Як нейрони вчать черв’яків ігнорувати зайві сигнали

Електричні синапси відіграють ключову роль у фільтрації сенсорної інформації та регуляції поведінки тварин, дозволяючи їм адаптуватися до змін у навколишньому середовищі, як показали дослідження Єльського університету та Університету Коннектикуту.

Мозок тварин обробляє величезну кількість сенсорної інформації, і для цього необхідна система, що виділяє важливі сигнали з-поміж “шуму”. Такий механізм називається “вибором дії” і дозволяє організму зосереджуватися на значущих подразниках. Здатність розрізняти сенсорні стимули залежно від контексту забезпечує ефективну реакцію, що критично для виживання.

Черв’як Caenorhabditis elegans слугує зручним об’єктом для вивчення механізмів вибору дії через простоту його нервової системи. Наприклад, у температурному градієнті ці організми демонструють дві стратегії: “міграцію за градієнтом”, щоб наблизитися до комфортної температури, та “ізотермічний трекінг”, коли вони залишаються в оптимальних умовах. Як виявилося, ухвалення рішень щодо перемикання між цими стратегіями залежить від електричних синапсів.

Дослідники виявили, що білок INX-1 забезпечує функціонування електричних синапсів між нейронами AIY у C. elegans, які відповідають за рухову активність у відповідь на сенсорні сигнали. Ці синапси не лише передають сигнали, але й виконують функцію фільтрації, знижуючи чутливість до незначних змін температури. Завдяки цьому черв’яки здатні ігнорувати незначні відхилення і концентруватися на суттєвих перепадах, що веде їх до комфортних умов.

Якщо білок INX-1 відсутній, нейрони AIY стають надмірно чутливими, що призводить до реакції навіть на слабкі сигнали. У таких умовах черв’яки не можуть ігнорувати “шум” і зупиняються в місцях з невідповідними температурами. Це порушує здатність тварин ефективно досягати комфортних умов, що свідчить про важливість електричних синапсів у регуляції сенсорної поведінки.

Подібні механізми виявлені й у складніших організмів, включаючи людину. Наприклад, в сітківці ока електричні синапси регулюють чутливість до світла, що дозволяє адаптувати зір до різних умов освітлення. Результати досліджень сприяють кращому розумінню того, як нейронні зв’язки впливають на сприйняття і поведінку, що може мати прикладне значення у неврології та біомедицині.