Ang HVC ay madalas na itinuturing bilang isang orasan dahil kinokontrol nito ang pinaka-kumplikadong paggalaw – ang kanta – kung kailan ang pinakamahalagang oras ay pinakamahalaga,” sabi ni Robert Egger, isang post-graduate na kasamahan sa NYU School of Medicine at nangungunang may-akda ng pag-aaral. “Gumamit kami ng mga paraan ng paggawa ng desisyon upang sukatin ang sabay na aktibidad ng 70 neurons sa loob ng HVC habang kumakanta. Noong nakaraan, kailangan naming sukatin ang bawat neuron at pagkatapos ay ayusin ang kanilang pag-andar sa isang kanta. “

Upang tuklasin kung paano maaaring linawin ng rehiyon, si Jin at ang nagtapos na mag-aaral na si Eugene Tupikov ay bumuo ng isang serye ng malalaking mga modelo ng computer na naglalarawan sa neuronal circuit. Sa ilang mga kaso, ang isang hanay ng mga neuron ay sunog nang sabay-sabay na sanhi ng susunod na hanay ng mga neuron na magsara nang sabay-sabay, na lumilikha ng susunod na hanay, tulad ng mga nahuhulog na demonyo, sa tinatawag ng mga mananaliksik na isang serye ng serye ng synfire. Sa ibang modelo, pinapayagan ng mga pagkaantala sa mga kable ang mga neuron na mag-shoot nang bahagyang magkakaibang oras. Ang resulta ay isang napaka-tumpak na orasan.

“Palagi naming naisip ang bawat pangkat ng mga neuron na magkakasamang bumaril bilang magkahiwalay, magkahiwalay na marka ng pangalawang kamay,” sabi ni Michael Long, isang propesor ng neurosensya at pisyolohiya sa NYU School of Medicine at may-akda ng kasamang papel. “Ngunit ang nakikita natin ay tulad ng isang pangalawang kamay na maayos at tuluy-tuloy na gumagalaw. Ang pamamahagi ng mga pagkaantala sa pagitan ng mga wires ay nagbibigay-daan para sa mas mataas na resolusyon dahil hindi mo nakuha ang mga puntong ito sa pagluluto. “

Ang koponan ay nakaranas ng isang malawak na pamamahagi ng mga pagkaantala sa rehiyon, nangangahulugan na ang ilang mga signal maabot ang ilang mga neuron nang napakabilis habang ang iba ay tumatagal ng mas matagal.

“Alam namin na ang mga pagkaantala ng neuronal circuit ay mahalaga sa isang mahabang distansya, ngunit sa loob ng mga lokal na sirkito, naisip silang napapabayaan, at sa kadahilanang ito ay madalas silang hindi napansin,” sabi ni Jin, na namuno sa pagsisikap sa pagmomodelo. “Ang mga resulta na ito ay nagmumungkahi na ang mga axon ay may napakahalagang papel sa panahon ng mga neuronal circuit at dapat isama sa mga susunod na programa.”

Upang matukoy kung ang pagkaantala ng axonal ay maaaring may papel sa iba pang mga network ng utak, tinatantiya ng mga mananaliksik ang pagkaantala sa isang tukoy na lugar ng utak ng daga na ginagamit upang maunawaan ang kanilang kapaligiran habang inililipat ang kanilang balbas.

“Ang aming mga resulta ay pare-pareho sa mga pagkaantala na na-obserbahan namin sa mga vocal cords, na nagpapahiwatig na ang pagkaantala ng axonal ay maaaring may mahalagang papel sa pagbuo ng pagpapaandar ng neuronal sa isang tiyak na antas ng kumplikadong pag-uugali,” sabi ni Jin. “Kailangan nating isama ang pagkaantala ng axon sa paraan ng pag-iisip tungkol sa utak at kung paano ito gumagana.”

Sanggunian: “Ang Lokal na Pagsasaayos ng Axonal ay Hinahubog ang Mga Katangian ng Spatiotemporal ng Mga Neural Sequence” ni Robert Egger, Yevhen Tupikov, Margot Elmaleh, Kalman A. Katlowitz, Sam E. Benezra, Michel A. Picardo, Felix Moll, Jörgen Kornfeld, Dezhe Z. Jin at Michael A. Long, 15 Oktubre 2020, Cell.
SEKSYON: 10.1016 / j.cell.2020.09.019

Kasama sa koponan sa pananaliksik sina Margot Elmaleh, Kalman Katlowitz, Sam Benezra, Michel Picardo, at Felix Moll sa NYU; at Jörgen Kornfeld sa Max Plank Institute of Neurobiology. Ang gawaing ito ay suportado ng Deutsche Forschungsgemeinschaft (German Research Foundation), National Institutes of Health, National Science Foundation, at Simons Foundation.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang sinaunang ilog ng Delta ay minsang nagdadala ng likidong tubig sa ibabaw ng Mars

Eberselded Crete Delta: Ang sinaunang istraktura ng sinaunang ilog na Delta ay nagdala ng likidong tubig sa ibabaw ng Mars. Kredito: ESA /...

Ang tagumpay sa tagumpay para sa solar fuel na ginawa ng paghahati ng tubig

Gumamit ang mga mananaliksik ng parehong mga computer at mikroskopyo upang malaman ang isang paraan upang potensyal na madagdagan ang pagganap ng aparato, gamit...

Ang 42,000-taong-gulang na mga puno ay nagdidirekta ng tumpak na pagtatasa ng huling pagbabago ng magnetic field ng Daigdig

Ang tala ng mga sinaunang puno ng lung mula sa Nagava, New Zealand. Kredito: Nelson Parker Ang mga sukat ng radiocarbon ng mga labi...

Isang bagong materyal na pambihirang tagumpay para sa matatag na mataas na boltahe na solidong mga baterya ng estado

Ang isang pangkat ng mga mananaliksik ay bumuo at gumawa ng isang bagong conductor ng sodium ion para sa solid-state sodium ion na baterya...

Mahigit sa 87,000 Mga Siyentipikong Papel Nai-publish ng Coronavirus Mula Nang Magsimula ang COVID Pandemic

Ang mga siyentista mula sa buong mundo ay naglathala ng higit sa 87,000 mga papel sa coronavirus sa simula COVID-19 pandemya at Oktubre 2020,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.