zhrnutie: Vedci pokročili v pochopení toho, ako paličkový hmyz ovláda svaly nôh pri chôdzi, čím spochybňujú predchádzajúce predpoklady o aktivácii motorických neurónov. Ich štúdia ukazuje, že neuróny, ktoré aktivujú depresorový sval v nohe hmyzu, dostávajú na rozdiel od iných svalov nôh jedinečné rytmické budenie.

Toto zistenie zdôrazňuje úlohu generátorov centrálnych vzorov (CPG) pri produkcii rytmických pohybov a naznačuje, že ich vplyv na motorické neuróny je obmedzený na každú skupinu neurónov. Tento výskum nielenže posúva naše chápanie pohybu zvierat, ale tiež podčiarkuje zložitosť neurónových sietí pri koordinácii pohybov chôdze.

Kľúčové fakty:

1. Štúdia zistila, že depresorové motorické neuróny v paličkovom hmyze sú excitované rytmicky, na rozdiel od aktivačného vzoru iných svalov nôh.
2. Ukázalo sa, že centrálne generátory vzorov (CPG) poskytujú špecifickú aktiváciu rôznym skupinám motorických neurónov, čím odhaľujú teóriu jednotného efektu.
3. Tento výskum posúva naše poznatky o nervovom základe lokomócie a navrhuje presné kontrolné mechanizmy na iniciáciu a stabilizáciu fáz chôdze.

zdroj: Univerzita v Kolíne nad Rýnom

Vedci z kolínskej univerzity v novej štúdii získali nové poznatky o mechanizme rytmickej aktivácie nervových buniek (neurónov) u tyčiniek, ktoré ovládajú svaly nôh počas chôdze.

Vedci ukázali, že neuróny, ktoré aktivujú depresorový sval na nohe, sú rytmicky excitované, na rozdiel od iných svalov nôh. Doteraz sa predpokladalo, že všetky takzvané motorické neuróny sú aktivované rovnakým spôsobom centrálnymi neurónovými sieťami.

Štúdia s názvom „Synaptický pohon centrálnych sietí generujúcich vzory chodiacich motoneurónov nôh hmyzu je špecifická pre populáciu motoneurónov“ bola publikovaná v časopise. Súčasná biológia.

Výskumný tím na UCLA skúma nervové základy tvorby pohybu u zvierat, najmä tých základných motorických aktivít, ako je chôdza.

Za týmto účelom tím vedený Prof. Dr. Ansgarom Boschgesom analyzuje hmyz, okrem iných argumentov, keďže požiadavky nervového systému týkajúce sa vytvárania a kontroly chôdze sú v živočíšnej ríši veľmi podobné.

Napríklad u mnohých zvierat existujú siete v centrálnom nervovom systéme, ktoré sú základom vytvárania vzorcov rytmickej aktivity pre mnohé formy pohybu, či už pre rytmickú lokomotorickú aktivitu, ako je beh, plávanie, plazenie a lietanie, alebo pre vegetatívne funkcie. Ako dýchanie.

Tieto vysoko špecializované siete sa označujú ako centrálne generátory vzorov (CPG). Vytvára rytmickú motorickú aktivitu svalov pre pohyb interakciou s informáciami prijatými zo zmyslových orgánov a neurónov nazývaných proprioreceptory; Proprioreceptory hlásia pohyby a informujú centrálny nervový systém. V prípade chôdze padajú na a do nôh hmyzu.

Siete to robia tak, že aktivujú takzvané motorické neuróny, ktoré inervujú svaly. Doteraz sa predpokladalo, že takéto motorické neuróny majú rovnaký účinok na všetky motorické neuróny, na ktoré sú zamerané.

Angelina Roth, doktor Charalambos Mantziaris a profesor Boschges vo svojej novej štúdii vyvracajú túto domnienku o pohybovej aktivite hmyzu.

Vedci vo svojich experimentoch farmakologicky aktivovali CPG v centrálnom nervovom systéme hmyzu Carausius Maurosus Skúmal jeho účinok na motorické neuróny, ktoré inervovali svaly jeho nôh.

