Нейрон сна у круглых червей также является нейроном остановки

Несколько лет назад Ваннер Штойер Коста в команде профессора молекулярной клеточной биологии и нейробиохимии Александра Готтшалка случайно открыл нейрон RIS — одновременно с другими группами. Чтобы понять функцию отдельных нейронов в нервном сплетении, исследователи с помощью генной инженерии заставляют их производить светочувствительные белки. С помощью этих «фото-переключателей» нейроны можно активировать или отключать в прозрачном черве с помощью светового излучения определенной длины волны. «Когда мы увидели, что червь замирает при стимуляции этого нейрона светом, мы были весьма удивлены. Это было началом исследования, которое заняло несколько лет», — вспоминает Готтшалк.

Нейрон RIS погружает C. elegans в сон, когда он активен в течение минут или часов — например, после линьки кутикулы (секретируемой формы кожи), что является частью процесса развития животного. Он также спит, чтобы восстановиться после клеточного стресса. С другой стороны, нейрон служит для остановки червя во время движения — например, если он хочет изменить направление или избежать опасности. Нейрон замедляет движение животного, чтобы у него было время решить, хочет ли оно продолжать ползти. В этом случае нейрон активен всего несколько секунд. «Такие нейроны остановки были открыты лишь недавно. Это первый подобный нейрон у червя», — объясняет Готтшалк.

Интересно, что аксон нейрона RIS, по-видимому, разветвлен, и две ветви выполняют разные функции, так что RIS не только замедляет движение, но также может инициировать движение назад. Об этом сообщают Готтшалк и его партнеры по сотрудничеству, профессор Эрнст Штельцер из Университета Гёте, профессор Сабина Фишер из Вюрцбургского университета, исследователи из Американского университета Вандербильта в Нэшвилле и KU Leuven в текущем выпуске журнала Nature Communications.

«Мы считаем, что нейроны с двойной функцией существуют у многочисленных простых форм жизни, таких как червь. В ходе эволюции они были затем распределены между двумя разными системами в мозге и усовершенствованы», — говорит Готтшалк. Это тема, которая, несомненно, будет встречаться снова по мере лучшего понимания других нервных клеток червя. «Нервную систему C. elegans можно рассматривать как своего рода эволюционный испытательный полигон. Если что-то работает там, это будет использовано снова и дополнительно усовершенствовано у более сложных животных».

Открытие двойной функции RIS также является примером того, как постоянно соединенную нейронную сеть можно дополнительно управлять «беспроводной» сетью нейропептидов и нейромодуляторов. Это позволяет реализовать несколько функциональных сетей на одной анатомической сети, что значительно увеличивает функциональность мозга червя и является очень экономичным. «Нельзя больше говорить, что нейроны червя просты. Часто они могут делать больше, чем нейроны млекопитающих», — говорит Готтшалк.