Integracja informacji i kontrolowanie zachowania w mózgu
Celem projektu FISHBRAIN (Neural circuits underlying visually guided behaviour) było zrozumienie, w jaki sposób mózg integruje informacje sensoryczne i wybiera oraz wykonuje odpowiednie działania. Badacze szczególnie interesowali się organizacją i funkcjonowaniem obwodów neuronalnych, które odpowiadają za zachowanie kontrolowane wzrokowo. Jako organizm modelowy wykorzystano danio pręgowanego, co umożliwiło badaczom wizualizację aktywności w obwodach neuronalnych mózgu tego kręgowca, a także manipulowanie tą aktywnością. Już w pierwszym tygodniu życia larwy danio pręgowanego są w stanie podążać za wzorcami ruchu, unikać drapieżników, a także śledzić i chwytać żywą zdobycz. Ponadto ich przezroczysta głowa umożliwia nieinwazyjne obrazowanie całego mózgu w rozdzielczości jednokomórkowej przy wykorzystaniu obrazowania dwufotonowego. Zespół projektu FISHBRAIN przeprowadził analizę ilościową zachowania, wykonał obrazowanie aktywności nerwowej w całym mózgu i zbadał przetwarzanie sensomotoryczne w zidentyfikowanych neuronach. Naukowcy opracowali również narzędzia genetyczne do wyszukiwania określonych typów komórek i manipulowania nimi. Opracowano system do szybkiego śledzenia ruchów gałek ocznych i ogona wielu swobodnie pływających larw danio pręgowanego. Następnie wykorzystano go do scharakteryzowania sposobu przemieszczania się larw i odwzorowania zależności pomiędzy bodźcami wzrokowymi a ruchem larw. Naukowcy testowali również narzędzia genetyczne do rejestracji funkcji nerwowych u danio pręgowanego. Opracowano funkcjonalne mapy aktywności całego mózgu za pomocą obrazowania dwufotonowego i obrazowania warstwy światła u ryb, u których zachodziła ekspresja genetycznie zakodowanych wskaźników wapniowych. Doświadczenia umożliwiły zmapowanie struktury funkcjonalnej mózgu danio pręgowanego, co ujawniło zestawy neuronów, które tworzą kompletne obwody behawioralne u kręgowców. Projekt FISHBRAIN zapewnił zatem podstawowe ramy, na których można oprzeć dalsze badania rozwoju nerwowego, mutacji genetycznych i modeli chorób.
Słowa kluczowe
Obwody neuronalne, FISH BRAIN, zachowanie kontrolowane wzrokowo, danio pręgowany, obrazowanie dwufotonowe, szybkie śledzenie, obrazowanie warstwy światła, wskaźniki wapniowe
