डोपामाइन संकेत की अनुमति देता है तंत्रिका सर्किट उत्पन्न करने के लिए समन्वित व्यवहार — ScienceDaily


के लिए एक निमेटोड कीड़ा, एक बड़े लॉन के बैक्टीरिया है कि यह खाती है एक महान जगह के लिए यह फैलाने के लिए अपने अंडे इतना है कि प्रत्येक hatchling कर सकते हैं में उभरने के लिए एक पोषक वातावरण. यही कारण है कि जब एक कीड़ा तेजी से घूमता है के बारे में यह पैच विधिपूर्वक अपने अंडे देता है के रूप में यह हो जाता है. एक नए अध्ययन में neuroscientists द्वारा एमआईटी की Picower संस्थान के लिए सीखने और स्मृति की जांच इस उदाहरण में कार्रवाई के समन्वय-जहां अंडे बिछाने के लिए युग्मित है के जानवर घूम — कैसे प्रदर्शित करने के लिए एक तंत्रिका प्रणाली निर्देशांक विशिष्ट व्यवहार outputs. यह एक चुनौती कई जीवों का सामना है, हालांकि अलग अलग तरीकों से, दैनिक जीवन के दौरान.

“सभी जानवरों के प्रदर्शन के लिए एक उल्लेखनीय क्षमता का समन्वय करने के लिए उनके विविध मोटर कार्यक्रमों, लेकिन तंत्र है कि मस्तिष्क के भीतर की अनुमति के लिए इस समन्वय खराब समझ रहे हैं,” नोट के वैज्ञानिकों सहित, स्टीवन Flavell, लिस्टर भाइयों के कैरियर के विकास में सहायक प्रोफेसर के एमआईटी विभाग के मस्तिष्क और संज्ञानात्मक विज्ञान है.

Flavell प्रयोगशाला के सदस्यों नाथन Cermak, स्टेफ़नी यू के हैं, और रिबका क्लार्क थे सह-नेतृत्व अध्ययन के लेखक प्रकाशित, जून में 8 eLife.

एक नई इमेजिंग मंच

कैसे अध्ययन करने के लिए पशु का समन्वय उनकी मोटर कार्यक्रमों, Flavell की टीम का आविष्कार एक नया माइक्रोस्कोपी मंच लेने के लिए सक्षम तेज, उच्च फ्रेम दर वीडियो के नेमाटोड घंटे के लिए या अंत पर दिनों. द्वारा निर्देशित कस्टम सॉफ्टवेयर, गुंजाइश स्वचालित रूप से पटरियों कीड़े की अनुमति देता है, शोधकर्ताओं का संकलन करने के बारे में जानकारी प्रत्येक जानवर के व्यवहार. टीम यह भी लिखा है मशीन विजन सॉफ्टवेयर के लिए स्वचालित रूप से जानकारी निकालने के बारे में C. elegans मोटर कार्यक्रमों — हरकत, खिला, अंडे बिछाने, और अधिक-इन वीडियो से, उपज के निकट एक व्यापक तस्वीर के प्रत्येक जानवर के व्यवहार outputs. Flavell कहा दायरे भागों की लागत के बारे में $3,000 और इकट्ठा किया जा सकता है में एक या दो दिन का उपयोग कर टीम के ऑनलाइन ट्यूटोरियल. वे पोस्ट किया है कि और इस प्रणाली के सॉफ्टवेयर ऑनलाइन मुक्त करने के लिए. खरीदने की क्षमता और लचीलेपन के साथ इन सूक्ष्मदर्शी की अनुमति चाहिए उन्हें करने के लिए उपयोगी हो सकता है के लिए कई अलग अलग अनुप्रयोगों में जैविक विज्ञान है.

