Рыба данио, тропическая пресноводная рыба, похожая на гольяна, обитающая в юго-восточной части Гималаев, хорошо зарекомендовала себя в качестве ключевого инструмента для исследователей, изучающих болезни человека, в том числе заболевания головного мозга. Используя рыбок данио, ученые могут определить, как отдельные нейроны развиваются, созревают и поддерживают основные функции, такие как дыхание, глотание и движение челюстей. Исследователи из Университета Миссури говорят, что изучение развития и созревания нейронов у рыбок данио может привести к лучшему пониманию врожденных дефектов, таких как расщелина позвоночника у людей.
"Мы изучаем, как нейроны движутся к своему конечному пункту назначения," сказал Ананд Чандрасекар, профессор биологических наук и исследователь в Центре наук о жизни Бонда при Массачусетском университете. "Это особенно важно для нервной системы, потому что эти нейроны генерируют цепи, похожие на те, что вы можете увидеть в компьютерах. Если эти цепи не сформируются должным образом, и если разные типы нейронов не окажутся в нужных местах, поведение и выживание животного будут поставлены под угрозу."
Ученые изучили эмбрионы рыбок данио, которые почти прозрачны, что позволяет легко наблюдать за внутренними процессами. Используя модифицированных рыбок данио, экспрессирующих зеленый флуоресцентный белок медузы, Чандрасекар и его команда смогли отследить миграцию нейронов.
"Этот подход широко используется для визуализации группы ячеек," Чандрасекар сказал. "В нашем исследовании скопления зеленых клеток светились и указывали, где в мозгу располагались мотонейроны. Некоторые группы имеют форму сосисок, а другие круглые, но каждый кластер из 50-150 клеток посылает сигналы различным группам мышц челюсти."
Эти двигательные нейроны, которые изучал Чандрасекар, расположены в заднем мозге, который соответствует стволу мозга человека и контролирует движения жабр и челюстей у этих крошечных рыбок. Гены, контролирующие развитие и организацию этих нейронов у рыбок данио, функционально подобны генам у высших позвоночных, включая млекопитающих.
Работа Чандрасекара способствует лучшему пониманию того, как организованы нейронные сети и "проводной" во время разработки. Эти исследования также могут дать представление о врожденных дефектах, таких как расщелина позвоночника, которым страдает 1 из каждых 2000 рождений, по данным Национального института здоровья.
"Одним из отличительных признаков расщелины позвоночника является открытая нервная трубка в спинном мозге," Чандрасекар сказал. "Клетки, закрывающие нервную трубку, на самом деле знают, что слева направо и спереди от спины, точно так же, как нейроны, мигрирующие в назначенные места в заднем мозге рыбок данио. Кроме того, мутации во многих генах, которые приводят к нарушению миграции нейронов, могут привести к дефектам закрытия нервной трубки. Мы ожидаем, что понимание генов и механизмов, контролирующих миграцию нейронов у рыбок данио, прольет свет на механизмы закрытия нервной трубки человека и почему этот процесс идет наперекосяк при расщеплении позвоночника."
Кабинет Чандрасекара, "Структурные и временные потребности функции Wnt / PCP белка Vangl2 для конвергенции и разгибания движений и миграции лицевых брангиомоторных нейронов у рыбок данио" был недавно опубликован в февральском выпуске журнала «Механизмы развития» за 2014 г. Он также опубликовал соответствующее исследование, "Белок PCP Vangl2 регулирует миграцию двигательных нейронов заднего мозга, действуя в клетках пластинки дна и независимо от функции ресничек," в выпуске журнала Developmental Biology за октябрь 2013 г.