stringtranslate.com

Вентральный нервный канатик

Анатомия насекомого : мозг (№5) бирюзово- зеленого цвета , брюшная нервная жила (№19) темно-синего цвета.
Слева: схема центральной нервной системы дрозофилы, включая головной мозг и вентральную нервную цепочку . Справа: поперечное сечение вентрального нервного канатика, иллюстрирующее сенсорный вход и двигательный выход. Адаптировано с разрешения. [1]

Вентральный нервный канатик — основная структура центральной нервной системы беспозвоночных . Это функциональный эквивалент спинного мозга позвоночных . [2] Вентральный нервный канатик координирует передачу нервных сигналов от мозга к телу и наоборот, интегрируя сенсорный вход и локомоторный выход. [1] Поскольку членистоногие имеют открытую систему кровообращения , обезглавленные насекомые все еще могут ходить, ухаживать за ними и спариваться, что свидетельствует о том, что схема вентрального нервного канатика достаточна для выполнения сложных двигательных программ без участия мозга. [3]

Состав

Вентральный нервный канатик проходит по вентральной («брюшной», а не спинной) плоскости организма. Он состоит из нервной ткани и связан с мозгом.

Нейроны вентрального нервного корда физически организованы в нейромеры, которые обрабатывают сигналы для каждого сегмента тела. [4]  Передние нейромеры контролируют передние сегменты тела, такие как передние ноги, а задние нейромеры контролируют задние сегменты тела, такие как задние ноги. Нейромеры соединены продольно, спереди и сзади, волокнистыми нервными путями, называемыми коннективами. Пары полусегментов, соответствующие левой и правой стороне вентрального нервного канатика, соединены горизонтально фиброзными путями, называемыми комиссурами. [4] [5]

У маленького червя Meara stichopi вместо них имеется пара спинных нервных канатиков. [6]

Функция

Как и спинной мозг позвоночных, функция вентрального нервного канатика заключается в интеграции и передаче нервных сигналов. Он содержит восходящие и нисходящие нейроны , которые передают информацию в мозг и обратно, мотонейроны , которые проецируются в тело и образуют синапсы на мышцы, аксоны сенсорных нейронов , которые получают информацию от тела и окружающей среды, и интернейроны , которые координируют схемы всех этих нейронов. . [3] Помимо спайковых нейронов , которые передают потенциалы действия , некоторая нервная информация передается через неспайковые интернейроны . Эти интернейроны фильтруют, усиливают и интегрируют внутренние и внешние нейронные сигналы, направляя и контролируя движения и поведение. [7]

Эволюция

Вентральные нервные тяжи встречаются у некоторых типов двулатерий , особенно у нематод , кольчатых червей и членистоногих . Брюшные нервные тяжи хорошо изучены у насекомых , описаны более чем у 300 видов, охватывающих все основные отряды, и имеют замечательное морфологическое разнообразие. У многих насекомых имеется вентральный нервный канатик, похожий на веревочную лестницу, состоящий из физически разделенных сегментарных ганглиев . Напротив, у дрозофилы грудные и брюшные нейромеры смежны, и весь вентральный нервный канатик считается одним ганглием. [5] Предполагаемая общая предковая структура наблюдается редко; вместо этого вентральные нервные шнуры большинства насекомых демонстрируют обширные модификации, а также конвергенцию . Модификации включают сдвиги положения нейромеров , их слияние с образованием составных ганглиев и, возможно, их разделение с образованием отдельных ганглиев. [4] В организмах со слитыми нейромерами соединительные ткани все еще присутствуют, но их длина значительно уменьшена. [4]

Разработка

Вентральный нервный тяж насекомого развивается по плану тела, основанному на сегментном наборе из 30 парных и одного непарного нейробласта . [8] Нейробласт можно однозначно идентифицировать на основе его положения в массиве, структуры молекулярной экспрессии и набора ранних нейронов, которые он производит. [9] [10] Каждый нейробласт дает начало двум гемилиниям: гемилинии «А», характеризующейся активной передачей сигналов Notch , и гемилинии «В», характеризующейся отсутствием активной передачи сигналов Notch. [11] Исследования на плодовой мухе D. melanogaster показывают, что все нейроны одного полушария выделяют один и тот же первичный нейромедиатор . [12]