Zistili, že všetky svalové skupiny nôh motorických neurónov okrem jednej dostávajú rovnaký pohon zo sietí: rytmické inhibičné signály z CPG.

Fázickým excitačným pohonom sú riadené iba motorické neuróny, ktoré inervujú m. depressor gastrocnemius. Je zaujímavé, že depressor gastrocnemius sval je presne ten hmyzí sval zodpovedný za vytváranie držania nôh počas akejkoľvek chôdze – bez ohľadu na to, či zviera beží vodorovne hore alebo dole, po strope alebo po konári.

„Rytmická excitácia a teda špecifická aktivácia tejto populácie motorických neurónov pomocou CPG by mohla slúžiť na zabezpečenie presného načasovania kontrakcie depresorových svalov, a tým aj nástupu a stabilizácie fázy postoja,“ vysvetlil profesor Boschges.

Financovanie: Štúdiu financovala Nemecká výskumná nadácia (DFG).

O týchto novinkách z neurovedeckého výskumu

autor: Eva Schieslerová
zdroj: Univerzita v Kolíne nad Rýnom
komunikácia: Eva Schiesler – Univerzita v Kolíne nad Rýnom
obrázok: Obrázok pripísaný Neuroscience News

Pôvodné vyhľadávanie: Otvorený prístup.
„Synaptický pohon centrálnych sietí generujúcich vzory motorických neurónov nôh chodiaceho hmyzu je špecifický pre populáciu motoneurónov“Od Ansgara Boschgesa a spol. Súčasná biológia

Súhrn

Synaptický pohon centrálnych sietí generujúcich vzory motorických neurónov nôh chodiaceho hmyzu je špecifický pre populáciu motoneurónov

Zvýraznenie

• Synaptický pohon sietí CPG stonky motoneurónu je špecifický pre zostavu
• Motorické neuróny uhlomeru, spojivového tkaniva a páky dostávajú fázový inhibičný pohon
• Výlučne depresorové motorické neuróny dostávajú fázový excitačný pohon

zhrnutie

Rytmická motorická aktivita, ako je lietanie, plávanie alebo chôdza, je výsledkom interakcie medzi vyššími centrami v centrálnom nervovom systéme, ktoré iniciujú, udržiavajú a modulujú motorickú aktivitu špecifickú pre danú úlohu, a centrálny vzor generujúci nervové okruhy (CPG). ), ktoré môžu generovať virtuálne rytmické motorické výstupy a nakoniec spätnú väzbu zo zmyslových orgánov, ktoré modulujú základnú motorickú aktivitu smerom k funkcii.

V tomto kontexte CPG poskytujú fázový synaptický pohon motorickým neurónom (MN), čím podporujú vytváranie rytmickej aktivity pre pohyb.

Analyzovali sme synaptický pohon prijímaný MN na nohách, ktoré zásobujú tri hlavné kĺby nôh z CPG vo farmakologicky aktivovaných a desmoplastických prípravkoch hmyzu z tyčiniek (Carausius Maurosus). Ukázali sme, že motorické CPG modelujú tonickú aktivitu piatich zo šiestich MN nôh prostredníctvom fázového inhibičného synaptického pohonu.

Sú to antagonistické zostavy MN, ktoré zásobujú hrudno-trochanterický kĺb a tibiofemorálny kĺb a zostava levator MN, ktorá zásobuje koxa-trochanterický (CTr) kĺb. Na rozdiel od toho sa zistilo, že rytmická aktivita depresora MN prostredníctvom kŕmenia CTR kĺbu primárne závisí od fázového excitačného pohonu.

Tento rozdiel pravdepodobne súvisí s kľúčovou úlohou depresorového svalu pri vytváraní polohy nôh počas akéhokoľvek stavu chôdze. Naše výsledky teda poskytujú dôkaz o existencii kvalitatívne odlišných mechanizmov na generovanie rytmickej aktivity medzi populáciami MN v rovnakom motorickom systéme.