Axolotls Boleh Menjana Semula Otak Mereka – Berita Neurosains

Ringkasan: Axolotls mempunyai keupayaan untuk menjana semula kawasan otak selepas kecederaan. Penyelidik telah memetakan jenis sel dan gen yang berkaitan dengan neurodegeneration dalam otak axolotl, menemui beberapa persamaan dalam otak manusia. Penemuan ini boleh membuka jalan untuk terapi neurodegeneratif baru.

Sumber: Perbualan

The axolotl (Ambystoma mexicanum) ialah salamander akuatik yang terkenal dengan kebolehannya untuk menjana semula saraf tunjang, jantung dan anggota badannya. Amfibia ini juga mudah membuat neuron baru sepanjang hayat mereka. Pada tahun 1964, penyelidik memerhatikan bahawa axolotl dewasa boleh menjana semula bahagian otak mereka, walaupun bahagian besar telah dialih keluar sepenuhnya. Tetapi satu kajian mendapati bahawa axolotl penjanaan semula otak mempunyai keupayaan terhad untuk membina semula struktur tisu asal.

Jadi sejauh manakah axolotl dapat menjana semula otak mereka selepas kecederaan?

Sebagai penyelidik mengkaji penjanaan semula pada peringkat selularsaya dan rakan sekerja saya di Makmal Treutlein di ETH Zurich dan Makmal Tanaka di Institut Patologi Molekul di Vienna tertanya-tanya sama ada axolotl mampu menjana semula semua jenis sel yang berbeza di dalam otak mereka, termasuk sambungan yang menghubungkan satu kawasan otak dengan yang lain.

Dalam kami kajian yang diterbitkan baru-baru inikami mencipta atlas sel yang membentuk sebahagian daripada otak axolotl, memberi penerangan tentang kedua-dua cara ia menjana semula dan evolusi otak merentas spesies.

Mengapa melihat sel?

Berbeza jenis sel mempunyai fungsi yang berbeza. Mereka mampu mengkhususkan diri dalam peranan tertentu kerana masing-masing mengekspresikan gen yang berbeza. Memahami jenis sel dalam otak dan apa yang dilakukannya membantu menjelaskan gambaran keseluruhan tentang cara otak berfungsi. Ia juga membolehkan penyelidik membuat perbandingan merentas evolusi dan cuba mencari trend biologi merentas spesies.

Satu cara untuk memahami sel mana yang menyatakan gen yang mana adalah dengan menggunakan teknik yang dipanggil penjujukan RNA sel tunggal (scRNA-seq). Alat ini membolehkan penyelidik mengira bilangan gen aktif dalam setiap sel sampel tertentu. Ini menyediakan “gambar” aktiviti yang dilakukan setiap sel semasa ia dikumpulkan.

Kredit: UCSF

Alat ini telah memainkan peranan penting dalam memahami jenis sel yang wujud dalam otak haiwan. Para saintis telah menggunakan scRNA-seq dalam ikan, reptilia, tikus dan juga manusia. Tetapi satu bahagian utama teka-teki evolusi otak telah hilang: amfibia.

Memetakan otak axolotl

Pasukan kami memutuskan untuk memberi tumpuan kepada telencephalon daripada axolotl. Pada manusia, telencephalon adalah bahagian terbesar otak dan mengandungi kawasan yang dipanggil neokorteksyang memainkan peranan penting dalam tingkah laku dan kognisi haiwan.

Sepanjang evolusi baru-baru ini, neokorteks telah tumbuh secara besar-besaran dalam saiz berbanding dengan kawasan otak yang lain. Begitu juga, jenis sel yang membentuk telencephalon secara keseluruhan mempunyai sangat pelbagai dan berkembang dalam kerumitan dari semasa ke semasa, menjadikan rantau ini kawasan yang menarik untuk dikaji.

Kami menggunakan scRNA-seq untuk mengenal pasti pelbagai jenis sel yang membentuk telencephalon axolotl, termasuk jenis neuron dan sel progenitoratau sel yang boleh membahagi kepada lebih banyak diri mereka atau bertukar menjadi jenis sel lain.

Kami mengenal pasti gen yang aktif apabila sel progenitor menjadi neurondan mendapati bahawa banyak melalui jenis sel perantaraan yang dipanggil neuroblast – sebelum ini tidak diketahui wujud dalam axolotl – sebelum menjadi neuron matang.

