stringtranslate.com

Брюшная нервная цепочка

Анатомия насекомого : мозг (#5) изображен в сине-зеленом цвете , а брюшная нервная цепочка (#19) — в темно-синем .
Слева, схема центральной нервной системы Drosophila, включая мозг и брюшную нервную цепочку . Справа, поперечное сечение брюшной нервной цепочки, иллюстрирующее сенсорный вход и двигательный выход. Адаптировано с разрешения. [1]

Брюшная нервная цепочка является основной структурой центральной нервной системы беспозвоночных . Это функциональный эквивалент спинного мозга позвоночных . [2] Брюшная нервная цепочка координирует нервную сигнализацию от мозга к телу и наоборот, интегрируя сенсорный вход и локомоторный выход. [1] Поскольку у членистоногих открытая кровеносная система , обезглавленные насекомые все еще могут ходить, ухаживать за собой и спариваться — иллюстрируя, что схема брюшной нервной цепочки достаточна для выполнения сложных двигательных программ без мозгового входа. [3]

Структура

Брюшная нервная цепочка проходит по вентральной («брюшной», в отличие от задней) плоскости организма. Она состоит из нервной ткани и связана с мозгом.

Нейроны брюшной нервной цепочки физически организованы в нейромеры, которые обрабатывают сигналы для каждого сегмента тела. [4]  Передние нейромеры контролируют передние сегменты тела, такие как передние ноги, а более задние нейромеры контролируют задние сегменты тела, такие как задние ноги. Нейромеры соединены продольно, спереди назад, фиброзными нервными трактами, называемыми связками. Пары полусегментов, соответствующие левой и правой стороне брюшной нервной цепочки, соединены горизонтально фиброзными трактами, называемыми комиссурами. [4] [5]

У небольшого червя Meara stichopi вместо этого имеется пара спинных нервных стволов. [6]

Функция

Как и спинной мозг позвоночных, функция брюшного нервного ствола заключается в интеграции и передаче нервных сигналов. Он содержит восходящие и нисходящие нейроны , которые передают информацию в мозг и из него, двигательные нейроны , которые проецируются в тело и образуют синапсы на мышцах, аксоны от сенсорных нейронов , которые получают информацию от тела и окружающей среды, и интернейроны , которые координируют схему всех этих нейронов. [3] В дополнение к импульсным нейронам , которые передают потенциалы действия , некоторая нейронная информация передается через неимпульсные интернейроны . Эти интернейроны фильтруют, усиливают и интегрируют внутренние и внешние нейронные сигналы для управления и контроля движения и поведения. [7]

Эволюция

Вентральные нервные цепочки обнаружены в некоторых типах билатерий , особенно у нематод , кольчатых червей и членистоногих . Вентральные нервные цепочки хорошо изучены у насекомых , описаны у более чем 300 видов, охватывающих все основные отряды, и обладают замечательным морфологическим разнообразием. Многие насекомые имеют вентральную нервную цепочку, похожую на веревочную лестницу, состоящую из физически разделенных сегментарных ганглиев . Напротив, у Drosophila грудные и брюшные нейромеры смежны, и вся вентральная нервная цепочка считается одним ганглием. [5] Предполагаемая общая предковая структура наблюдается редко; вместо этого вентральные нервные цепочки большинства насекомых демонстрируют обширную модификацию, а также конвергенцию . Модификации включают сдвиги в положениях нейромеров , их слияние для формирования составных ганглиев и, возможно, их разделение для возврата к отдельным ганглиям. [4] У организмов со слитыми нейромерами соединительные ткани все еще присутствуют, но их длина значительно уменьшена. [4]

Разработка

Брюшная нервная цепочка насекомых развивается в соответствии с планом тела, основанным на сегментарном наборе из 30 парных и одного непарного нейробластов . [8] Нейробласт может быть однозначно идентифицирован на основе его положения в массиве, его модели молекулярной экспрессии и набора ранних нейронов, которые он производит. [9] [10] Каждый нейробласт дает начало двум полулиниям: полулинии «A», характеризующейся активной сигнализацией Notch , и полулинии «B», характеризующейся отсутствием активной сигнализации Notch. [11] Исследования на плодовой мушке D. melanogaster показывают, что все нейроны данной полулинии выделяют один и тот же первичный нейротрансмиттер . [12]

