Исследователи раскрывают эволюционное происхождение аппетита, изучая простую нервную систему гидры

Важные новости

Исследователи раскрывают эволюционное происхождение аппетита изучая простую нервную систему гидры

Исследователи CRC 1182 обнаружили, что у гидры есть две специфические, косвенно связанные популяции нервов (синего и желтого цвета), активность которых меняется в зависимости от чувства сытости. Фото: доктор Кристоф Гиз

В ходе эволюции живые организмы постепенно развили более сложную нервную систему, чтобы координировать все более сложные сенсорные, двигательные и когнитивные функции и контролировать связанное с ними поведение.

Недавно различные исследовательские проекты показали, что даже простые существа с диффузной нервной системой могут демонстрировать сложное поведение нейронов, например, обработку зрительных сигналов или так называемое ассоциированное обучение.

Исследователи из группы клеточной биологии и биологии развития Института зоологии Кильского университета изучают один такой простой многоклеточный организм, пресноводный полип гидра.

В предыдущих исследованиях исследовательская группа из Центра совместных исследований (CRC) ) 1182 «Происхождение и функции метаорганизмов» под руководством профессора Томаса Боша обнаружили связи между пищевым поведением гидры и участвующими в ней нейронами.

Исследователи идентифицировали определенные популяции нервов пресноводного полипа, которые, среди прочего, контролируют открывание рта животных. В последующем исследовании они заметили, что накормленные животные по-разному реагировали на пищевые стимулы, а также демонстрировали снижение двигательной активности после кормления по сравнению с голодавшими особями.

На следующем этапе исследователи хотят выяснить, как животные интегрируют сложное метаболическое состояние, такое как сытость, и соответственно меняют свое поведение. В своем исследовании исследовательская группа смогла доказать, что нервная система гидры действительно может «измерять» внутреннее метаболическое состояние.

Они выяснили, что у Гидры есть две специфические и косвенно связанные популяции нервов, активность которых меняется в зависимости от чувства сытости. Подобно гораздо более сложным организмам позвоночных, одна популяция нервов отвечает за пищеварение, а другая — за интеграцию чувства насыщения и изменения в поведении.

В совокупности эти данные могут указывать на ранние стадии централизованной нервной системы. система. Исследовательская группа CRC 1182, которая также работает в Совместном исследовательском центре 1461 «Нейротроника», опубликовала свои новые результаты в журнале Cell Reports..

Чувство сытости у гидры влияет на кормление и связанное с ним поведение

Сначала исследователи исследовали прямое влияние приема пищи на пищевое поведение гидры. Животные, которых кормили натуральной пищей, демонстрировали ограниченную реакцию на пищевые раздражители в течение восьми часов после этого и открывали рот значительно медленнее или вообще не открывали.

В дополнительных экспериментах исследовательская группа наблюдала дальнейшие изменения в поведении, которые были косвенно связаны с приемом пищи. «Например, после кормления животные показали значительно меньшее влечение к световым раздражителям и столь же сильное подавление естественных моделей движений.

«Одна из возможностей заключается в том, что гидра движется к свету в поисках пищи, выполняя передвижение, напоминающее кувырок. Следовательно, чувство сытости подавляет эти поведенческие модели, поскольку накормленным животным временно не приходится искать пищу», — говорит доктор Кристоф. Гиз, научный сотрудник исследовательской группы клеточной биологии и биологии развития.

Исследователи раскрывают эволюционное происхождение аппетита, изучая простую нервную систему гидры

Фото: Cell Reports (2024). DOI: 10.1016/j.celrep.2024.114210

Активность нервных клеток зависит от внутреннего метаболического состояния

На следующем этапе исследователи из Киля исследовали вопрос о том, как работает нейронный контроль этих обширных поведенческих паттернов и можно ли обнаружить «ощущение» метаболического состояния в активности определенных нервных клеток.

«Конкретная популяция нервов во внешнем слое ткани демонстрирует повышенную частоту во время кормления, независимо от того, есть ли еще пища в полости тела или нет. Эта активность снова снижается со временем, пока животное снова не вернется к нормальному пищевому поведению», — говорит Гиз. .

Активность другой популяции нервов во внутреннем слое тканей животных определяется наличием или отсутствием пищи в пищеварительном тракте животного. Их активация, по-видимому, зависит от механической стимуляции компонентами пищи.

Исследователи провели дальнейшие функциональные эксперименты, чтобы изучить связь между активностью этих двух популяций нервов в так называемой энтодерме и эктодерме и животных. поведение в зависимости от их сытости.

Когда они экспериментально удалили нейроны в эктодерме, животные потеряли способность передвигаться и ориентироваться на свет. С другой стороны, энтодермальные нервные клетки напрямую связаны с приемом и выведением пищи.

«Таким образом, мы могли бы сделать вывод, что эктодермальная популяция в основном отвечает за передвижение и интеграцию стимулов», — говорит Гиз. «Продемонстрировав эту субфункционализацию нейронов в простой системе, мы смогли показать, что определенные популяции нервов у гидры уже могут выполнять центральные функции, аналогичные функциям в более сложных нервных системах».

Задействованные популяции нервов при пищевом поведении высвобождаются ингибирующие нейропептиды

Наконец, исследовательская группа исследовала, вырабатываются ли в разной степени определенные пептиды или нейротрансмиттеры, связанные с пищевым поведением, у голодных и сытых гидр.

«Мы обнаружили, что активность определенного нейропептида значительно снижается у сытых животных. Уже было известно, что этот нейромедиатор также участвует в контроле кувыркательного движения животных, сокращениях и регулировании насыщения у других книдарий», — говорит Гиз.

Возможно, этот пептид, который вырабатывается только популяциями нервов, участвующих в пищевом поведении, играет важную роль в регуляции аппетита у гидры, возможно, играя роль в непрямой связи между внутренним и внешним нервом. населения.

В целом, исследователи из CRC 1182, таким образом, смогли проследить нейрональную регуляцию насыщения у гидры, главным образом, до двух популяций нервов и их влияние на целый спектр поведенческих моделей, связанных с питанием.

«Это доказывает, что очень простая система, такая как диффузная нервная сеть пресноводного полипа, уже способна воспринимать такие сложные вещи, как внутреннее метаболическое состояние, и соответствующим образом регулировать соответствующее поведение.

«Основываясь на этих наблюдениях, мы будем сможете больше узнать о том, как эта модуляция работает у более сложных организмов, и таким образом постепенно узнать больше об эволюционном происхождении чувства голода и его дальнейшем развитии», — говорит руководитель исследовательской группы профессор Томас Бош.

Дополнительная информация: Кристоф Гиз и др., Сытость контролирует поведение гидры посредством взаимодействия популяций нейронов преэнтеральной и центральной нервной системы, Cell Reports. (2024 г.) DOI: 10.1016/j.celrep.2024.114210

Информация журнала: Отчеты ячеек

Предоставлено Кильским университетом <. /п>

Новости сегодня

Последние новости