Cercetătorii de la University of Massachusetts Medical School sunt primii care au arătat că este posibil să schimbi comportamentul unui animal prin modificări aduse comunicării neuronale. Studiul, publicat în PLOS Biology, descrie o nouă abordare privind cercetarea circuitelor neuronale ce guvernează comportamentul.



Tehnologii recente au alimentat cursa pentru "cartografierea" conexiunilor neuronale cerebrale, în scopul înţelegerii modului în care aceste reţele procesează informaţii şi controlează comportamentul. Creierul uman conține 1011 neuroni ce formează 1015 conexiuni. Neuronii comunică între ei prin sinapse (inhibitoare şi activatoare), care activează ori blochează neuronii.



Harta neuronală (conectomul) nu include însă informaţii privind activitatea neuronilor ori despre semnalele transmise. Cât de stabile sunt circuitele neuronale ale creierului? Determină arhitectura existentă fluxul informaţiilor ori comportamentul? Complexitatea creierului uman face imposibilă aflarea răspunsului la aceste întrebări.


C. elegans

Mark Alkema, profesor asociat la UMss Medical School, a folosit viermele C. elegans pentru a găsi răspunsurile. Micul vierme de doar 302 neuroni este singurul animal a cărui hartă neuronală a fost complet alcătuită.

În cadrului studiului efectuat de Alkema şi colegii acestuia, cercetătorii au încercat să determine dacă modificarea stării unei sinapsei din creierul viermelui (de la blocată la activă) reprezintă o acţiune suficientă pentru a aduce o schimbare a comportamentului. Aceştia au analizat reacţia viermelui în încercarea acestuia de a scăpa de fungi carnivori, care folosesc filamente pentru a prinde C. elegans.

Pe timpul reacţiei viermelui, anumiţi neurotransmiţători sunt eliberaţi pentru a activa un canal ionic inhibitor. Ca urmare, viermele îşi relaxează capul şi îşi schimbă rapid direcţia, îndepărtându-se de prădător.

Jenn Pirri, doctorand în laboratorul lui Alkema, şi Diego Rayes, fost postdoctorand, acum la Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca din Argentina, au înlocuit canalul ionic inhibitor cu o versiune activatoare.

"În mod surprinzător, canalul modificat nu afectează dezvoltarea şi este încorporat în circuitele neuronale ale creierului viermelui", afirmă Alkema. "Celulele care în mod normal sunt inhibate sunt acum activate. Ce este uimitor este faptul că am reuşit să schimbăm complet comportamentul viermelui prin simpla modificare a unei sinapse din reţeaua sa neuronală. Pe măsură ce începem să înţelegem complexitatea şi organizarea reţelei neuronale putem spera să putem ajunge să dezvoltăm noi mecanisme pentru a testa funcţionarea unor reţele neuronale ori chiar să proiectăm noi astfel de reţele in vivo".

Traducere după behavior-synaptic cu acordul editorului
În imagine: C. elegans. credit: wikipedia commons