Investigadores descubren algoritmos y mecanismos de circuitos neuronales de respuestas de escape
Diagrama esquemático del comportamiento de escape de C. elegans. Crédito: USTC
Emergen comportamientos animales ordenados y variables para explorar y adaptarse al entorno. Generalmente se consideran como la combinación de una serie de primitivas motoras estereotipadas. Sin embargo, queda por resolver cómo el sistema nervioso da forma a la dinámica de las secuencias motoras.
En un estudio publicado en eLife, el profesor Wen Quan de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha propuesto algoritmos y mecanismos de circuito para la robustez y flexibilidad estados motores de los nematodos durante las respuestas de escape.
Prof. El grupo de Wen investigó el nematodo Caenorhabditis elegans (C. elegans) para aprender sobre los mecanismos del circuito neural que generan secuencias motoras robustas y flexibles.
C. elegans son sujetos ideales por su sistema neuronal simple pero completamente funcional con solo 302 neuronas, aproximadamente 6400 sinapsis químicas y 890 sinapsis eléctricas. A principios de la década de 1980, la imagen de acoplamiento de las redes neuronales se reconstituyó a escala de sinapsis mediante el microscopio electrónico, lo que sentó una base sólida para la investigación del circuito neuronal. Además, la manipulación y detección ópticas se realizan fácilmente teniendo en cuenta los cuerpos transparentes generales de C. elegans.
Amenazas potenciales como estímulos mecánicos o térmicos desencadenan respuestas de escape que comprenden módulos motores estereotipados que incluyen movimiento hacia adelante, movimiento hacia atrás y movimiento de giro. Sin embargo, la secuencia y el momento de las acciones de cada módulo varían entre sí.
Con la ayuda de la tecnología optogenética, la imagen de calcio y los modelos computacionales, los investigadores descubrieron que el acoplamiento de avance excitatorio explica ciertas secuencias motoras de manera robusta. desencadenada por estímulos, mientras que una operación ganadora se lleva todo a través de la inhibición mutua entre módulos motores realiza la alteración flexible de diferentes patrones motores. Además, la plasticidad de las sinapsis a corto plazo y el ruido intrínseco del sistema nervioso juegan un papel importante en la secuencia y sincronización de los patrones motores.
Aplicando la imagen de acoplamiento de redes neuronales de C. elegans y molecular Mediante métodos biológicos, los investigadores demostraron además que las sinapsis eléctricas contribuyen al acoplamiento de avance, mientras que las sinapsis glutamatérgicas contribuyen a la inhibición entre módulos a través del cloruro controlado por glutamato expresado por las neuronas aguas abajo.
El estudio abre más posibilidades para comprender los mecanismos de manipulación motora de organismos avanzados, y arroja nueva luz sobre el diseño de la próxima generación de inteligencia inspirada en el cerebro.
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La variabilidad sináptica proporciona adaptabilidad para el patrón motor rítmico Más información: Yuan Wang et al. Generación de secuencias motoras flexibles durante respuestas de escape estereotipadas, eLife (2020). DOI: 10.7554/eLife.56942 Información de la revista: eLife
Proporcionado por la Academia de Ciencias de China Cita: Investigadores descubren algoritmos y mecanismos de circuitos neuronales de respuestas de escape (2020, 29 de junio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-algorithms-neural-circuit-mechanisms-responses.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.