Kredit: TED Ed

Kami kemudiannya menguji penjanaan semula axolotl dengan mengeluarkan satu bahagian telensefalon mereka. Menggunakan a kaedah khusus scRNA-seq, kami dapat menangkap dan menyusun semua sel baharu pada peringkat penjanaan semula yang berbeza, dari satu hingga 12 minggu selepas kecederaan. Akhirnya, kami mendapati bahawa semua jenis sel yang dialih keluar telah dipulihkan sepenuhnya.

Kami memerhatikan bahawa penjanaan semula otak berlaku dalam tiga fasa utama. Fasa pertama bermula dengan peningkatan pesat dalam bilangan sel progenitor, dan sebahagian kecil daripada sel ini mengaktifkan proses penyembuhan luka. Dalam fasa dua, sel progenitor mula membezakan menjadi neuroblas. Akhirnya, dalam fasa tiga, neuroblas membezakan kepada jenis neuron yang sama yang pada asalnya hilang.

Anehnya, kami juga memerhatikan bahawa terputus sambungan neuron antara kawasan yang dikeluarkan dan kawasan otak yang lain telah disambungkan semula. Pendawaian semula ini menunjukkan bahawa kawasan yang dijana semula juga telah mendapat semula fungsi asalnya.

Lihat juga

Amfibia dan otak manusia

Menambah amfibia pada teka-teki evolusi membolehkan penyelidik membuat kesimpulan bagaimana otak dan jenis selnya telah berubah dari semasa ke semasa, serta mekanisme di sebalik penjanaan semula.

Apabila kami membandingkan data axolotl kami dengan spesies lain, kami mendapati bahawa sel-sel dalam telencephalon mereka menunjukkan persamaan yang kuat dengan mamalia. hippocampuskawasan otak yang terlibat dalam pembentukan ingatan, dan korteks olfaktori, kawasan otak yang terlibat dalam deria bau. Kami juga menemui beberapa persamaan dalam satu jenis sel axolotl dengan neokorteks, kawasan otak yang dikenali untuk persepsi, pemikiran dan penaakulan spatial pada manusia.

Persamaan ini menunjukkan bahawa kawasan otak ini mungkin dipelihara secara evolusi, atau kekal setanding sepanjang evolusi, dan bahawa neokorteks mamalia mungkin mempunyai jenis sel nenek moyang dalam telencephalon amfibia.

Ini menunjukkan axolotl.
Axolotls ialah model penyelidik organisma yang digunakan untuk mengkaji pelbagai topik dalam biologi. Imej berada dalam domain awam

Walaupun kajian kami memberi penerangan tentang proses penjanaan semula otak, termasuk gen yang terlibat dan bagaimana sel akhirnya menjadi neuron, kami masih tidak tahu apa isyarat luaran memulakan proses ini. Selain itu, kami tidak tahu sama ada proses yang kami kenal pasti masih boleh diakses oleh haiwan yang berkembang kemudian, seperti tikus atau manusia.

Tetapi kami tidak menyelesaikan teka-teki evolusi otak sahaja. The Makmal Tosches di Universiti Columbia meneroka kepelbagaian jenis sel dalam satu lagi spesies salamander, Pleurodeles waltlmanakala makmal Fei di Akademi Sains Perubatan Guangdong di China dan rakan usaha sama di syarikat sains hayat BGI meneroka bagaimana jenis sel tersusun secara ruang dalam otak depan axolotl.

Mengenal pasti semua jenis sel dalam otak axolotl juga membantu membuka jalan untuk penyelidikan inovatif dalam perubatan regeneratif. Otak tikus dan manusia ada sebahagian besarnya kehilangan keupayaan mereka untuk membaiki atau menjana semula diri mereka. Intervensi perubatan untuk kecederaan otak yang teruk kini memberi tumpuan kepada terapi ubat dan sel stem untuk meningkatkan atau menggalakkan pembaikan.

Memeriksa gen dan jenis sel yang membolehkan axolotl mencapai penjanaan semula yang hampir sempurna mungkin menjadi kunci untuk memperbaiki rawatan untuk kecederaan teruk dan membuka kunci potensi penjanaan semula pada manusia.

Mengenai penjanaan semula saraf dan berita penyelidikan neurosains evolusi ini

Pengarang: Ashley Maynard
Sumber: Perbualan
Hubungi: Ashley Maynard – Perbualan
Imej: Imej itu berada dalam domain awam

We would like to give thanks to the writer of this post for this amazing web content

Axolotls Boleh Menjana Semula Otak Mereka – Berita Neurosains


Check out our social media accounts and other pages related to themhttps://paw6.info/related-pages/