Engrailed — это транскрипционный фактор , который помогает регулировать изношенность гена для разделения нейробластов во время эмбрионального развития. Сегрегация нейробластов необходима для формирования и развития вентрального нервного канатика. [13]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab Tuthill JC, Wilson RI (октябрь 2016 г.). «Механоощущения и адаптивное двигательное управление у насекомых». Современная биология . 26 (20): Р1022–Р1038. дои :10.1016/j.cub.2016.06.070. ПМК  5120761 . ПМИД  27780045.
  2. ^ Хикман С., Робертс Л., Кин С., Ларсон А., Эйзенхур Д. (2007). Разнообразие животных (4-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу Хилл. ISBN 978-0-07-252844-2.
  3. ^ аб Венкатасубраманиан Л., Манн Р.С. (июнь 2019 г.). «Развитие и сборка вентрального нервного канатика взрослой дрозофилы». Современное мнение в нейробиологии . 56 : 135–143. дои : 10.1016/j.conb.2019.01.013. ПМК 6551290 . ПМИД  30826502. 
  4. ^ abcd Нивен Дж. Э., Грэм К. М., Берроуз М. (2008). «Разнообразие и эволюция брюшной нервной цепочки насекомых». Ежегодный обзор энтомологии . 53 (1): 253–271. doi :10.1146/annurev.ento.52.110405.091322. ПМИД  17803455.
  5. ^ ab Корт Р., Намики С., Армстронг Дж. Д., Бёрнер Дж., Кард Г., Коста М. и др. (сентябрь 2020 г.). «Систематическая номенклатура брюшного нервного канатика дрозофилы». Нейрон . 107 (6): 1071–1079.e2. дои : 10.1016/j.neuron.2020.08.005 . ПМЦ 7611823 . ПМИД  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 Э.С., Сустар А., Гурунг П., Шепард Д., Трумэн Дж.В., Тутхилл Дж.К. (декабрь 2020 г.). Калабрезе Р.Л., Мардер Э., Фудзивара Т. (ред.). «Центральная обработка проприоцепции ног у дрозофилы». электронная жизнь . 9 : е60299. doi : 10.7554/eLife.60299 . ПМЦ 7752136 . ПМИД  33263281. 
  8. ^ Томас Дж.Б., Бастиани М.Дж., Бэйт М., Гудман CS (1984). «От кузнечика до дрозофилы: общий план развития нейронов». Природа . 310 (5974): 203–207. Бибкод : 1984Natur.310..203T. дои : 10.1038/310203a0. PMID  6462206. S2CID  4321262.
  9. ^ Харрис Р.М., Пфайффер Б.Д., Рубин Г.М., Трумэн Дж.В. (июль 2015 г.). «Полулинии нейронов обеспечивают функциональную основу вентральной нервной системы дрозофилы». электронная жизнь . 4 : e04493. doi : 10.7554/eLife.04493 . ПМЦ 4525104 . ПМИД  26193122. 
  10. ^ Бродус Дж., Доу CQ (декабрь 1995 г.). «Эволюция идентичности нейробластов: экспрессия семь вверх и просперо выявляют гомологичные и расходящиеся судьбы нейробластов у дрозофилы и Schistocerca». Разработка . 121 (12): 3989–3996. дои : 10.1242/dev.121.12.3989. ПМИД  8575299.
  11. ^ Трумэн Дж.В., Моутс В., Альтман Дж., Марин Э.К., Уильямс Д.В. (январь 2010 г.). «Роль передачи сигналов Notch в установлении гемилиний вторичных нейронов у Drosophila melanogaster». Разработка . 137 (1): 53–61. дои : 10.1242/dev.041749. ПМЦ 2796924 . ПМИД  20023160. 
  12. ^ Лацин Х., Чен Х.М., Лонг Икс, Сингер Р.Х., Ли Т., Трумэн Дж.В. (март 2019 г.). «Идентичность нейротрансмиттера приобретается в ЦНС дрозофилы ограниченным по линии родословной». электронная жизнь . 8 : е43701. doi : 10.7554/eLife.43701 . ПМК 6504232 . ПМИД  30912745. 
  13. ^ Джоли В., Мугат Б., Масчат Ф. (январь 2007 г.). «Engrailed контролирует организацию вентрального нервного канатика посредством изношенной регуляции». Биология развития . 301 (2): 542–554. дои : 10.1016/j.ydbio.2006.10.019 . ПМИД  17126316.

Внешние ссылки