Ученые создали полную карту нейронных цепей морского червя

Исследователи составили детальную карту цепей и более 9000 клеток, составляющих все тело и нервную систему трехдневной личинки морского червя Platynereis dumerilii.

Исследование, опубликованное 9 июля в eLife, является лишь третьим по счету собранным коннектомом (полной картой связей) всего тела животного. Редакторы журнала отмечают, что работа представляет собой важный шаг к пониманию организации и эволюции нервной системы животных и хвалят богатый массив высококачественных данных, закладывающих основу для будущих исследований.

Platynereis dumerilii — вид морского червя из класса многощетинковых, который все чаще используется в лабораториях для изучения развития, поведения и морской экологии. Его жизненный цикл начинается со свободноплавающей личинки, которая проходит несколько стадий, прежде чем осесть и превратиться во взрослого червя с простой сегментированной структурой тела.

Ученые все чаще обращаются к этим червям для изучения происхождения центральной нервной системы. «Личинки Platynereis — отличная модель для изучения того, как цепи, соединяющие клетки нервной системы, помогают этим существам двигаться», — объясняет ведущий автор Чаба Верасто (École Polytechnique Fédérale de Lausanne).

Верасто и его коллеги использовали мощные электронные микроскопы для картирования более 9000 клеток и цепей нервной системы, соединяющих их, у трехдневной личинки. Они идентифицировали 202 типа нервных клеток и более 92 других типов клеток, взаимодействующих с ними. Работа описывает, как эти цепи способствуют координации между сегментами тела, помогают интегрировать множественные чувства, соединяют левую и правую стороны тела и управляют движением.

Исследование уже дало важные новые представления об эволюции сложных нервных систем. Например, анализ предполагает, что некоторые нейронные цепи у морских червей, соединенные синапсами, эволюционировали параллельно, путем дублирования и дифференциации с течением времени.

Результаты также подтверждают давнюю теорию Бальфура-Седжвика, впервые предложенную в конце XIX века. Согласно ей, нервная система предкового вида, от которого произошел морской червь, имела форму кольца с расходящимися от него сенсорными органами. В соответствии с этим авторы обнаружили, что нервная система Platynereis dumerilii образует петлю вокруг всех шести сегментов его тела и соответствует радиально расположенным механосенсорным органам.

«Наша карта всего тела позволила нам идентифицировать несколько новых цепей и понять, как множество цепей интегрированы по всему телу», — заключает старший автор Гаспар Екели (Центр исследований организмов, Гейдельбергский университет, Германия).