В нашей повседневной жизни можно рассматривать как серию сложных двигательных последовательностей: утренние процедуры, рабочие или учебные задачи, действия, которые мы предпринимаем во время приема пищи, ритуалы и привычки, сплетенная через нашу вечерам и в выходные дни. Они, кажется, почти автоматические, с немного сознательную мысль за ними.
В действительности, однако, они являются результатом бесчисленных решений и физической корректировки мы делаем на этом пути, благодаря постоянному обработки сигналов в мозг, который руководствуется информацией, которую мы получаем через наши органы чувств.
Научный сотрудник Калифорнийского университета в Санта Барбаре Джули Симпсон заинтересованы в процессах, которые идут в этих сложных двигательных последовательностей, в частности, как нейронные сигналы преобразуются в наше физическое поведение.
«Каждый день, вы встаете утром и вам решать, что делать с свой день», — сказал Симпсон, ассистент профессора в отделе молекулярной, клетчатой и отработочной биологии. «Есть много вещей, которые вы могли бы сделать со своими конечностями, которые приводятся в движение двигательные нейроны, которые находятся под контролем команды из своего мозга».Люди имеют широкий репертуар поведения и часто мы испытываем конкурирующих дисков. Как мы выбираем, что делать в первую очередь?
Есть много очевидных проблем, чтобы наметить пути деятельности человеческого мозга координирует физических движений, не последним из которых является сама сложность сетей человеческого мозга. К счастью, плодовые мушки (дрозофилы) — модель организма, для которых у нас есть полный геном обладает аналогичными, но гораздо проще и гораздо более сговорчивым системы. Используя фруктовые мух, Симпсон и ее исследовательская группа обнаружили нейронные механизмы, которые способствуют сложных двигательных последовательностей в поведении летать-в частности те, которые регулируют холить, универсальный дрозофилы поведения, который удаляет пыль из организма с целенаправленными движениями ног.
Кроме того, добавление к нашему общему пониманию того, как работают наши мозг и тело, выводы, опубликованные в статье в журнале текущий биологии, можно набросать патологий в мозге сигналов, таких как болезнь Паркинсона, или с обсессивно-компульсивное поведение.
Через оптогенетика — использование света, чтобы активировать специфические нейроны — и целенаправленной, конкурирующих свет, исследователям удалось превратить небольшой группы этих нейронов и на фруктовой мухи предметам, чтобы увидеть, какое поведение лету выбрала выставлять. В этом случае лететь придется решить, какая часть в первый чистый, когда думает, что все его тело было покрыто пылью.
«Если вы даете им все грязное сразу, что они делают?» Сказал Симпсон.
Плодовые мушки, получается, как правило, имеют стандартный, но не комплект — последовательность груминга. Они используют свои ноги, чтобы смести их головами, потом их животы, и тогда их крылья, Каждый раз поднимаясь и посадки и проводя между ног у каждого подметания сессии.
«Это всегда повышает вероятность передних поведения, а затем кзади,» сказал Симпсон, «но точного рисунка и точной точки перехода отличаться, так что это не полностью фиксированный шаблон действий. Они делают вероятностный выбор».
Выбор мухи делают, в лаборатории обнаружили, являются результатом пространственные сравнения уровней запыленности на каждый регион. «Пыль» на самом деле красный свет для стимуляции оптогенетики, как mechanosensory виртуальной реальности, который позволяет для более точного управления процессом активации нейрона.
«Мы обнаружили, что пространственные сравнения были более важные; мухи не отслеживать раздражители с течением времени», — сказал Нил Чжан, ведущий автор исследования. «Они сравнивают между различными частями тела между головой и брюшком, например».Глава региона, похоже, как правило, выигрывает в конкурсе, возможно, из-за большого количества щетинок mechanosensory расположенном в глазах и на голове, что делает эту часть тела первоочередной очистки.
«Мухи в темноте все равно будут чистыми их глаза в первую очередь. Слепые мухи по-прежнему будут чистыми их глаза в первую очередь», — сказал Симпсон. Но «лысыми глазами» мушек (без щетинок) будет слабее поезжай на глаза в первую очередь.
Сенсорные входы мух получите не только механические, но и зрительные, обонятельные и через другие органы чувств, направляются в специализированные регионов в их мозгах и тогда, как еще в значительной степени неизвестны нейронных цепей, которые координируют решения о том, что делать и чего не делать.
«Такой расчет производится по их нервную систему», — сказал Чжан. «Следующий шаг-это выяснить, какие нейроны, и какие схемы делают это сравнение».Это трудная задача, даже для относительно простой плодовой мушки, учитывая тысячи нейронов, которыми он обладает. Но с генетическими инструменты, электрические схемы из данных электронной микроскопии, а также функциональных методов визуализации, исследователи в этой области являются прочь к хорошему началу.
Эти поведенческие эксперименты являются ключом. «Теперь у нас есть лучшее представление о том, что цепи надо искать из-за поведенческих доказательства важности пространственных сопоставлений», — сказал Симпсон.