Скрининг мух с измененным режимом ходьбыВ текущем исследовании Диксон и его команда стремились понять изменение направления ходьбы мухи на клеточном уровне. Используя новую технологию, известную как термогенетика, они смогли идентифицировать нейроны в головном мозге, которые вызывают изменение движения. Их исследования включали скрининг большого количества мух, определенные нейроны которых активировались теплом, вызывая определенное поведение только при нагревании до 30 ° C, но не при 24 ° C. Анализируя несколько тысяч мух, исследователи искали штаммы, которые демонстрировали измененный характер ходьбы по сравнению с контрольными животными.
Нейроны Moonwalker контролируют ходьбу назадИспользуя термогенетический экран, исследователи IMP выделили четыре линии мух, которые отступили от тепловой активации. Они смогли отследить эти изменения в определенных нервных клетках в мозгу мух, которые они назвали «нейронами лунного похода». Они также могли показать, что подавление активности этих нейронов с помощью столбнячного токсина делает мух неспособными идти назад.
Среди нейронов-луноходов активность нисходящих MDN-нейронов необходима для того, чтобы мухи двигались назад, когда они сталкиваются с препятствием. Входа от клеток головного мозга MDN достаточно, чтобы заставить мух, которые в противном случае ходили бы вперед, идти назад.
Восходящие нейроны луннохода (MAN) способствуют постоянной ходьбе назад, возможно, за счет запрета на ходьбу вперед.«Это первая идентификация конкретных нейронов, которые несут команду переключения направления движения насекомого», — говорит Салил Бидай, ведущий автор исследования. «Наши результаты представляют собой отличную отправную точку во всей цепи ходьбы мухи».
Хотя существуют очевидные различия в том, как ходят насекомые и люди, вполне вероятно, что есть функциональные аналогии на уровне нейронных цепей. Понимание нейронной основы ходьбы насекомых также может помочь в разработке приложений в области робототехники.
На сегодняшний день ни один из сконструированных роботов, используемых для спасательных или исследовательских миссий, не может ходить так же уверенно, как животные. Понимание того, как насекомые меняют направление ходьбы на нейронном уровне, раскрыло бы механистическую основу достижения такого устойчивого поведения при ходьбе.