วงจรประสาทสำหรับการเดินอาจมีวิวัฒนาการในปลาโบราณเมื่อ 420 ล้านปีก่อน
ครีบเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นสำหรับการเดิน และนั่นคือสิ่งที่ปลาเหล่านี้ทำ — ต้องขอบคุณการเดินสายที่วิวัฒนาการมายาวนานก่อนที่สัตว์มีกระดูกสันหลังจะเหยียบย่ำบนบก
รองเท้าสเก็ตตัวน้อยใช้ครีบเท้าสองตัวที่ด้านล่างเพื่อเคลื่อนตัวไปตามพื้นมหาสมุทร ด้วยการสลับก้าวซ้าย-ขวาที่ขับเคลื่อนโดยกล้ามเนื้อที่งอและยืดออก การเคลื่อนไหวของปลาเหล่านี้จึงดูเหมือนกับสัตว์บนบกจำนวนมาก
ในตอนนี้ การทดสอบทางพันธุกรรมแสดงให้เห็นว่าเหตุใด: นักสเก็ตตัวน้อยและสัตว์มีกระดูกสันหลังบนบกมีพิมพ์เขียวทางพันธุกรรมแบบเดียวกันสำหรับการพัฒนาเซลล์ประสาทที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนไหวของแขนขา นักวิจัยรายงานออนไลน์ในวันที่ 8 กุมภาพันธ์ในCell งานวิจัยนี้เป็นงานชิ้นแรกที่จะพิจารณาที่มาของวงจรประสาทที่จำเป็นสำหรับการเดิน ผู้เขียนกล่าว
“นี่เป็นประวัติศาสตร์ธรรมชาติที่น่าสนใจอย่างน่าอัศจรรย์” Ted Daeschler นักบรรพชีวินวิทยาสัตว์มีกระดูกสันหลังที่ Academy of Natural Sciences ในฟิลาเดลเฟียกล่าว
Jeremy Dasen นักประสาทวิทยาจากมหาวิทยาลัยนิวยอร์กกล่าวว่า “เซลล์ประสาทที่จำเป็นสำหรับเราในการเดินนั้นมีต้นกำเนิดมาจากปลาโบราณ จากบันทึกฟอสซิล ทีมงานของ Dasen ประมาณการว่าบรรพบุรุษร่วมกันของสัตว์มีกระดูกสันหลังและรองเท้าสเก็ตทั้งหมดมีชีวิตอยู่เมื่อประมาณ 420 ล้านปีก่อน หรืออาจถึงหลายสิบล้านปีก่อนที่สัตว์มีกระดูกสันหลังจะเคลื่อนตัวขึ้นบก ( SN: 1/14/12, p. 12 )
รองเท้าสเก็ตตัวน้อย ( Leucoraja erinacea ) อยู่ในกลุ่มดึกดำบรรพ์ที่มีวิวัฒนาการ รองเท้าสเก็ตไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปมากนักเนื่องจากบรรพบุรุษของพวกเขาแยกตัวออกจากปลาที่พัฒนาเป็นรถแลนด์โรเวอร์ ดังนั้นการค้นหาวงจรประสาทแบบเดียวกันในรองเท้าสเก็ตและสัตว์มีกระดูกสันหลังบนบกจึงเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจ
เส้นทางสู่การค้นพบเริ่มต้นเมื่อ Dasen และผู้เขียนร่วม Heekyung Jung ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ได้ดูวิดีโอ YouTube ของเหล่านักสเก็ตตัวน้อยที่กำลังเดินอยู่
“ฉันรู้สึกงุนงงไปหมด” Dasen กล่าว “ฉันรู้ว่าปลาบางชนิดสามารถเดินได้ แต่ฉันไม่รู้เกี่ยวกับปลาเหล่านี้”
ปลาส่วนใหญ่แหวกว่ายเป็นคลื่นตามลำตัวและหาง แต่รองเท้าสเก็ตตัวเล็กมีสันหลังที่ค่อนข้างตรง ในทางกลับกัน รองเท้าสเก็ตตัวเล็กจะขยับโดยกระพือครีบอกรูปแพนเค้กแล้วเดินด้วย “เท้า” สองครีบที่ซุกอยู่ตามกระดูกเชิงกราน
