科学家绘制了大脑到脊髓的关键神经连接，用于自主运动

研究人员试图帮助脊髓损伤或中风后瘫痪的患者，绘制出驱动前肢自主运动的关键大脑-脊髓神经连接图。科学家说，这一进展使他们能够开始寻找具体的修复策略。

这项由辛辛那提儿童医院医疗中心的Yutaka Yoshida博士及其同事进行的研究是恢复运动回路的重要一步，有助于损伤或疾病损害中枢神经系统后的运动功能恢复细胞的报道．

发育生物学部门的首席研究员吉田说:“这项研究中描述的地图应该允许我们探索哪些皮质-脊髓-脊髓间神经元连接是修复和恢复自主运动的良好目标。”“在人类治疗成为可能之前，还需要更多的研究，但这些信息对未来的修复策略非常有帮助。我们现在知道哪些电路需要修复。”

科学家们说，要使目前的发现具有治疗意义，还需要数年的进一步调查工作。吉田及其同事正在进行新的研究，以建立在当前研究中确定的基本神经元结构的基础上。他们想要达到一个可以重建这些回路的程度，以刺激中枢神经系统损伤的运动功能恢复。

皮质脊髓的示意图

关于大脑和脊髓之间的神经连接的皮质脊髓网络是如何组织和共同运作的，我们知之甚少。研究人员表示，看似简单的任务，如伸手或抓取，需要通过这些协调连接传递的感觉和运动信息之间的精确协调。

为了在当前的研究中绘制这种连接，科学家们利用灵长类动物、猫和啮齿动物中类似的皮质脊髓连接，在实验室小鼠中研究了这些回路。

吉田和他的同事们最初根据他的研究团队和其他人的研究，能够追踪从头顶附近的大脑皮层到脊髓的皮质-脊髓连接。他们还使用小鼠遗传学和一种病毒示踪剂(一种解除武装的狂犬病毒)追踪皮质脊髓回路的组织和功能，使研究人员能够突出显示和捕捉这些链接的图像。

这些连接通过所谓的大脑内囊向下延伸，然后到达脊髓上方的大脑尾髓质。从那里，它们进入脊髓，在脊椎深处纵横交错，继续向下突出，并形成更多的连接。

吉田说，他的团队能够绘制出控制前肢和感觉神经冲动的皮质脊髓神经元图谱。他们还确定了控制不同熟练动作的特定神经元。

在这些区域，科学家们展示了神经纤维如何连接到特定的运动前中间神经元，并在神经元之间传递脉冲以触发熟练的动作。这包括表达一种名为Chx10的转录因子的神经纤维(一种指导其他基因打开或关闭以启动生物功能的调节基因)。

Chx10与身体其他部位的神经系统功能有关，包括眼睛。当研究人员仅在颈脊髓中沉默Chx10时，它阻碍了动物获取食物的能力。

感知的重要性

研究人员还强调了前肢感觉皮层中皮质脊髓神经元的连接——它控制着动物感知外部刺激并将其转化为电脉冲的能力。他们说，与运动皮层中的皮质脊髓神经元直接触发某些熟练运动相反，感觉皮层中的皮质脊髓神经元不直接连接到运动前神经元。相反，它们直接连接到其他表达Vglut3基因的脊髓中间神经元。

这很重要，因为当科学家抑制时神经元在颈部表达Vglut3脊髓它还导致动物抓取和释放食物颗粒的能力下降，以及其他以目标为导向的任务。

这项研究的主要合作者包括日本科学技术厅胚胎科学技术前兆研究(PRESTO)、日本新泻大学大脑研究所和辛辛那提大学医学中心的科学家。