FAQ : La base cellulaire de comportement

5 faits des études de neurones s'occupant des organismes du cerveau et modèles isolés.

Nos travaux de vie sont tout à fait simples. Pas s'il y a longtemps c'est devenu clair que nous avons seulement environ 20,000 gènes. Nous savons presque tous les processus physiologiques fondamentaux nous produisant dans nos cellules et ne découvrirons pas probablement quelque chose de complètement nouveau dans le champ. Et nous sommes l'assez bonne idée des principes de la majorité d'organes, les tissus.

• 1. Étude de cellules nerveuses dans les organismes modèles les plus simples

Le cerveau est un défi particulier pour le chercheur, parce qu'il y a trop de cellules - environ cent milliards. Une approche à l'explication des mécanismes du cerveau a été utilisée dans les organismes modèles qui ont moins de cellules nerveuses. De tels organismes sont bien connus. Ceux-ci incluent, par exemple, une drosophile de la mouche et le nématode C. elegans. Dans ce nématode autour du corps environ mille cellules, en incluant des centaines de neurones. Mais, malheureusement, dans ces animaux les cellules nerveuses sont très petites et ils ne permettent pas l'utilisation de méthodes physiologiques classiques.

Une cellule nerveuse les travaux électriques et de ses propriétés fondamentales nous savons pendant longtemps. La cellule nerveuse de travail qu'il a basée sur le fait qu'il contient des canaux d'ion qui peuvent être ouverts en y changeant le potentiel membraneux ou par l'action de produits chimiques qui viennent d'autres cellules. Ces processus sont bien étudiés essentiellement en raison du fait que la cellule nerveuse peut être la microélectrode insérée. Avec cette électrode, vous pouvez voir comment une cellule peut changer sa propre activité. Si vous entrez dans les deux électrodes dans les cellules en même temps, vous pouvez voir comment une cellule affecte l'autre. Et si le corps tel que, par exemple, un ver C. elegans, a seulement quelques centaines de cellules, donc en principe il est possible de voir toutes les communications entre les cellules pour examiner comment leur travail détermine le comportement. Malheureusement, la plupart des organismes modèles préférés dans la biologie, tels que les mouches et les nématodes, les cellules nerveuses sont petites et ces cellules nerveuses est extrêmement difficile à étudier l'utilisation de la méthode la plus commune parmi les physiologistes.

• 2. Identification de neurones en utilisant une microélectrode

Les microélectrodes, qui peuvent être insérées dans une cellule simple et mesurer son travail et la faire travailler ou s'arrêter, ont été développées pendant longtemps, si nécessaire. Il a été constaté qu'il y a les organismes dont les cellules sont très grandes, qui facilite l'utilisation de cette méthode. En plus, il a été découvert que quelques cellules de 45 tours d'animal peuvent apprendre de l'expérience dans l'expérience. Par conséquent, l'idée de neurones identifiables : possible à désigner un nombre de neurones spécifiques dans la cochlée d'une et ensuite l'autre escargot trouvé dans le cerveau du même neurone. Ainsi, vous pouvez examiner le système nerveux au niveau cellulaire, aux mêmes neurones identifiables.

Un des exemples les plus célèbres de telles expériences est reflété dans le travail d'Eric Kandel sur le coquillage Aplysia. Notre laboratoire a utilisé d'autre coquillage qui vit dans la Mer Blanche, que l'on appelle "l'ange marin» (Clione limacina). C'était le modèle très commode au niveau cellulaire, en étudiant les cellules nerveuses individuelles pour expliquer son comportement. Nous avons fait les études sur le cerveau isolé, il agite ses ailes comme les chasses comme orienté dans l'espace. Si vous utilisez un cerveau isolé, vous pouvez l'apprendre facilement le travail de neurones individuels et explorer les liens entre eux.

