Нервные клетки мух, чувствующие движение конечностей, отключаются при активном движении

Нервные клетки плодовой мушки, которые определяют движение конечностей, "замолкают", когда насекомое ходит или чистится. Этот переключатель "вкл/выкл" может помогать нервной системе переходить между двумя состояниями: одно помогает поддерживать устойчивость тела, а другое готовит его к движению.

Нейробиолог Джон Татхилл из UW Medicine объяснил разницу на человеческой аналогии: "Стабилизирующие рефлексы позволяют нам, например, сохранять равновесие в качающемся поезде, в то время как активный режим поддерживает динамические движения, такие как ходьба по неровной местности".

"Все животные обладают чувством положения и движения своего тела, известным как проприоцепция, которое используется для стабилизации позы и управления движениями", — сказал он.

Исследование под руководством бывшего постдока Криса Даллмана было опубликовано 17 сентября в журнале Nature.

Учёные показали, что проприоцептивные нервные клетки, чувствующие движение ног, деактивируются во время активного движения. Они также обнаружили нейронную цепь, которая создаёт этот зависящий от состояния переключатель, используемый мозгом для переключения между поддержанием постуральных рефлексов и поддержанием произвольного движения.

По мнению исследователей, способность мухи избирательно подавлять обратную связь от движения может делать насекомое более чувствительным к внезапным внешним событиям, которые могут его потревожить, и, следовательно, более быстрым в реакции.

"Понимание того, как проприоцепция используется для контроля тела, важно для разработки методов лечения сенсомоторных расстройств и поддержки реабилитации после травм", — сказал Татхилл.

В этом исследовании на плодовых мушках лаборатория Татхилла использовала специфичную для типа клеток кальциевую визуализацию и выяснила, что проекции нервных клеток, определяющих положение, работают в диапазоне различных поведений. Подавление обратной связи от движения во время ходьбы и чистки происходило через определённый класс нервных клеток — интернейроны, которые функционируют как связующее звено между сенсорными и моторными нейронами.

Это избирательное подавление происходило только во время активных, самонаправленных движений насекомого, а не пассивных движений его конечностей. Исследователи проследили нервные сигнальные пути, которые проводят это торможение специфичным для каждой ноги образом.

Некоторые данные указывают, что торможение может осуществляться предиктивно, когда нога ещё находится в покое, после того как интернейроны получают сигналы от мозга и до начала движения.