Новости и мнения

«Волнистость» защищает нервы при растяжении китов

Благодаря двум слоям нейрональной спирали рты у равных китов могут растягиваться более чем вдвое.

When a fin whale opens its mouth to feed on krill, the behemoth takes in more water than food—sometimes even more water than the volume of its entire body. Когда плавник открывает рот, чтобы питаться крилем, бегемот больше воды, чем пищи – иногда даже больше воды, чем объем всего его тела. Чтобы приспособиться к такому расширению, у китообразного в нижней части рта есть мешочек, который быстро расширяется.

«Мешочек растягивается, и все, что в нем находится – вся проводка, сантехника и нервы – должно выдерживать увеличение длины», – говорит Марго Лилли , научный сотрудник Университета Британской Колумбии. Но неясно, как нервная ткань могла переносить глотание кита без травм.

В исследовании, опубликованном 16 февраля в журнале Current Biology , Лилли и его коллеги обнаружили, что эти китовые нервы растягиваются, не нанося непоправимого ущерба из-за двух уровней «волнистости» – по существу, кривых переключения – внутри их волокон. Основной уровень волнистости, который ранее наблюдался в нервах млекопитающих, эффективно скручивает весь нервный кабель, называемый сердцевиной, так что имеется достаточная слабость. Второй уровень волнистости более тонкий. Внутри сердцевины есть пучки нервных волокон, называемые пучками, которые содержат дополнительные изгибы, позволяющие сердцевине откатываться в плотные пучки, не вызывая повреждений.

«Это элегантное и технически впечатляющее исследование представляет собой особенно яркий пример того факта, что нервы, такие как более типичные ортопедические ткани, такие как связки, сухожилия и мышцы, испытывают значительные механические нагрузки во время движения», – сказал Самир Шах , нервно-мышечный биоинженер в университете. Калифорния, Сан-Диего, который не принимал участия в исследовании. «Это важно в нашем понимании того, как и почему нервы устроены так, как они есть».

Команда Лилли собрала семь образцов Balaenoptera physalus с коммерческой китобойной станции в Исландии. По словам Лилли, при разрезании образцов специализированных китовых нервов во время первоначального анализа она была поражена странной формой ядра. Слабые нервы, казалось, были свернуты настолько плотно, что даже сам по себе эффект отскока мог нанести ущерб. «Это все равно что пытаться согнуть лапшу в бассейне», сказала Лилли. «Когда мы разрезали [эти китовые нервы], вы могли видеть очень много волнений», – сказала Лилли. «Именно тогда я понял, что мы думаем об одном уровне волнистости, о том, какой будет у любого млекопитающего. Итак, мы пошли к сканеру микро-КТ ».

Используя машину, версию сканера нормальной компьютерной томографии с более высоким разрешением и более длинной экспозицией, Лилли и коллеги исследовали семь образцов этих нервов и обнаружили, что нервное ядро ​​имеет тенденцию свернуться в форме «извилистой реки», как Лилли положить его, или синусоидальной кривой. «Как и ожидалось, мы увидели, что ядро ​​было волнистым, что позволяет нервам становиться длиннее», – сказала Лилли. «Но затем внутри неожиданно мы увидели второй уровень волнистости – внутри сердцевины пучок пучков тоже был волнистым». Они пришли к выводу, что первый слой волнистости позволяет нерву растягиваться для кормления, а второй слой позволяет нерв, чтобы потом отскочить плотно.

«Вот почему существует второй уровень волнистости», – сказала Лилли. «Не для борьбы со стрессом, когда они самые длинные, а для борьбы с ним, когда они самые короткие».

«Нейроны подвергаются воздействию различных механических сил», – сказал Дэниел Сутер , нейробиолог из Университета Пердью, который не принимал участия в исследовании. «Это исследование дало новое понимание того, как нервная система анатомически адаптировалась у этих огромных животных, чтобы предотвратить травму растяжения во время нормального пищевого поведения».

Лили повторила идею Ша, что ее работа может пролить свет на развитие нервов. «Поскольку это действительно крайний случай, теперь мы можем задавать вопросы о нервах, о которых раньше не думали», – сказала Лилли. «В последние годы был большой интерес к тому, как нервы растут и реагируют на стресс. Это не то, что мы можем выяснить из этого исследования, но, по крайней мере, теперь мы знаем, какие вопросы задавать ».

Джеймс Филлипс , инженер по тканям из Университетского колледжа Лондона, который не принимал участия в исследовании, отметил, что нервы человека также могут быть повреждены, если они растянуты слишком далеко или слишком быстро. «Глубокое изучение китов – это захватывающее понимание нервной биомеханики», – сказал он. «Это может помочь в нашем понимании того, как нервы могут приспосабливаться к экстремальному удлинению, и это может также дать идеи для инженеров ткани, стремящихся изготовить искусственную нервную ткань для использования в регенеративной медицине».

M. Lillie et al., « Два уровня волнистости необходимы для упаковки сильно растяжимых нервов у обычных китов», Current Biology, doi: 10.1016 / j.cub.2017.01.007, 2017.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *