脊髓中的神经元就像微型教官一样,协调我们的步伐
走路是最自然的动作。我们不假思索地向前迈出一只脚,然后又迈出另一只脚,不断向前,推动着我们向前。所以,如果我们没有有意识地指导神经和肌肉的复杂相互作用,那是什么?
正如人们所预料的那样,是大脑启动了运动。哥伦比亚大学神经科学家乔治·门蒂斯博士说,他研究控制行走的回路,着眼于为渐冻症、肌萎缩侧索硬化症和肌萎缩侧索硬化症患者寻找新的治疗方法脊髓损伤.
我们许多行走肌肉的协调是由神经元美国病理学和医学研究所副教授门蒂斯说细胞生物学(神经学)在哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医生学院。
这是一项复杂的工作:在精确的时间安排下,这些神经元必须发送信号,使左右腿交替活动——左、右、左、右——因此每条腿的屈肌和伸肌以交替的方式收缩。
大多数科学家认为,如此复杂的任务只能由复杂的神经元回路来处理,不同类型的神经元发挥了作用。这种被称为“中央模式发生器”的电路组合,似乎在控制局面。
但门蒂斯的最新研究揭示,在这一回路组合中,只有一种神经元完全负责保持我们的双腿步调一致。
就像小小的教官一样,没有这些神经元集体指挥“左,右,左,右”,我们就永远不会到达任何地方。
这些神经元——确切地说是腹侧脊髓小脑束神经元——与其他脊髓神经元接触,并协调肌肉运动的能力。
在这项新的研究中,门蒂斯和他的同事们发现,在自由活动的成年小鼠中,当这些细胞被化学沉默时,这些动物就不能正常活动了。药效消失后,人又恢复了正常活动。此外,通过光或药物激活这些细胞可以诱导幼年小鼠的运动行为。“换句话说,这些神经元对运动行为既必要又充分,”门蒂斯说,他的发现发表在《柳叶刀》杂志1月的一篇文章中细胞.
门蒂斯还发现细胞高度相互联系,这一特性可能有助于它们产生运动所必需的复杂节奏模式的能力。
这一发现对开发脊髓损伤或运动障碍患者的新疗法具有重要意义。
“例如,重新连接大脑和大脑可能还不够脊髓在脊髓被切断的人身上,”门蒂斯说。“我们的研究结果表明,你还必须恢复腹侧脊髓小脑束神经元的正常活动,以确保中央模式生成器正常工作。一切都必须在刺激某些神经元和抑制其他神经元之间保持紧密平衡。如果这平衡如果妥协,就不会有协调一致的行动。”
这篇论文的标题是,“腹侧脊髓小脑束神经元对哺乳动物运动的控制”。
进一步探索