ระบบนำทาง

การค้นพบนี้รายงานเมื่อวันที่ 28 เมษายนในวารสารNeuronเผยให้เห็นว่าโปรตีนที่เป็นของตระกูล "semaphorin" ของการชี้นำมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการฉายภาพของเซลล์ประสาทในจุดที่พวกมันต้องการ ไม่เพียงแต่ในระยะทางไกลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเดินสายระยะสั้นด้วย ของพื้นที่เล็กๆ ที่เต็มไปด้วยวงจรที่ซับซ้อน เช่น ระบบประสาทส่วนกลางของแมลงวันผลไม้ เนื่องจากการส่งสัญญาณที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตและการบังคับทิศทางของกระบวนการของเซลล์ประสาทมีความสำคัญต่อการซ่อมแซมและการสร้างเซลล์ประสาทที่เสียหายหรือเป็นโรคขึ้นมาใหม่ งานวิจัยนี้ชี้ให้เห็นว่าความเข้าใจที่ละเอียดยิ่งขึ้นเกี่ยวกับวิธีการทำงานของโปรตีนเซมาโฟรินสามารถนำไปสู่กลยุทธ์การรักษาได้ ตามที่ Alex Kolodkin, Ph.D. . ศาสตราจารย์ในแผนกประสาทวิทยาศาสตร์ที่ Johns Hopkins และนักวิจัยของ Howard Hughes Medical Institute ด้วยการใช้แมลงวันตัวอ่อน แมลงพื้นเมือง (ปกติ) บางชนิดและตัวอื่น ๆ ดัดแปลงพันธุกรรมจนขาดสมาชิกของตระกูลยีน semaphorin หรือตัวรับที่จับกับ semaphorin และส่งสัญญาณภายในเซลล์ประสาทที่ตอบสนอง ทีมงานติดฉลากเซลล์ประสาทบางประเภทแล้วสังเกตพวกมันในระดับสูง ความละเอียดโดยใช้กลยุทธ์ต่าง ๆ ของกล้องจุลทรรศน์เพื่อเปรียบเทียบเส้นโครงของแอกซอน ในแมลงวันที่กำลังพัฒนาตามธรรมชาติ ระบบนำทาง ทีมงานได้เห็นว่าเซมาโฟริน (semaphorins) ที่เกี่ยวข้องบางชนิด ซึ่งเป็นโปรตีนที่เซลล์ประสาทหลั่งออกมาในพื้นที่ภายในเซลล์ ทำงานผ่านการจับตัวรับเพล็กซ์ซินได้อย่างไร ประการแรก คู่เซมาโฟริน-เพล็กซ์ซินจะดึงดูดเซลล์ประสาทที่ขยายออกมาในระบบประสาทส่วนกลางของแมลงตัวอ่อนที่ประกอบกันเป็นชุดของการฉายภาพเป้าหมาย จากนั้นเซมาโฟรินที่เกี่ยวข้องซึ่งจับกับตัวรับเพล็กซ์ซินตัวเดียวกันนั้นจะขับไล่เซลล์ประสาทเดียวกันนี้เพื่อให้วางตำแหน่งได้อย่างถูกต้องในระบบประสาทส่วนกลาง สุดท้าย ปฏิสัมพันธ์ของเซมาโฟริน/เพล็กซินที่น่าดึงดูดทำให้มั่นใจได้ถึงการสร้างการเชื่อมต่อที่แม่นยำระหว่างแอกซอนของระบบประสาทส่วนกลางเหล่านี้และเซลล์ประสาทรับความรู้สึกที่ถ่ายทอดข้อความเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมภายนอกโดยขยายแอกซอนของพวกมันเข้าไปในระบบประสาทส่วนกลางจากส่วนปลายและติดต่อกับทางเดินของระบบประสาทส่วนกลางที่ประกอบกัน เพื่อตรวจสอบว่าการไม่มีเซมาโฟรินในแมลงวันมีผลทางพฤติกรรมหรือไม่ ทีมงานได้ร่วมมือกับนักวิจัยที่ห้องปฏิบัติการ Janelia Farm ของสถาบัน Howard Hughes Medical Institute และใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์เฉพาะเพื่อติดตามการเคลื่อนไหวของตัวอ่อนแมลงวันหลายร้อยตัวที่คลานบนจานเล็กๆ จานนี้ตั้งอยู่บนลำโพงขนาดใหญ่ที่สั่นเป็นจังหวะของเสียง เพื่อให้ทีมเปรียบเทียบการเคลื่อนไหวของตัวอ่อนปกติกับสัตว์กลายพันธุ์ที่ขาดเซมาโฟริน ซอฟต์แวร์ "ติดตาม" จะวัดความแตกต่างของพฤติกรรมการหาอาหารตามปกติ (ส่วนใหญ่คลานตรงและเลี้ยวเป็นบางครั้ง) เมื่อเปิดเสียง ตัวอ่อนที่มีเซมาฟอร์ริน/เพล็กซ์ซินที่ไม่บุบสลายจะตอบสนองต่อการกระตุ้นด้วยเสียงโดยการหยุด หดตัว และหันศีรษะจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง semaphorin กลายพันธุ์ไม่ตอบสนองต่อสิ่งเร้าเดียวกัน นักวิจัยทำการทดลองซ้ำอีกครั้งโดยใช้ตัวอ่อนกลายพันธุ์ที่ขาดโปรตีนที่เซมาโฟรินจับ - ตัวรับเพล็กซิน และตัวอ่อนเหล่านี้ก็ไม่แสดงปฏิกิริยาต่อการสั่นสะเทือนของเสียง