新方法帮助啮齿动物脊髓损伤自己的呼吸

最严重的后果之一的颈脊髓损伤是失去控制隔膜的能力,根据自己的呼吸。现在,调查人员在实验室模型首次显示,两组不同的神经信号控制的运动diaphragm-one起源于大脑和脊髓中的一个开始。研究人员使用一种药物打开这个替代神经通路和恢复气息运动啮齿动物。这项研究发表在10月17日细胞的报道。

“我们意识到,为了进一步研究如何直接后神经再生脊髓伤害,我们需要首先了解这个脊柱活动时,“研究生第一作者Jared Cregg说凯斯西储大学神经科学(CWRU)医学院。“我们基本方法得到了这个问题,结果发现机制的本质。”

节奏在神经系统中控制的神经网络大脑被称为中枢模式发生器。呼吸,中枢模式发生器位于髓质区底部的头骨。当连接大脑和神经控制之间的关系隔膜中断是由于受伤,失去了呼吸的能力。

“然而,事实证明,并不是所有活动信号来自大脑,”资深作者杰瑞说银,CWRU神经科学教授。“我们知道运动四肢的脊髓运动神经元发送信号独立的大脑。这就是为什么鸡后仍然能够运行在他们的头砍掉。”

他解释说,与运动,有时中枢模式发生器的作用是发送信号来抑制运动,所以他们更加可控。“我们想看看是否有类似的信号来自脊髓可以控制横膈膜的运动,我们是否能够把他们挡住了抑制信号,”他补充道。

有三个部分的研究。在第一组实验中,研究人员使用实验室模型的体外脊髓与新生儿老鼠。当脊髓沐浴在药物来阻止抑制发射器,团队发现膈运动(自发活动控制隔膜的运动神经。因为没有大脑连接,这一发现表明,脊髓是能够控制隔膜独立的信号来自于髓质。

“但是这些信号并没有像那些诱导呼吸,“Cregg解释道。“他们没有节奏,持续时间较长。很明显,这个活动不是呼吸但不同,独立系统。”

“我们不知道这个系统是否正常,但我的猜测是,它与惊吓和呼吸作用,“银补充道。“这是一个原始的反应一直保存在紧急情况的脊髓,像喘气和尖叫,以应对危险。”

在第二组实验中,研究人员着手确定这些神经冲动可以控制,使它们更像正常呼吸。他们使用相同的体外模型,应用光遗传学技术和显示,他们可能给膈运动神经元快,气如节奏使用光脉冲来控制发射的神经。

最后,他们在成年大鼠和小鼠进行实验的一侧脊髓切断在C2级(颈部)。动物被用药物来治疗阻止信号的抑制脊髓。“当我们这么做的时候,我们看到了这些横膈膜的运动在身体的一侧脊髓被削减,“Cregg说。“他们能够保持大脑的活动完全独立。”

研究的下一步是确定是否可以使用光遗传学技术将这些自发的信号转化为真正的成人实验室动物的呼吸。

“最终,这项研究的目标是自由人民与这些脖子受伤不必使用机械通风,“银总结道。“感染和其他并发症机械通风后死亡的主要原因脊髓损伤。"

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