Lokomotoriska nätverk i zebrafisk – från krets till beteende 

År: 2017 // Projektledare: Henrik Boije // Anslagsförvaltare: Uppsala universitet // Område: Medicin // Belopp: 8 000 000 kr

Henrik Boije vill förstå hur ryggmärgens nervcellkretsar är organiserade för att kunna växla mellan olika former av rörelsemönster, till exempel smyga, gå och springa. Därför studerar han en särskild grupp av nervceller, Dmrt3-neuronen, och har som modellsystem valt zebrafisk. På sikt kan forskningen bidra till att förstå vilken roll nedbrytning av nervkretsar har i traumatiska skador och degenerativa sjukdomar.

Att förstå hur nervsystemet bildas och fungerar är en komplex uppgift, men studier av mindre, väl definierade, nervcellskretsar kan ge insikt om grundläggande frågor rörande kopplingar och signalering. Syftet med detta projekt är att förstå hur rörelsekoordination (lokomotion) organiseras i ryggradsdjur. Det motoriska nätverket i ryggmärgen är som en metronom som genererar rytmiska signaler till musklerna och koordinerar höger/vänster-alternering vid förflyttning. Kopplingen mellan signalering i kretsen och rörelser tillåter studier som korrelerar cellers aktivitet till beteende. Förlust av Dmrt3-interneuroner resulterar i störd rytm hos hästar och möss. Tekniska framsteg har gjort zebrafisk till en unik modell där dessa cellers bildning, integrering i nätverket samt funktion kan studeras in vivo.

Dmrt3 uttrycks i ryggmärgen hos zebrafisk och preliminära data indikerar att mutanter har motoriska defekter. Genom att kombinera optogenetik och kalciumindikatorer med beteendeanalys kan vi få en bild av hur Dmrt3-cellerna signalerar, hur detta påverkar cellerna i omgivningen samt observera den resulterande effekten på djurets rörelsemönster. En hypotes är att Dmrt3-cellerna fungerar som en växellåda under acceleration.

Projektets mål är att koppla samman hur en krets bildas med hur den fungerar, både på cellulär nivå och på organismnivå. Detaljerad kunskap om nervcellskretsar är nödvändig för att bättre förstå vilken roll nedbrytning av dessa kan ha i traumatiska skador och degenerativa sjukdomar.