/nginx/o/2021/03/04/13662113t1h56a3.png)
/nginx/o/2024/09/06/16341020t1h9e70.jpg)
Puuviljakärbsed, kes kõnnivad miniatuursetel jooksulintidel, aitavad teadlastel paremini mõista, kuidas närvisüsteem võimaldab loomadel liikuda ettearvamatus ja kompleksses maailmas.
Teadlased meisterdasid valmis kärbeste trenažööri – kellele ja milleks see?
Uuring avaldati äsja ajakirjas Current Biology. Artikli autorid, sealhulgas Brandon G. Pratt, kes on hiljuti lõpetanud doktorantuuri Washingtoni ülikooli meditsiinikoolis, kasutasid uurimistööks kärbsemõõdus jooksulinte.
Pratt ja tema kolleegid selgitavad, et kõndivad loomad, sealhulgas putukad ja inimesed, peavad suutma kiiresti reageerida ootamatutele muutustele maapinnal. Kui loom ei suuda neid muutusi tuvastada ja nendega toime tulla, muutub liikumine keeruliseks ja suureneb vigastuste risk kukkumiste tõttu.
Kuidas aga tuvastab närvisüsteem need ootamatud sündmused ja kontrollib keha tasakaalu taastamist liikumise ajal? Sellele küsimusele keskendub John Tuthilli labor Washingtoni ülikooli füsioloogia ja biofüüsika osakonnas, kus Tuthill on dotsent ja Pratt tegi oma doktoritöö.
Tuthilli labor uurib propriotseptsiooni ehk seda, kuidas keha pidevalt tunnetab oma liigutusi ja asendit. Haigused, vigastused ja muud tegurid võivad häirida inimese ja loomade võimet oma keha koordineerida, raskendades igapäevaseid tegevusi, näiteks klaasi haaramist või paari sammu astumist.
Propriotseptsiooni rolli liikumise juhtimisel uurimine on neuroteadlastele suur väljakutse. Eksperimentaalsed propriotseptsiooni häired võivad segada loomade käitumist ja takistada selle rolli täpsemat analüüsi loomulikul liikumisel, nagu kõndimine.
Traditsiooniliselt on jooksulindid aidanud loomadel taastada tahet kõndida pärast närvisüsteemi häireid. Need seadmed on andnud teadmisi kõndimise ja jooksmise närvisüsteemide juhtimisest selgrootutega, nagu prussakad ning selgroogsetega, nagu närilised, kassid ja inimesed.
Kaks erinevat tüüpi jooksulinti – lineaarne ja split-belt – on olnud kasulikud kliinilistes uuringutes, eriti näiteks insuldipatsientide puhul, kus split-belt jooksulindid võimaldavad uurida, kuidas jalgade liikumine kohaneb, kui keha vasak ja parem pool liiguvad erineva kiirusega.
Tuthilli laboris töötati välja miniatuursed versioonid, et uurida puuviljakärbeste liikumist. Puuviljakärbsed on hea mudelsüsteem liikumise närvijuhtimise uurimiseks, kuna nende närvisüsteem on täielikult kaardistatud. Lisaks on olemas geneetilised tööriistad, mis võimaldavad teadlastel täpselt manipuleerida kärbeste närvisüsteemiga.
Labori lineaarne jooksulint sundis kärbseid kõndima, võimaldades samal ajal nende liikumise pikaajalist 3D-jälgimist. Uuriti kärbeste kõndimist eri kiirustel, nii tervete kui ka kahjustatud propriotseptsiooniga kärbestel.
Kärbsed kõndisid jooksulindil hoogsalt, liikudes kiiresti lintkambris ettepoole ja seejärel tagasi. Nende liikumise kiirus kasvas koos lindi kiirusega. Nagu inimestel ja prussakatel, tõusis ka kärbeste kehakõrgus kiiremini kõndides. Teadlased registreerisid kiireima kõndimiskiiruse, mida puuviljakärbeste puhul kunagi on mõõdetud – kuni 50 millimeetrit sekundis.
Split-belt jooksulint ei mõjutanud oluliselt jalgade koordineerimist. Kuid kui kaks linti liikusid erineva kiirusega, kohandasid kärbsed oma keskmiste jalgade sammu pikkust, et kompenseerida keha pöördliikumisi.
Teadlased rõhutasid, et jooksulindid täidavad olulist rolli vabalt kõndimise ja statsionaarsete katsete vahel, võimaldades uurida kärbeste liikumise närvi- ja käitumismehhanisme.
Kärbeste jooksulindisüsteemide tarkvara ja riistvara disain on vabalt kättesaadav ja avatud lähtekoodiga, et aidata teisi teadlasi nende töös.
Allikas: Phys.Org Current Biology