การวัดการเคลื่อนไหวของรองเท้าสเก็ตตัวเล็ก ๆ พบว่า “คล้ายกันอย่างมาก” กับการเดินสองทาง Jung ซึ่งทำงานขณะอยู่ที่ NYU กล่าว นักวิจัยได้ศึกษาเซลล์ประสาทสั่งการซึ่งมีหน้าที่ควบคุมกล้ามเนื้อเพื่อตรวจสอบว่าความคล้ายคลึงกันเกิดขึ้นได้อย่างไร การเคลื่อนไหวแต่ละประเภทต้องการเซลล์ประสาทสั่งการที่แตกต่างกัน Dasen กล่าว
การสร้างวงจรประสาทนั้นส่วนหนึ่งควบคุมโดยยีน Hoxซึ่งช่วยกำหนดแผนของร่างกายซึ่งแขนขาและกล้ามเนื้อและเส้นประสาทควรไป ตัวอย่างเช่น งูและสัตว์อื่นๆ ที่สูญเสียยีน Hox บางตัวไป จะมีร่างกายที่เคลื่อนไหวในคลื่นลูกคลื่นที่ลื่นและลื่น ซึ่งปลาจำนวนมากใช้ว่ายใต้น้ำ
เมื่อเปรียบเทียบยีน HoxในL. erinaceaและหนู นักวิจัยพบว่าทั้งคู่มียีน Hox6/7และHox10และยีนเหล่านี้มีบทบาทคล้ายกันในทั้งสองอย่าง Hox6/7มีความสำคัญต่อการพัฒนาวงจรประสาทที่ใช้ในการขยับครีบอกของรองเท้าสเก็ตและขาหน้าของหนู Hox10เล่นบทบาทเดียวกันกับครีบเท้าในรองเท้าสเก็ตน้อยและขาหลังในหนู ยีนและวงจรประสาทอื่นๆ สำหรับการควบคุมมอเตอร์ยังได้รับการอนุรักษ์หรือไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างรองเท้าสเก็ตและหนูตัวน้อย ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าทั้งรองเท้าสเก็ตและหนูมีบรรพบุรุษร่วมกันซึ่งมีพันธุกรรมคล้ายคลึงกันในการเคลื่อนไหว
สิ่งที่ควรทราบคือ “สัตว์มีกระดูกสันหลังมีความคล้ายคลึงกันมาก” Daeschler กล่าว “วิวัฒนาการทำงานโดยการซ่อมแซม เราทุกคนใช้สิ่งที่เราสืบทอดมา — วงจรรุ่นปรับปรุงที่เริ่มขึ้นเมื่อ 400 ล้านปีก่อน”
ในการมองแนวคิดนี้ในอีกทางหนึ่ง นักวิจัยได้ตรวจสอบสิ่งที่เกิดขึ้นกับความเสี่ยงของโรคพาร์กินสัน เมื่อผู้คนมีการเชื่อมต่อของเส้นประสาทเวกัสที่อ่อนแอหรือขาดหายไป มีบางครั้งที่แพทย์คิดว่าเส้นประสาทวากัสที่กระตือรือร้นมากเกินไปมีส่วนเกี่ยวข้องกับแผลในกระเพาะอาหาร เริ่มตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1970 ผู้ป่วยจำนวนมากถูกตัดเส้นประสาทเป็นวิธีการทดลองในการรักษา ซึ่งเป็นขั้นตอนที่เรียกว่า vagotomy ในการศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับ vagotomy และพาร์กินสัน นักวิจัยได้ตรวจสอบผู้ป่วย vagotomies มากกว่า 9,000 ราย โดยใช้ข้อมูลจากทะเบียนผู้ป่วยทั่วประเทศในสวีเดน ในกลุ่มคนที่มีเส้นประสาทตัดต่ำ เหนือท้อง ความเสี่ยงที่จะเป็นโรคพาร์กินสันเริ่มลดลง 5 ปีหลังการผ่าตัดในที่สุดก็ถึงความแตกต่างประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับคนที่ไม่เคยทำหมันนักวิจัยรายงานในปี 2560 ในประสาทวิทยา
