Как червь знает, где находится его нос

Новое исследование Гарварда показывает, что нервная система круглого червя Caenorhabditis elegans гораздо сложнее, чем считалось ранее. Учёные обнаружили, что отдельные части (компартменты) одного нейрона могут проявлять независимую активность, что позволяет червю отслеживать собственные движения. Эта модель в будущем может помочь в разработке методов лечения таких расстройств, как шизофрения.

Исследование, опубликованное 13 мая в журнале Nature, проведено под руководством профессора Юнь Чжан. Ранее считалось, что каждый из 302 нейронов C. elegans функционирует как единый модуль. Однако учёные обнаружили, что в некоторых нейронах (например, в интернейронах RIA) разные участки одного нейрита демонстрируют независимую локальную активность, которая кодирует сигналы самодвижения и управляет движением.

Ключевые открытия:

• В простых неветвящихся аксонах нейронов нематоды обнаружена компартментализованная нейронная активность, характерная для более высокоорганизованных организмов.
• Эта локальная активность кодирует «копию моторной команды» (corollary discharge) — сигнал, который отправляется обратно в ЦНС для отслеживания положения тела.
• Это открытие значительно расширяет вычислительные возможности относительно простой нервной системы червя, так как создаёт множество дополнительных функциональных единиц.

Значение для науки:

• Corollary discharge критически важен для ориентации в пространстве: он позволяет червю понимать, насколько он повернул голову при сборе сенсорной информации (запах, соль).
• Это явление — причина, по которой невозможно пощекотать себя (мозг заранее знает о планируемом движении).
• Нарушения в этой системе гипотетически связаны с симптомами шизофрении (голоса, бред). Изучение её работы, повреждений и восстановления у C. elegans может дать понимание основ неврологических расстройств.

Следующие шаги: Исследователи планируют изучить потенциал компартментализованной активности в других нейронах червя, её связь с обучением и последствия нарушения системы «копии моторной команды».