द्वारा इस प्रणाली का उपयोग कर और फिर डेटा का विश्लेषण, Flavell टीम की पहचान करने में सक्षम था पहली बार के लिए एक पैटर्न की संख्या के निमेटोड व्यवहार शामिल है कि समन्वय की मोटर कार्यों. Flavell ने कहा कि एक अंतर्दृष्टि मिले प्रणाली द्वारा और बाद के विश्लेषण है कि तीव्रता से अध्ययन किया नेमाटोड, वैज्ञानिक रूप से जाना जाता है के रूप में C. elegans है, और अधिक विशिष्ट व्यवहार राज्यों की तुलना में आम तौर पर ग्रहण किया. उदाहरण के लिए, अध्ययन पाता है कि व्यवहार के राज्य के रूप में जाना जाता “आवास,” पहले से परिभाषित के आधार पर पशु डाल रह है, वास्तव में होते हैं के कई अलग अलग उप-राज्य हो सकता है कि आसानी से पहचान का उपयोग कर इस नए इमेजिंग दृष्टिकोण.

व्यवहार द्वारा समन्वित dopamine

लेकिन सबसे स्पष्ट नए व्यवहार पैटर्न से उभरा है कि विश्लेषण का अवलोकन किया गया था कि कीड़े रखना कई और अधिक अंडे रोमिंग के दौरान एक भोजन पर लॉन की तुलना में वे करते हैं, जबकि आवास. इस संभावना की अनुमति देता है के लिए पशुओं को अच्छी तरह से फैलाने के उनके अंडे भर में एक पोषक वातावरण. दो मोटर सर्किट है कि नियंत्रण हरकत और अंडे बिछाने में इस जानवर को ध्यान से किया गया था द्वारा परिभाषित पिछले काम करते हैं. तो, के आधार पर अपने नए अवलोकन, Flavell की टीम का फैसला किया की जांच करने के लिए कैसे कीड़ा तंत्रिका तंत्र जोड़ों हरकत और अंडे बिछाने । यह निकला काज पर neurotransmitter dopamine, जो प्रचुर मात्रा में है सभी जानवरों में मानव सहित.

वे शुरू से बाहर बाहर दस्तक जीनों के लिए विभिन्न न्यूरोट्रांसमीटर और अन्य मस्तिष्क-नियमन के अणुओं. उन में से कई उम्मीदवारों, इस तरह सेरोटोनिन के रूप में, प्रभावित जानवर के व्यवहार में महत्वपूर्ण तरीके से, लेकिन बाधित नहीं किया था इस युग्मन के रोमिंग और अंडे बिछाने. यह केवल था जब टीम से बाहर खटखटाया एक जीन कहा जाता है बिल्ली-2, के लिए आवश्यक है जो डोपामाइन के उत्पादन, कि कीड़े अब कोई वृद्धि उनके अंडे बिछाने, जबकि रोमिंग. विशेष रूप से, यह नहीं था गति को प्रभावित के अंडे बिछाने, जबकि आवास, सुझाव है कि कीड़े के बिना डोपामाइन अभी भी थे करने के लिए सक्षम अंडे बिछाने, जबकि सामान्य रूप से करने में लगे हुए अन्य व्यवहार अमेरिका.

टीम आगे की पुष्टि की भूमिका डोपामाइन लेने के द्वारा प्रत्यक्ष नियंत्रण के डोपामिन उत्पादक कोशिकाओं का उपयोग optogenetics, एक प्रौद्योगिकी की अनुमति देता है कि न्यूरॉन गतिविधि को चालू या बंद प्रकाश की चमक के साथ. इन प्रयोगों में, वे सीखा है कि तीव्रता से नीचे बंद डोपामिनर्जिक न्यूरॉन्स कम अंडे बिछाने जबकि केवल जानवरों में थे रोमिंग राज्य है, लेकिन सक्रिय इन न्यूरॉन्स सकता है ड्राइव करने के लिए जानवरों के अंडे बिछाने शुरू भी परिस्थिति में, जब गति के अंडे बिछाने है आम तौर पर कम है ।

