Вентральный нервный канатик
Вентральный нервный канатик — основная структура беспозвоночных центральной нервной системы . Это функциональный эквивалент позвоночных спинного мозга . [2] Вентральный нервный шнур координирует передачу нервных сигналов от мозга к телу и наоборот, объединяя сенсорный вход и локомоторный выход. [1] Поскольку у членистоногих открытая система кровообращения , обезглавленные насекомые все равно 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]
Структура [ править ]
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 конечности, 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 [ править ]
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 [ править ]
Вентральные нервные тяжи встречаются у некоторых типов двулатерий и , особенно у , кольчатых червей членистоногих нематод . 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] У организмов со сросшимися нейромерами соединительные ткани все еще присутствуют, но их длина значительно уменьшена. [4]
Развитие [ править ]
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, его 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 мушке D. melanogaster показывают, что все нейроны одного полушария выделяют один и тот же первичный нейромедиатор . [12]
Engrailed — это транскрипционный фактор гена , который помогает регулировать изношенность для разделения нейробластов во время эмбрионального развития. Сегрегация нейробластов необходима для формирования и развития вентрального нервного канатика. [13]
См. также [ править ]
- Спинной нервный канатик у хордовых
- Надпищеводный ганглий , «мозг» членистоногих.
- Нервная сеть у книдарий и иглокожих типов
- Полухордовые , у которых есть как дорсальные, так и вентральные нервные шнуры.
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Тутилл Дж. К., Уилсон Р. И. (октябрь 2016 г.). «Механоощущения и адаптивное двигательное управление у насекомых» . Современная биология . 26 (20): Р1022–Р1038. Бибкод : 2016CBio...26R1022T . дои : 10.1016/j.cub.2016.06.070 . ПМК 5120761 . ПМИД 27780045 .
- ^ 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 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Венкатасубраманиан Л., Манн Р.С. (июнь 2019 г.). «Развитие и сборка брюшной нервной цепочки взрослой особи дрозофилы» . Современное мнение в нейробиологии . 56 : 135–143. дои : 10.1016/j.conb.2019.01.013 . ПМК 6551290 . ПМИД 30826502 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Нивен Дж. Э., Грэм С. М., Берроуз М. (2008). «Разнообразие и эволюция брюшной нервной цепочки насекомых». Ежегодный обзор энтомологии . 53 (1): 253–271. дои : 10.1146/annurev.ento.52.110405.091322 . ПМИД 17803455 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Корт Р., Намики С., Армстронг Дж.Д., Бёрнер Дж., Кард Дж., 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 .
- ^ Мартин-Дуран Х.М., Панг К., Борве А., Ле ХС, Фуру А., Кэннон Дж.Т., Йонделиус 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 .
- ^ 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 .
- ^ Томас Дж.Б., Бастиани М.Дж., Бэйт М., Гудман К.С. (1984). «От кузнечика до дрозофилы: общий план развития нейронов». Природа . 310 (5974): 203–207. Бибкод : 1984Natur.310..203T . дои : 10.1038/310203a0 . ПМИД 6462206 . S2CID 4321262 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Джоли В., Мугат Б., Машат 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 .