脊髓的发现可以帮助解释肢体控制的起源
根据西北大学一项关于运动的新研究，我们与七鳃鳗的共同点可能比我们想象的要多。对透明斑马鱼的研究的核心是解决一个基本的进化问题:我们是如何来到这里的?
神经学家Martha W. Bagnall和David L. McLean发现脊髓游泳时使身体弯曲的回路鱼比之前想象的要复杂得多。
脊椎动物的运动已经从七鳃鳗为例的简单的身体左右弯曲进化到硬骨鱼的鳍的出现，再到人类的运动，需要复杂的神经和肌肉协调来移动四肢。
Bagnall和McLean报告说，动物肌肉组织的差异控制——控制更复杂肢体的基本模板——已经在简单鱼类的脊髓网络中就位。斑马鱼的神经回路是完全分离的:单个神经元映射到特定的肌肉。
具体来说,神经回路驱动背侧(或背侧)肌肉运动的神经回路与激活腹侧(或前侧)肌肉的神经回路是分开的。除此之外，鱼还可以分别控制身体的左右两侧。
最终，对鱼类游泳的更多了解将使科学家们弄清楚人类是如何走路的。
“进化建立在已经存在的模式之上，这是谜题的关键部分，”麦克莱恩说。“我们的数据有助于阐明，从水到陆地的过渡是如何通过脊椎网络连接的简单变化来完成的。”
研究结果将于1月10日发表在该杂志上科学．McLean是温伯格艺术与科学学院神经生物学助理教授，Bagnall是他的研究小组的博士后，他发现了这一发现，他们是这篇论文的作者。
“这一知识将使我们处于一个更好的位置，在人类神经回路出现问题时，设计出更有效的疗法脊髓损伤麦克莱恩说。“如果你想修复某个东西，首先你必须知道它是如何工作的。考虑到鱼的脊髓工作方式与我们的相似，这使它成为一个极好的研究模型系统。”
麦克林和巴格纳尔研究斑马鱼幼鱼的运动神经元，因为斑马鱼发育迅速，而且是透明的。他们使用最先进的成像技术来监测和操纵鱼的神经元活动。
“你可以直接盯着神经系统看，”麦克莱恩说。“这相当了不起。”
鱼的左右、上下移动的独立回路使它能在感觉身体滚到一边或另一边太远时，将身体扭直。
“这种安排非常适合在游泳时提供快速的姿势控制，”Bagnall说。“重要的是，这种脊髓组织的原始模式可能也代表了肢体控制起源的早期功能模板。”
鱼的背肌和腹肌分开控制可能是人类四肢伸肌和屈肌分开控制的前身。研究人员说，通过在进化过程中调整这些回路之间的联系，更容易解释在脊椎动物身体结构的戏剧性进化变化中，四肢和躯干的运动协调更复杂的模式是如何产生的。
“我们正在梳理运动电路的基本组成部分，”麦克莱恩说。“负责构建脊髓回路的分子机制在所有动物中都是保守的，所以这项研究提供了一个很好的假设，科学家可以测试。”