अगला, टीम चाहता था, जहां पता करने के लिए डोपामाइन चलाता है कि इस समन्वित प्रतिक्रिया उभर रहे हैं और जब. वे इंजीनियर कीड़े इतना है कि अपने न्यूरॉन्स चमक होगा जब वे बन गया विद्युत सक्रिय है, एक संकेत द्वारा ही प्रदान की जाती का एक रेला कैल्शियम आयनों. उन लोगों से चमक वे देखा है कि एक विशेष रूप से डोपामाइन के उत्पादन न्यूरॉन कहा जाता है PDE बाहर खड़ा था के रूप में किया जा रहा है विशेष रूप से सक्रिय रूप में कीड़े भर में घूमा करते थे एक भोजन लॉन, और उनकी गतिविधियों के उतार-चढ़ाव के साथ सहयोग में कीड़े प्रस्ताव’. यह नुकीला है, वे देखा था, बस से पहले worm आसन ग्रहण precipitates कि अंडे बिछाने, लेकिन केवल जब कीड़े रेंग रहे थे के साथ एक जीवाणु खाद्य स्रोत है । विशेष रूप से, न्यूरॉन इसका मतलब है-एक छोटे से की तरह बाल संरचना कहा जाता है एक बरौनी — भावना के लिए भोजन के बाहर कृमि के शरीर. इन अध्ययनों से सुझाव दिया है कि PDE न्यूरॉन एकीकृत उपस्थिति में भोजन के वातावरण के साथ, कीड़ा की अपनी गति पैदा करने, एक गतिविधि पैटर्न है कि अनिवार्य रूप से रिपोर्ट कैसे जल्दी से कीड़े प्रगति कर रहे हैं के माध्यम से उनके पोषक वातावरण. डोपामाइन की रिहाई के द्वारा इस न्यूरॉन, और संभवतः दूसरों के रूप में अच्छी तरह से कर सकता है, इस जानकारी रिले करने के लिए अंडे बिछाने सर्किट के लिए अनुमति देता है, के बीच समन्वय के व्यवहार.

Flavell की टीम भी बाहर प्रतिचित्रित तंत्रिका circuitry के नीचे की ओर डोपामाइन की और पाया कि इसके प्रभाव से मध्यस्थता कर रहे हैं दो रिसेप्टर्स डी 2 में परिवार के dopamine रिसेप्टर्स (dop-2 और dop-3). इसके अलावा, का एक सेट है कि न्यूरॉन्स का उपयोग न्यूरोट्रांसमीटर गाबा प्रकट करने के लिए एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते नीचे की ओर डोपामाइन की रिहाई. वे है कि परिकल्पना की भूमिका डोपामाइन हो सकता है एक संकेत भेजने के बीच भरपूर मात्रा में भोजन और रोमिंग के व्यवहार को ओवरराइड करने के लिए गाबा के निषेध के अंडे बिछाने की अनुमति देता है, यह व्यवहार करने के लिए आगे बढ़ें ।

अंत में, अंडे बिछाने, जबकि रोमिंग था की सिर्फ एक उदाहरण मोटर कार्यक्रम युग्मन है कि लैब के लिए चुना काटना. Flavell और सह-लेखक को ध्यान दें वहाँ कई दूसरों रहे हैं, भी है.

“एक बात है कि हमें उत्तेजित के बारे में इस अध्ययन है कि अब यह आसान के साथ इस नए माइक्रोस्कोपी मंच करने के लिए एक साथ मापने के प्रत्येक मुख्य मोटर कार्यक्रमों के द्वारा उत्पन्न इस जानवर. उम्मीद है, हम कर सकते हैं के बारे में सोच शुरू के पूर्ण प्रदर्शनों की सूची के व्यवहार है कि इसे उत्पन्न करता है के रूप में एक पूर्ण, समन्वित सेट है,” उन्होंने कहा.

अनुसंधान टीम नोट है कि हाल ही में विकसित प्रौद्योगिकियों के लिए पूरे मस्तिष्क कैल्शियम इमेजिंग खोल दिया है की संभावना को मापने के neuronal गतिविधि के दौरान दिमाग के विभिन्न जानवरों, सहित के worm.

“समझने के लिए इन व्यापक तंत्रिका इमेजिंग डेटासेट के साथ, यह महत्वपूर्ण हो जाएगा पर विचार करने के लिए कैसे वे से संबंधित हैं का उत्पादन करने के लिए पूरे मस्तिष्क: पूर्ण प्रदर्शनों की सूची के व्यवहार outputs है कि एक जानवर उत्पन्न करता है” Flavell कहा.

कागज के अन्य लेखकों रहे हैं युंग-ची हुआंग और सबा Baskoylu.

राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन, राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के के JPB फाउंडेशन और मस्तिष्क और व्यवहार रिसर्च फाउंडेशन समर्थित अनुसंधान.



Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *