Исследователи из Университета Йель и Университета Коннектикута раскрыли важные сведения о том, как мозг животных обрабатывает сенсорную информацию и принимает решения. Опубликованное в журнале Cell, исследование подчеркивает критическую роль электрических синапсов в фильтрации сенсорных данных, позволяя животным делать контекстно уместные выборы.
Исследование сосредоточено на нематоде C. elegans, которая служит мощной моделью для понимания нейронных механизмов принятия решений. Черви демонстрируют поведение, показывающее их способность навигировать по температурным градиентам, используя две стратегии: миграцию градиента к предпочтительным температурам и изотермическое отслеживание, когда они находятся рядом с желаемым диапазоном.
Ученые обнаружили, что специфический тип соединения, известный как электрические синапсы, играет ключевую роль в этом процессе. Эти синапсы, опосредованные белком INX-1, соединяют нейроны AIY, отвечающие за локомоторные решения. Даниэль Колон-Рамос, профессор в Йеле, отметил: "Изменение этого электрического соединения в одной паре клеток может изменить то, что животное решает делать". Это предполагает, что электрические синапсы не просто передают сигналы, но также действуют как сложные фильтры.
В нормальных условиях эти синапсы помогают червям игнорировать незначительные колебания температуры, позволяя им сосредоточиться на значительных изменениях в их окружении. Однако, когда INX-1 отсутствует, черви становятся гиперчувствительными к небольшим температурным колебаниям, что приводит к неправильной навигации.
Колон-Рамос сравнил это с птицей, неправильно вытягивающей ноги во время полета, что может помешать ее способности эффективно приземляться. Последствия этого исследования выходят за пределы C. elegans, так как электрические синапсы распространены в нервных системах многих животных, включая людей.
Колон-Рамос подчеркнул более широкую значимость, заявив: "Ученые смогут использовать эту информацию, чтобы изучить, как отношения в отдельных нейронах могут изменить то, как животное воспринимает свою среду и реагирует на нее". Это понимание может улучшить знания о сенсорной обработке и принятии решений в различных видах.
Кроме того, результаты исследования могут информировать о применениях в таких областях, как нейробиология и искусственный интеллект, где понимание сенсорной фильтрации и процессов принятия решений может привести к технологическим достижениям и стратегиям лечения.
В исследовательскую группу вошли соавторы Agustin Almoril-Porras и Ana Calvo, а также несколько исследователей из Йеля и Университета Коннектикута. Проект получил поддержку от Национальных институтов здравоохранения, Национального научного фонда и премии ученого Института медицины Ховарда Хьюза.