streszczenie: Naukowcy poczynili postępy w zrozumieniu, w jaki sposób patyczaki kontrolują mięśnie nóg podczas chodzenia, podważając wcześniejsze założenia dotyczące aktywacji neuronów ruchowych. Ich badanie pokazuje, że neurony aktywujące mięsień depresorowy w nodze patyczaka otrzymują wyjątkowe rytmiczne pobudzenie, w przeciwieństwie do innych mięśni nóg.
Odkrycie to podkreśla rolę centralnych generatorów wzorców (CPG) w wytwarzaniu rytmicznych ruchów i wskazuje, że ich wpływ na neurony ruchowe jest ograniczony do każdej grupy neuronów. Badania te nie tylko pogłębiają naszą wiedzę na temat lokomocji zwierząt, ale także podkreślają złożoność sieci neuronowych w koordynowaniu ruchów chodzenia.
Kluczowe fakty:
- Badanie wykazało, że neurony ruchowe depresyjne u patyczaków są pobudzane rytmicznie, w przeciwieństwie do wzorca aktywacji innych mięśni nóg.
- Wykazano, że centralne generatory wzorców (CPG) zapewniają specyficzną aktywację różnych grup neuronów ruchowych, obalając teorię efektu jednolitego.
- Badania te poszerzają naszą wiedzę na temat neuronalnych podstaw lokomocji, sugerując precyzyjne mechanizmy kontrolne inicjacji i stabilizacji faz chodu.
źródło: Uniwersytet w Kolonii
W nowym badaniu naukowcy z Uniwersytetu w Kolonii uzyskali nowy wgląd w mechanizm rytmicznej aktywacji komórek nerwowych (neuronów) u patyczaków, które kontrolują mięśnie nóg podczas chodzenia.
Naukowcy wykazali, że neurony aktywujące mięsień depresorowy w nodze są pobudzane rytmicznie, w przeciwieństwie do neuronów w innych mięśniach nóg. Do tej pory zakładano, że wszystkie tzw. neurony ruchowe są aktywowane w ten sam sposób przez centralne sieci neuronowe.
Badanie zatytułowane „Napęd synaptyczny centralnych sieci generujących wzorce neuronów ruchowych nóg chodzących owadów jest specyficzne dla populacji neuronów ruchowych” zostało opublikowane w czasopiśmie Aktualna biologia.
Zespół badawczy na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles bada neuronalne podstawy generowania ruchu u zwierząt, zwłaszcza podstawowych czynności motorycznych, takich jak chodzenie.
W tym celu zespół kierowany przez prof. dr Ansgara Boschgesa analizuje m.in. owady, ponieważ wymagania układu nerwowego dotyczące wytwarzania i kontroli ruchów chodu są w królestwie zwierząt bardzo podobne.
Na przykład u wielu zwierząt w centralnym układzie nerwowym znajdują się sieci, które leżą u podstaw generowania rytmicznych wzorców aktywności dla wielu form ruchu, czy to rytmicznych czynności lokomotorycznych, takich jak bieganie, pływanie, pełzanie i latanie, czy też funkcji wegetatywnych. Jak oddychanie.
Te wysoce wyspecjalizowane sieci nazywane są centralnymi generatorami wzorców (CPG). Generuje rytmiczną aktywność motoryczną mięśni niezbędną do ruchu poprzez interakcję z informacjami otrzymanymi z narządów zmysłów i neuronów zwanych proprioceptorami; Proprioreceptory zgłaszają ruchy i informują ośrodkowy układ nerwowy. Podczas chodzenia opadają na i do nóg owada.
Sieci robią to poprzez aktywację tak zwanych neuronów ruchowych, które unerwiają mięśnie. Do tej pory zakładano, że takie neurony ruchowe wywierają taki sam wpływ na wszystkie neurony ruchowe, na które są ukierunkowane.
W swoim nowym badaniu Angelina Roth, dr Charalambos Mantziaris i profesor Boschges obalają to założenie dotyczące aktywności lokomotorycznej owadów.
W swoich eksperymentach naukowcy farmakologicznie aktywowali CPG w centralnym układzie nerwowym patyczaka Carausius Maurosus Badał jego wpływ na neurony ruchowe unerwiające mięśnie nóg.
Odkryli, że wszystkie grupy mięśni nóg neuronów ruchowych z wyjątkiem jednej otrzymują identyczny napęd z sieci: rytmiczne sygnały hamujące z CPG.