• 3. Le comportement dans le cerveau isolé

Quand s'occupant d'un cerveau isolé la question survient : comment apprendre quel serait le cerveau font s'il a été raccordé avec le corps ? Comment lui demander les renseignements sur l'environnement ? Il s'est trouvé que c'est possible. Pour commencer, vous déterminez quelles cellules nerveuses dirigent quelles autorités et prennent part à tous comportements réels. Pour cela nous devons faire la préparation, qui garde le système nerveux en raison de certains muscles ou des organes. Par la microélectrode stimulante par les neurones identifiés d'individu, nous pouvons montrer qu'un ou l'autre cellule quand il provoque l'irritation du mouvement de battement dans une direction ou un autre, ou se sauvent à toutes jambes. Maintenant, en travaillant avec le cerveau isolé, nous pouvons décider que le corps ferait s'il était de certains neurones actifs.

Par conséquent, il a été constaté que presque toute forme de comportement que le coquillage peut être étudié sur le cerveau isolé et décrit au niveau cellulaire. Par exemple, nous savons maintenant que là Clione a préféré l'orientation dans la colonne d'eau. Il nage d'habitude en haut la tête. Et s'il arrête de nager, il peut retrouver cette position, en utilisant sa queue comme un gouvernail. Mais quand c'est très chaud, alors il bascule et nage dans la profondeur, où plus froid. Dans le cerveau isolé peut être en communication avec l'organe de balance, en contenant seulement une douzaine de cellules sensibles. Vous pouvez ennuyer une cellule simple de l'organe d'équilibre et provoquer "l'illusion" d'un cerveau isolé, qu'il a tourné. Ces cellules peuvent être étudiées, qui perçoivent ces signaux et les passent sur ces cellules qui se sauvent à toutes jambes. Le médicament peut être chauffé, en irritant statocysts des cellules et il aura l'illusion qu'il rend de l'eau chaude ou froide peut irriter les cellules, qui dans la vie normale se seraient sauvées à toutes jambes et cetera. C'est-à-dire, même la chose la plus difficile qui peut la lotte - la chasse ou l'orientation dans l'espace - peut être explorée avec tout niveau désiré d'exactitude au niveau des propriétés et aux rapports de cellules individuelles.

• 4. Isolement de cellules

Une réalisation importante qui nous a aidés dans cette étude était que nous avons appris directement solitaire ces mêmes cellules qui prennent une part dans le comportement. Nous pouvons voir le travail pas seulement du système nerveux entier et de chaque neurone individuel. Mais, malheureusement, nous ne pouvons pas utiliser ces méthodes pour les organismes plus complexes tels que les abeilles, parce que le nombre de cellules dans ces organismes dans les centaines de milliers et aucune microélectrode le rendent impossible.

• 5. Perspectives pour l'étude de cellules nerveuses dans le cerveau

Récemment, il y avait une révolution importante dans la voie qui nous permettra de comprendre le cerveau vertébré et même dans notre cerveau. Il y a quelques bactéries et algues, qu'ils voient la lumière. Et ils ont des protéines qui font le canal s'ouvrant sous l'action de lumière. Par conséquent, la cellule change son activité : excité ou inhibé, selon si cette protéine. Si une protéine est insérée dans les cellules nerveuses du cerveau, telles qu'une souris, donc vous éclairez la souris courue en liberté du cerveau, peut affecter ces cellules nerveuses. Les cellules nerveuses ont beaucoup, mais ils sont divisés en certain nombre de types. Ces types de cellule sont caractérisés dans lequel ils sont exprimés de certaines protéines (synthétisées) uniques à ces cellules. Avant que les gènes de ces protéines ont des promoteurs - c'est l'endroit, qui déclenche la synthèse d'ARN. Si vous le construisez sous un promoteur de gène de canal sensible de la lumière, ce type de cellules vous pouvez allumer ou de la lumière. D'autre part, ces protéines ont été faites que la lumière selon la concentration de calcium. Vous pouvez aussi inclure sa synthèse dans un type de cellule particulier.

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Il y a une possibilité de travailler sélectivement la vue les types différents de cellules du cerveau à propos dans lesquelles entre et le calcium de sorties. Les scientifiques eux-mêmes peuvent allumer ou de ces cellules ou ralentir leur course. Étudiez maintenant la base cellulaire de comportement qui a commencé par les expériences ennuyeuses sur le coquillage de cellules simple, peut être réalisé sur les vertébrés.