Motor neuroner och lokomotion: ännu mer komplexa än vi trodde


Motor neuroner och lokomotion: ännu mer komplexa än vi trodde

Banbrytande forskning publicerad i Natur Den här veckan visar att rollen av motor neuroner i rörelse är mycket mer komplicerad än neuroscientists tidigare trodde. Klassiskt betraktas som lite mer än budbärare verkar motor neuroner vara upptagna att få en kampanj.

Ny forskning visar att motorneuroner är mycket viktigare i styrningen av rörelse än vad man tidigare trodde.

Den naturliga komplexiteten i nervsystemet är både otroligt inspirerande och förvirrande.

Vetenskapen slår långsamt bort på mysterierna av de komplexa interaktionerna mellan hjärnor, nerver, muskler och den värld de bor i. Framsteg är steg för steg, tum för tum, men så ofta görs ett överraskande språng.

Den nuvarande studien, som utförs av prof. El Manira och hans team på Karolinska Institutet i Sverige, tar en ny titt på motor neuroner.

Lokomotion är en väsentlig del av ett djurs beteenderepertoar; Utan det kan ett djur, helt bokstavligen, vara en sittande anka.

De flesta människor tar förflyttning för givet. Eftersom gå, springa och springa alla med en anmärkningsvärd grad av naturlig fluiditet, är det ingen överraskning att vi ger dem lite hänsyn varje dag.

Vår lätthet av lokomotivitet är dens djupa och ogenomträngliga komplexitet. Men man behöver bara titta på kampen, en robot möter när man står inför en trappa för att påminna oss hur knepiga planerade rörelser kan vara.

Den motoriska neuronens traditionella roll

Trots den komplexitet som är inblandad i rörelse, lagras de flesta nödvändiga mönster och rytmer i ryggraden. Den högre hjärnan behöver bara engagera sig för att starta eller stoppa rörelsen, eller att göra tweaks om till exempel ett hinder uppträder i sin väg.

En central mönstergenerator i ryggraden samlar signaler från flera källor (sensoriska och högre hjärncentra) och skickar sedan kommandon via motorneuroner till musklerna.

Rörelserna matas tillbaka till ryggmärgen, och den högre hjärnan och justeringar görs efter behov. I det här scenariot har motorneuron historiskt sett ansetts vara en liten budbärare. Den färjer informationen men ändrar inte texten längs vägen. Denna grundläggande uppfattning om motorneuronen verkar vara förändrad.

Zebrafishforskning och gapskryssningar

Prof. El Maniras studie undersökte motorneuroner i zebrafisk. Dessa sötvatten tropiska fisk används ofta som labbdjur; I själva verket var de det första djuret som skulle klonas.

Zebrafish är användbara för vetenskapen av flera orsaker: de är billiga och lätta att underhålla, deras genom är helt kartlagda och deras beteenden är välkända och förstådda; Dessutom är zebrafiskembryon relativt stora och transparenta, och de är lätta att genetiskt modifiera.

Genom att använda en rad olika tekniker och optogenetik (en metod som tillåter att genetiskt modifierade celler kontrolleras av ljus) tystnade forskarna selektivt mot motor neuronaktivitet i zebrafisk. Detta gjorde det möjligt för laget att iaktta motorneuronens funktion under rörelse i detalj.

En ny roll för motor neuroner

Detta arbete på den modifierade zebrafisken visade att i stället för att motorneuroner troget levererar ett oreditat meddelande från ryggmärgen till muskeln spelar de en mer detaljerad roll. Teamet fann till sin förvåning att motorneuroner utövade ett signifikant inflytande på lokomotorisk aktivitet via gapförbindelser.

Gap-korsningar är en separat institution till det mer välkända synapset, men de, som synapser, underlättar kommunikationen mellan cellerna. När de hittas i nerverna kallas de även som elektriska synapser. En klyftanslutning kopplar direkt cytoplasman till två celler, vilket möjliggör joner, molekyler eller elektriska impulser att röra sig mellan.

Prof. El Manira förklarar resultaten:

Vi har nu upptäckt en oförutsedd roll av motorneuroner vid utarbetandet av det slutliga programmet för motoriskt beteende.

Våra oväntade fynd visar att motorns neuroner kontrollerar lokomotorisk kretsfunktion retrogradely via gapförbindelser så att motorneuroner direkt påverkar sändarens frigöring och rekrytering av uppströms excitatoriska internuroner."

I stället för att informationen blint överförs från ryggradskretsen till musklerna, tillsatte motorneuronerna sin egen färg till förfarandet. Teamet fann att klyftkorsningarna hos motorneuroner aktiverade och rekryterade V2a-interneuroner som är avgörande för att definiera rytmen av rörelse och dess vänster-höger svängning.

Det verkar lite triten att förklara att läroböcker måste skrivas om, men den här upptäckten är verkligen en viktig omkopplare i vår förståelse för motor neurons roll. Som Prof. El Manira säger:

Denna studie representerar ett paradigmskifte som kommer att leda till en omfattande översyn av den långsiktiga åsikten om motor neururernas roll. Motorneuroner kan inte längre betraktas som bara passiva mottagare av motorkommandon - de är en integrerad komponent i kretsarna som genererar motoriskt beteende."

Trots att zebrafisk är kända för att vara tillförlitliga modeller, måste ytterligare forskning på högre djur göras innan de exakta funktionerna för denna neurala återkoppling och integration är fullt avslöjda.

Medical-Diag.com Nyligen täckt forskning om skapandet av serotonin-frisättande neuroner från humana hudceller.

Crossroads: Labor Pains of a New Worldview | FULL MOVIE (Video Medicinsk Och Professionell 2021).

Avsnitt Frågor På Medicin: Medicinsk praktik