Изследователи превръщат плодовите мушици в малки атлети, за да разкрият тайните на придвижването.
Изследователите от Университета на Вашингтон работят, за да разберат невронните механизми зад движението. За тази цел те създават малки машини, подобни на бягащи пътечки, за плодови мушици. Те провеждат това проучване, за да разберат как нервната система на плодовите мушици контролира движението.
Интересно е, че експериментите с бягащите пътеки водят и до ново откритие: „най-бързата скорост на ходене“, регистрирана някога при плодови мушици.
„Те успяват да надминат моментна скорост на ходене от 50 милиметра в секунда“, отбелязват изследователите.
Проприорецепцията на плодовата муха
Нервната система на насекомите и хората играят важна роля в движението. Тя помага за поддържане на равновесие, като открива неочаквани промени и съответно коригира движенията на тялото. Това е известно като проприоцепция, т.е. осъзнаване на собственото положение и движение на тялото.
Без този неврологичен контрол животните трудно биха се ориентирали в околната среда, което би ги изложило на риск от падане и нараняване.
Въпреки това невролозите се борят да разберат основните механизми на това как нервната система разпознава и реагира на неочаквани промени. Ето защо изследователите се обръщат към плодовите мушици.
„Тези миниатюрни същества са добра моделна система за изучаване на нервния контрол на локомоцията (понятие от биологията, представляващо придвижването на животни и хора вследствие на техни активни действия), тъй като имат компактна, напълно картографирана нервна система“, отбелязват изследователите в съобщението за пресата.
Екипът използва „линейна бягаща пътека“, за да обучи мухите да ходят и да проследява движенията им в 3D за по-дълъг период от време. Изследователите сравняват скоростта на ходене при мухи с и без нарушена проприоцепция.
Декодиране на скрит невронен контрол
Мухите на бягащата пътека демонстрират модел на ходене, подобен на рязко движение, като спринтират напред и след това се връщат назад по лентата. Те прекарват около половината от времето си в ходене и увеличават темпото си с увеличаване на скоростта на бягащата пътека.
Проучването установява, че плодовите мушици могат да коригират моделите си на ходене, за да поддържат равновесие и стабилност, дори когато са изправени пред неочаквани предизвикателства.
Ключовият момент е, че определени неврони, свързани с проприоцепцията, са били генетично заглушени. Когато са лишени от сензорна обратна връзка, мухите правят „по-малко, но по-големи крачки“.
Екипът забелязва, че липсата на сетивна обратна връзка изненадващо не се отразява на координацията на краката на мухите. Това предполага, че или други проприоцептивни неврони са по-важни за координацията на ходенето, или нервната система може да се адаптира, за да компенсира.
Те също така сравняват модела на движение, използвайки бягаща пътека с разделен колан, която има два отделни колана, които могат да се движат с различна скорост.
„Учените установиха, че бягащата пътека с разделен колан има малък ефект върху координацията между краката. Въпреки това мухите значително промениха разстоянията на стъпване на средните си крака, когато двата колана се движеха с различна скорост“, отбеляза екипът.
„Средните крака са идеално разположени за стабилно завъртане на тялото на мухата около центъра на масата му, подобно на гребането на лодка от нейния център“, добавят изследователите в прессъобщението.
Чрез експериментите с бягаща пътека с разделен колан изследователите получават ценни сведения за това как плодовите мушици се адаптират към промените в околната среда и координират движенията на краката си за стабилност и придвижване.
Дълго време бягащите пътеки се използват за изучаване на нервния контрол на придвижването при различни животни, включително безгръбначни като хлебарки и пръчковидни насекоми, както и гръбначни като гризачи, котки и хора.
Резултатите са публикувани в списание Cell Press.
Източник: InterestingEngineering