Tylko neurony ruchowe, które unerwiają mięsień brzuchaty łydki, są kontrolowane przez fazowy popęd pobudzający. Co ciekawe, mięsień brzuchaty łydki jest dokładnie mięśniem owada odpowiedzialnym za wytwarzanie postawy nóg podczas każdych warunków chodzenia – niezależnie od tego, czy zwierzę biegnie poziomo w górę, czy w dół, po suficie czy po gałęzi.
„Rytmiczne pobudzenie, a co za tym idzie specyficzna aktywacja populacji neuronów ruchowych przez CPG, mogłoby zapewnić precyzyjny czas skurczu mięśnia depresorowego, a tym samym początek i stabilizację fazy podporu” – wyjaśnił profesor Boschges.
Finansowanie: Badanie zostało sfinansowane przez Niemiecką Fundację Badawczą (DFG).
O tym newsie z badań neurologicznych
autor: Ewa Schiesler
źródło: Uniwersytet w Kolonii
Komunikacja: Eva Schiesler – Uniwersytet w Kolonii
zdjęcie: Zdjęcie przypisane Neuroscience News
Oryginalne wyszukiwanie: Otwarty dostęp.
„Napęd synaptyczny centralnych sieci generujących wzorce neuronów ruchowych nóg chodzącego owada jest specyficzny dla populacji neuronów ruchowych„Ansgar Boschges i in. Aktualna biologia
podsumowanie
Napęd synaptyczny centralnych sieci generujących wzorce neuronów ruchowych nóg chodzącego owada jest specyficzny dla populacji neuronów ruchowych
Przegląd najważniejszych wydarzeń
- Napęd synaptyczny sieci CPG łodygi neuronu ruchowego jest specyficzny dla zespołu
- Neurony ruchowe kątomierza, tkanki łącznej i dźwigni otrzymują fazowy napęd hamujący
- Wyłącznie depresyjne neurony ruchowe otrzymują fazowy napęd pobudzający
streszczenie
Rytmiczna aktywność motoryczna, taka jak latanie, pływanie czy chodzenie, wynika z interakcji między wyższymi ośrodkami w ośrodkowym układzie nerwowym, które inicjują, utrzymują i modulują aktywność motoryczną specyficzną dla zadania, a centralnymi obwodami nerwowymi generującymi wzorce (CPG). ), które mogą generować wirtualne rytmiczne wyjścia motoryczne i wreszcie informacje zwrotne z narządów zmysłów, które modulują podstawową aktywność motoryczną w kierunku funkcji.
W tym kontekście CPG zapewniają fazowy napęd synaptyczny neuronom ruchowym (MN), wspierając w ten sposób generowanie rytmicznej aktywności ruchowej.
Przeanalizowaliśmy napęd synaptyczny otrzymywany przez MN nóg zaopatrujących trzy główne stawy nóg z CPG w farmakologicznie aktywowanych i desmoplastycznych preparatach patyczaka (Carausius Maurosus). Pokazaliśmy, że motoryczne CPG modelują aktywność toniczną pięciu z sześciu nóg MN poprzez fazowy hamujący napęd synaptyczny.
Są to antagonistyczne zespoły MN, które zaopatrują staw piersiowo-krętarzowy i staw piszczelowo-udowy oraz zespół dźwigacza MN, który zaopatruje staw coxa-krętarzowy (CTr). Natomiast stwierdzono, że rytmiczna aktywność depresora MN poprzez zasilanie stawu CTR zależy przede wszystkim od fazowego napędu pobudzającego.
Różnica ta jest prawdopodobnie związana z kluczową rolą mięśnia obniżającego w tworzeniu postawy nóg podczas dowolnych warunków chodzenia. Zatem nasze wyniki dostarczają dowodów na istnienie jakościowo różnych mechanizmów generowania aktywności rytmicznej między populacjami MN w tym samym układzie motorycznym.
More Stories
Jak czarne dziury stały się tak duże i szybkie? Odpowiedź kryje się w ciemności
Według skamieniałości prehistoryczna krowa morska została zjedzona przez krokodyla i rekina
Wystrzelenie rakiety Falcon 9 firmy SpaceX zostało wstrzymane ze względu na zbliżanie się dwóch głównych misji załogowych lotów kosmicznych