Биологи выяснили, зачем мыши хвост и как он связан с нейродегенеративными заболеваниями

Нейродегенеративные заболевания, в том числе рассеянный склероз и болезнь Паркинсона, протекают по-разному. Они могут проявляться в снижении как двигательных, так и недвигательных функций. Многие современные исследования в области медицины посвящены их ранней диагностике и разнообразным методам лечения. Например, ранее выяснилось, что болезнь Паркинсона можно существенно облегчить с помощью специального антитела, предотвратить — с помощью вакцины от столбняка и повернуть вспять — с помощью высокоинтенсивных интервальных тренировок.

Специалисты из Окинавского института науки и технологий обратили внимание на то, что неврологические эксперименты часто проводятся на мышах из-за их генетического, биологического и поведенческого сходства с человеком, но при этом не до конца ясна роль хвоста, которого у людей нет. Наблюдая за здоровыми мышами, ученые обнаружили, что хвост помогает животным поддерживать равновесие, а значит может влиять на результаты исследований, связанных с нарушением этой функции при нейродегенеративных заболеваниях. Результаты работы опубликовал Journal of Experimental Biology.

По словам авторов статьи, раньше считалось, что хвост выполняет роль пассивного противовеса, то есть его функция близка к наклону тела вперед во время езды на велосипеде по труднопроходимой местности или на крутых поворотах. Однако экспериментальная установка с наклонной платформой, высокоскоростная видеосъемка и математическое моделирование позволили выявить активное участие хвоста в сохранении равновесия.

Оказываясь на наклоненной поверхности, мыши очень быстро поворачивали хвост в сторону, противоположную наклону. Хотя хвост легкий, высокая скорость взмаха (как хлыстом) создавала значительный угловой момент, который не позволял животным упасть. Аналогично хвост помогал мышам балансировать на узких платформах.

«Хотя мыши имеют решающее значение в неврологии из-за сходства с людьми, наше исследование подчеркивает важность учета факторов, которых у людей, может быть, и нет, но от которых зависят исследования влияющих на нас условий», — отметили авторы исследования.

Ученые также разработали новую экспериментальную установку, чтобы точнее оценивать равновесие мышей. Если раньше было принято измерять способность удерживаться на гребне, то теперь, по мнению исследователей, стоит отслеживать расположение тела мыши над ногами. Чтобы улавливать эти нюансы движения, они создали биомеханическую модель, основанную на нейронной сети, которую обучили фиксировать положение разных частей мыши при перемещении по платформе.

Авторы статьи надеются, что, поняв роль хвоста и подняв экспериментальную планку для здоровых мышей, они получат больше возможностей оценивать едва заметные изменения в равновесии, а значит детальнее изучать ранние последствия рассеянного склероза, болезни Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний.

«Мы хотим выявлять и лечить проблемы с равновесием у людей до того, как они станут настолько серьезными, что пациент с трудом сможет ходить по прямой. В этом исследовании мы установили такой же стандарт для мышей», — подытожили исследователи.