Engrailed — это фактор транскрипции , который помогает регулировать ген frazzled , чтобы разделять нейробласты во время эмбрионального развития. Разделение нейробластов необходимо для формирования и развития брюшной нервной цепочки. [13]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Tuthill JC, Wilson RI (октябрь 2016 г.). «Механосенсорика и адаптивный двигательный контроль у насекомых». Current Biology . 26 (20): R1022–R1038. Bibcode : 2016CBio...26R1022T. doi : 10.1016/j.cub.2016.06.070. PMC  5120761. PMID  27780045.
  2. ^ Хикман С., Робертс Л., Кин С., Ларсон А., Эйзенхур Д. (2007). Разнообразие животных (4-е изд.). Нью-Йорк: McGraw Hill. ISBN 978-0-07-252844-2.
  3. ^ ab Venkatasubramanian L, Mann RS (июнь 2019 г.). «Развитие и сборка вентрального нервного ствола взрослой особи дрозофилы». Current Opinion in Neurobiology . 56 : 135–143. doi : 10.1016/j.conb.2019.01.013. PMC 6551290. PMID 30826502  . 
  4. ^ abcd Niven JE, Graham CM, Burrows M (2008). «Разнообразие и эволюция брюшной нервной цепочки насекомых». Annual Review of Entomology . 53 (1): 253–271. doi :10.1146/annurev.ento.52.110405.091322. PMID  17803455.
  5. ^ ab Court R, Namiki S, Armstrong JD, Börner J, Card G, Costa M и др. (сентябрь 2020 г.). «Систематическая номенклатура вентрального нервного ствола дрозофилы». Neuron . 107 (6): 1071–1079.e2. doi : 10.1016/j.neuron.2020.08.005 . PMC 7611823 . PMID  32931755. 
  6. ↑ Мартин-Дуран Дж.М., Панг К., Борве А., Ле ХС, Фуру А., Кэннон Дж.Т., Джонделиус Ю., Хейнол А. (январь 2018 г.). «Конвергентная эволюция двухсторонних нервных шнуров». Природа . 553 (7686): 45–50. Бибкод :2018Natur.553...45M. дои : 10.1038/nature25030. ПМЦ 5756474 . ПМИД  29236686. 
  7. ^ Агравал С., Дикинсон ЭС., Сустар А., Гурунг П., Шеперд Д., Трумэн ДЖ. В., Тутхилл ДЖ. К. (декабрь 2020 г.). Калабрезе Р. Л., Мардер Э., Фудзивара Т. (ред.). «Центральная обработка проприоцепции ног у дрозофилы». eLife . 9 : e60299. doi : 10.7554/eLife.60299 . PMC 7752136 . PMID  33263281. 
  8. ^ Thomas JB, Bastiani MJ, Bate M, Goodman CS (1984). «От кузнечика до дрозофилы: общий план развития нейронов». Nature . 310 (5974): 203–207. Bibcode :1984Natur.310..203T. doi :10.1038/310203a0. PMID  6462206. S2CID  4321262.
  9. ^ Harris RM, Pfeiffer BD, Rubin GM, Truman JW (июль 2015 г.). «Нейронные полулинии обеспечивают функциональный базовый план для вентральной нервной системы Drosophila». eLife . 4 : e04493. doi : 10.7554/eLife.04493 . PMC 4525104 . PMID  26193122. 
  10. ^ Broadus J, Doe CQ (декабрь 1995 г.). «Эволюция идентичности нейробластов: экспрессия seven-up и prospero выявляет гомологичные и расходящиеся судьбы нейробластов у Drosophila и Schistocerca». Development . 121 (12): 3989–3996. doi :10.1242/dev.121.12.3989. PMID  8575299.
  11. ^ Truman JW, Moats W, Altman J, Marin EC, Williams DW (январь 2010 г.). «Роль сигнализации Notch в установлении полулиний вторичных нейронов у Drosophila melanogaster». Development . 137 (1): 53–61. doi :10.1242/dev.041749. PMC 2796924 . PMID  20023160. 
  12. ^ Lacin H, Chen HM, Long X, Singer RH, Lee T, Truman JW (март 2019 г.). «Нейротрансмиттерная идентичность приобретается ограниченным по линии образом в ЦНС дрозофилы». eLife . 8 : e43701. doi : 10.7554/eLife.43701 . PMC 6504232 . PMID  30912745. 
  13. ^ Joly W, Mugat B, Maschat F (январь 2007 г.). «Engrailed контролирует организацию вентральной нервной цепочки посредством frazzled-регуляции». Developmental Biology . 301 (2): 542–554. doi : 10.1016/j.ydbio.2006.10.019 . PMID  17126316.

Внешние ссылки