ความสำเร็จในการทำแผนที่โครงข่ายประสาทที่สมบูรณ์ของหนอนตัวผู้และตัวเมียเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญต่อการทำความเข้าใจการทำงานของระบบประสาท
ระบบประสาทของเราเป็นการเชื่อมต่อที่ซับซ้อนของเส้นประสาทและเซลล์พิเศษที่เรียกว่า เซลล์ประสาท ซึ่งส่งสัญญาณไปยังส่วนต่างๆ ของร่างกาย มนุษย์ สมอง มีเซลล์ประสาทหลายพันล้านเซลล์ที่สื่อสารผ่านเครือข่ายการเชื่อมต่อแบบซินแนปติกขนาดใหญ่ การทำความเข้าใจ 'การเดินสายไฟฟ้า' ของการเชื่อมต่อในระบบประสาทเป็นสิ่งสำคัญในการทำความเข้าใจการส่งมอบหน้าที่เชื่อมโยงกันและการจำลองพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิต
ในการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 3 กรกฎาคมใน ธรรมชาตินักวิจัยได้อธิบายแผนภาพการเชื่อมต่อที่สมบูรณ์ครั้งแรกของระบบประสาทของสัตว์ทั้งสองเพศ – ไส้เดือนฝอย C. elegans. พยาธิตัวกลมตัวเต็มวัยขนาดจิ๋วยาว 1 มม. นี้มีเซลล์ประมาณ 1000 เซลล์ ดังนั้นระบบประสาทของมันก็ง่ายมากด้วยเซลล์ประสาทเพียง 300-400 เซลล์เท่านั้น C. elegans ถูกนำมาใช้เป็นระบบแบบจำลองทางประสาทวิทยาเนื่องจากมีความคล้ายคลึงกันกับมนุษย์ ถือว่าเป็นแบบจำลองที่ดีในการทำความเข้าใจสมองที่ซับซ้อนของมนุษย์ในที่สุดซึ่งประกอบด้วยเซลล์ประสาทมากกว่า 100 พันล้านเซลล์ การศึกษาก่อนหน้านี้ซึ่งดำเนินการมานานกว่าสามทศวรรษที่ผ่านมา ได้ทำแผนที่การเชื่อมต่อของระบบประสาทในพยาธิตัวกลมตัวเมีย (ไส้เดือนฝอย) C. elegans แม้ว่าจะมีรายละเอียดน้อย
ในการศึกษาปัจจุบัน นักวิจัยวิเคราะห์ที่มีอยู่แล้วและไมโครกราฟอิเล็กตรอนใหม่ของผู้ใหญ่ชายและหญิง พยาธิ และปะติดปะต่อพวกเขาโดยใช้ซอฟต์แวร์พิเศษเพื่อสร้างไดอะแกรมการเดินสายที่สมบูรณ์ของทั้งสองเพศ แผนภาพนี้เหมือนกับ 'แผนที่ประสาท' และถูกเรียกว่า 'คอนเนกโตม' แผนภาพเมทริกซ์ประกอบด้วย (a) การเชื่อมต่อทั้งหมดระหว่างเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ (b) การเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาทกับกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่ออื่น ๆ และ (c) ไซแนปส์ระหว่างเซลล์กล้ามเนื้อของสัตว์ทั้งหมด วิถีไซแนปติกมีความคล้ายคลึงกันมากในเวิร์มตัวผู้และตัวเมีย แม้ว่าจำนวนของไซแนปส์จะแตกต่างกันในด้านความแข็งแรง และด้วยเหตุนี้จึงมีความรับผิดชอบต่อลักษณะเฉพาะของพฤติกรรมเพศชายและเพศหญิงที่จำเพาะเจาะจงในหลายระดับ การทำแผนที่โดยละเอียดตั้งแต่อินพุตทางประสาทสัมผัสไปจนถึงเอาต์พุตของอวัยวะส่วนปลายช่วยสรุปว่าสัตว์เหล่านี้มีปฏิกิริยาอย่างไรต่อสิ่งรอบข้างภายนอกและการเชื่อมต่อของเส้นประสาทที่รับผิดชอบสำหรับพฤติกรรมเฉพาะ
'โครงสร้าง' ของระบบประสาทของหนอนพยาธิเป็นขั้นตอนที่สำคัญในการกำหนดความสัมพันธ์เชิงปริมาณของระบบประสาทภายในสมอง ภูมิภาค และระบบประสาทเพื่อถอดรหัสพฤติกรรมของหนอน พฤติกรรมของสัตว์เหล่านี้สามารถช่วยระบุการเชื่อมต่อของระบบประสาทซึ่งสามารถสะดุดและทำให้เกิดโรคได้ โมเลกุลจำนวนมากในระบบประสาทของพยาธิตัวกลมมีความคล้ายคลึงกับระบบประสาทของมนุษย์ การศึกษานี้สามารถช่วยให้เราเข้าใจความเชื่อมโยงในระบบประสาทของมนุษย์และความสัมพันธ์กับสุขภาพและโรคภัยไข้เจ็บได้ในที่สุด เนื่องจากความผิดปกติทางระบบประสาทและจิตเวชหลายอย่างทราบกันดีอยู่แล้วว่าเกิดจากปัญหาบางอย่างใน 'การเดินสายไฟ' นี้ ความเข้าใจในการเชื่อมต่อจึงสามารถช่วยให้เราพัฒนาวิธีบำบัดโรคทางจิตต่างๆ ได้
***
{คุณสามารถอ่านรายงานการวิจัยต้นฉบับได้โดยคลิกลิงก์ DOI ที่ระบุด้านล่างในรายการแหล่งที่มาที่อ้างอิง}
แหล่งที่มา (s)
1. กุ๊ก, SJ และคณะ 2019. ความเกี่ยวพันของสัตว์ทั้งตัวของทั้งสองเพศ Caenorhabditis elegans ธรรมชาติ. 571 (7763). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1352-7
2. White JG และคณะ พ.ศ. 1986 โครงสร้างระบบประสาทของไส้เดือนฝอย Caenorhabditis elegans Philos Trans R Soc Lond B Biol วิทย์. 314(1165). https://doi.org/10.1098/rstb.1986.0056
