成体オス Drosophila 神経索の完全な系統的注釈により、機能的組織の原則が明らかになった

Kernekoncepter

神経系は神経細胞間の synaptic 接続によるアンサンブルとして機能し、神経系の機能理解には連結体の広範な知識が必要である。本研究では、歩行や飛行が可能な動物初の完全な果実蠅神経索連結体を取得し、その生物学的意義を理解するために、ほぼすべての神経細胞を系統的に分類・命名し、実験文献とリンクさせた。

Resumé

本研究では、神経索の構成要素を階層的に粗く注釈し、同側および異側の類似神経細胞をグループ化し、感覚神経細胞、内在性神経細胞、上行性神経細胞、非運動性遠心性神経細胞について系統的な細胞タイプを定義した。神経幹細胞によって生み出される関連する神経集団であるヘミラインエージは、神経索の各セグメントにわたって繰り返されており、同一ヘミラインエージの神経細胞は一般に同じ神経伝達物質を発現するが、より早期に生まれた神経細胞は別の神経伝達物質を発現することが確認された。内在性、上行性、非運動性遠心性神経細胞の35%以上をセグメント間で照合し、系統的な運動神経細胞およびセンサー神経細胞の型分けに不可欠な連続セットを定義した。5000以上のセンサー神経細胞に感覚様式を割り当て、接続性によってクラスター化し、末梢の地形学に対応すると考えられる層状の組織と系列同型の細胞タイプを特定した。最後に、完全な腹部神経索連結体に基づくプログラムによる解析に基づいて、特定のセンサー回路の例を示した。これらの注釈は、神経索への下行性入力と運動出力の分析に不可欠であり、それらは第3の関連論文で説明されている。これらの注釈は、neuprint.janelia.orgおよびclio.janelia.orgのWebアプリケーションで公開されており、また本論文で説明する専用ツールを通じて連結体のプログラムによる分析の基礎ともなっている。

Statistik

成体オス Drosophila 神経索には約15,800個の中枢神経細胞と6,500個のセンサー神経細胞が含まれている。
中枢神経細胞の内訳は、下行性神経細胞1,328個、感覚神経細胞5,927個、上行性感覚神経細胞535個、内在性神経細胞13,060個、上行性神経細胞1,865個、遠心性神経細胞93個、上行性遠心性神経細胞8個、運動神経細胞737個である。
中枢神経細胞の大部分(83%)は神経索に限局した内在性神経細胞であり、感覚-運動処理のための局所回路を定義している。

Citater

"神経系は神経細胞間の synaptic 接続によるアンサンブルとして機能し、神経系の機能理解には連結体の広範な知識が必要である。"
"本研究では、歩行や飛行が可能な動物初の完全な果実蠅神経索連結体を取得し、その生物学的意義を理解するために、ほぼすべての神経細胞を系統的に分類・命名し、実験文献とリンクさせた。"
"同一ヘミラインエージの神経細胞は一般に同じ神経伝達物質を発現するが、より早期に生まれた神経細胞は別の神経伝達物質を発現することが確認された。"

Vigtigste indsigter udtrukket fra

Systematic annotation of a complete adult male Drosophila nerve cord connectome reveals principles of functional organisation

by Marin,E. C.,... kl. www.biorxiv.org 06-06-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.06.05.543407v2

Dybere Forespørgsler

神経索の系統的注釈は、どのようにして神経回路の機能理解に役立つか?

神経索の系統的注釈は、神経回路の構造と機能の関係を明らかにするために重要な役割を果たします。まず、神経索の系統的注釈によって、個々のニューロンを特定のグループや系統に分類することが可能となります。これにより、特定の神経回路や機能ユニットを特定し、その機能や相互作用を理解する上での基盤が提供されます。さらに、系統的なアプローチによって、神経索内の情報伝達パターンや情報フローを明らかにすることができます。特定の系統やグループが特定の機能を担当しているかどうかを特定することで、神経回路の機能的な組織を理解する手助けとなります。このように、神経索の系統的注釈は、神経回路の機能理解において重要な役割を果たします。

神経索の発生と機能の関係について、さらに検討すべき点はどのようなことが考えられるか?

神経索の発生と機能の関係について、さらに検討すべき点として以下の点が考えられます。

神経索の発生パターンと機能の関連性：神経索内のニューロンがどのようにして発生し、特定の系統やグループに分化するのかを詳しく調査することで、その機能的な役割や相互作用についての理解を深めることができます。
神経索内の情報伝達パターン：神経索内のニューロンがどのようにして情報を受け取り、処理し、送信するのかを詳細に調査することで、神経回路の情報処理メカニズムについての洞察を得ることができます。
神経索の発生と機能の進化：神経索の発生過程や機能が進化の過程でどのように変化してきたのかを比較することで、神経回路の進化的な側面について理解を深めることができます。

これらの点をさらに詳しく検討することで、神経索の発生と機能の関係についてより包括的な理解を深めることが可能となります。

神経索の構造と情報処理の関係を、他の動物種との比較から明らかにすることはできないか?

神経索の構造と情報処理の関係を他の動物種と比較することは、神経回路の進化や機能の理解において重要な示唆を与える可能性があります。他の動物種との比較を通じて、神経索の構造や情報処理の特徴がどのように異なるのか、共通点や相違点があるのかを明らかにすることができます。例えば、神経索の特定の部位やニューロンの配置が異なる動物種を比較することで、その部位やニューロンが担当する機能や役割についての理解を深めることができます。
さらに、他の動物種との比較を通じて、神経索の進化的な変化や適応についても洞察を得ることができます。異なる動物種における神経索の構造や機能の比較を通じて、神経回路の進化や多様性についての理解を深めることができるでしょう。そのため、他の動物種との比較を通じて、神経索の構造と情報処理の関係について新たな知見を得ることが可能です。