一个适当的平衡

一旦孩子掌握了行走的艺术,它似乎自然而然的她的生命。但是走路和跑步需要高度的协调身体的左右。索尔克生物研究所的研究人员已经表明脊髓神经元的一个类,称为V3神经元,确保身体的一侧不会在另一只的前面。

研究结果发表在10月9日出版的神经元标志着一个重要的里程碑,在理解坐标步行运动的神经回路,一个主要的障碍在发展中新的治疗脊髓损伤。除了建立一个平衡双方的身体,他们发现V3神经元确保节奏强劲和组织。

“在颈脊髓损伤的情况下,脊柱网络驱动你的四肢和允许你走仍然存在,但不再接收适当的激活输入从大脑。”马丁·高尔丁说博士,分子神经生物学实验室教授,他领导了这项研究。“事实上,V3神经元生成一个健壮的运动节奏的重要努力使他们成为优秀的候选人针对脊髓损伤后治疗干预。”

V3是所谓的中间神经元,神经元传递信号从脊髓运动神经元,神经细胞,引起肌肉收缩。脊髓中间神经元形成复杂networks-commonly称为论文认定,简称中央发电机模式函数的局部控制和指挥中心有节奏的运动,而运动的核心。

虽然科学家已经知道运动CPG很长一段时间,他们无法确定这些电路的神经细胞组成。当高尔丁和其他人开始打破分子使这些不同的细胞类型中间神经元的代码,他们可以开始解开脊髓的布线来看看它是如何工作的。

大脑和脊髓神经元有两种口味,传播和放大信号的神经元兴奋性和抑制性神经元,抑制和完善这些信号。以前,高尔丁和他的团队发现,抑制性中间神经元的一个子集,V1神经元,控制电机的速度节奏,因此设置动物走路的速度,而第二组抑制性神经元,神经元称为V0,左右交替执政活动的模式,需要加强,而不是跳的动作。在最新的研究中,他们把注意力转移到一个类的兴奋性神经元,所谓的V3神经元。

“大多数的CPG模型包括一个抑制元素关闭运动神经元活动一方面为了启动下一步身体的另一边,你可以走,跳,跳,跑,“高尔丁说。“V3神经元提供额外级别的控制,确保当你走路和跑步,活动的强度匹配身体的两侧。如果不是这样的话,我们将无法沿着直线走或跑。”

在这项研究中,博士后研究人员在高尔丁实验室转基因老鼠特别关闭他们的V3神经元和揭示其功能。第一作者,应张博士,然后进行电生理实验脊髓隔绝这些老鼠,发现没有功能V3神经元,个人运动神经元的长度爆发开始剧烈波动。”而不是一个稳定、交流模式,我们发现不规则的振荡之间的左边和右边,”她说。

“很多研究集中在左右协调,但却明显不同级别的控制允许微调这些有节奏的运动模式,”张先生说。“这项研究将使我们能够建立一个地图的神经元为中央人民政府,这样我们可以考虑操纵CPG治疗的目的。”

因为运动神经元的活动决定了肌肉合同和多长时间,研究人员想知道这不规则的运动神经元的活动模式影响小鼠的步态沿着人行道散步。利用所谓的AlstR / AL系统,由索尔克研究员爱德华·m·卡拉威博士,教授系统神经生物学实验室,研究人员暂时关闭V3神经元在成年小鼠和打发他们沿着狭窄的树脂玻璃走道。当老鼠仍然用左手和右后肢交替步骤,每一步的长度变化明显,这使得他们很难用平稳的节奏走。

来源:索尔克研究所