Nervové vhledy odhalují tajemství pohybu

souhrn: Vědci pokročili v pochopení toho, jak tyčový hmyz ovládá svaly nohou při chůzi, čímž zpochybnili předchozí předpoklady o aktivaci motorických neuronů. Jejich studie ukazuje, že neurony, které aktivují depresorový sval v noze hmyzu, dostávají na rozdíl od jiných svalů nohou jedinečnou rytmickou excitaci.

Toto zjištění zdůrazňuje roli generátorů centrálních vzorů (CPG) při produkci rytmických pohybů a naznačuje, že jejich vliv na motorické neurony je omezen na každou skupinu neuronů. Tento výzkum nejen posouvá naše chápání lokomoce zvířat, ale také podtrhuje složitost neuronových sítí při koordinaci pohybů chůze.

Klíčová fakta:

1. Studie zjistila, že depresorové motorické neurony u tyčinkového hmyzu jsou excitovány rytmicky, na rozdíl od aktivačního vzoru jiných svalů nohou.
2. Ukázalo se, že centrální generátory vzorů (CPG) poskytují specifickou aktivaci různým skupinám motorických neuronů, čímž odhalují teorii jednotného efektu.
3. Tento výzkum posouvá naše znalosti o neurální bázi lokomoce a navrhuje přesné kontrolní mechanismy pro zahájení a stabilizaci fází chůze.

zdroj: Univerzita v Kolíně nad Rýnem

V nové studii vědci z univerzity v Kolíně nad Rýnem získali nové poznatky o mechanismu rytmické aktivace nervových buněk (neuronů) u tyčinkového hmyzu, který ovládá svaly nohou během chůze.

Vědci ukázali, že neurony, které aktivují m. depressor gastrocnemius, jsou rytmicky excitovány, na rozdíl od neuronů v jiných svalech nohou. Doposud se předpokládalo, že všechny tzv. motorické neurony jsou aktivovány centrálními neuronovými sítěmi stejným způsobem.

Studie nazvaná „Synaptický pohon centrálních sítí generujících vzory motoneuronů kráčejících hmyzích nohou je specifická pro populaci motoneuronů“ byla publikována v časopise Současná biologie.

Výzkumný tým na UCLA zkoumá nervové základy tvorby pohybu u zvířat, zejména těch základních motorických aktivit, jako je chůze.

Za tímto účelem tým vedený prof. Dr. Ansgarem Boschgesem mimo jiné analyzuje hmyz, protože požadavky nervové soustavy na tvorbu a kontrolu pohybů při chůzi jsou v živočišné říši velmi podobné.

U mnoha zvířat například existují sítě v centrálním nervovém systému, které tvoří základ pro generování vzorců rytmické aktivity pro mnoho forem pohybu, ať už pro rytmickou lokomotorickou aktivitu, jako je běh, plavání, plazení a létání, nebo pro vegetativní pohyb. funkcí. Jako dýchání.

Tyto vysoce specializované sítě se označují jako centrální generátory vzorů (CPG). Generuje rytmickou motorickou aktivitu svalů pro pohyb interakcí s informacemi přijatými ze smyslových orgánů a neuronů nazývaných proprioreceptory; Proprioreceptory hlásí pohyby a informují centrální nervový systém. V případě chůze padají na a do nohou hmyzu.

Sítě to dělají tak, že aktivují takzvané motorické neurony, které inervují svaly. Až dosud se předpokládalo, že takové motorické neurony mají stejný účinek na všechny motorické neurony, na které se zaměřují.

Angelina Roth, Dr. Charalambos Mantziaris a profesor Boschges ve své nové studii tuto domněnku o pohybové aktivitě hmyzu vyvracejí.

Ve svých experimentech vědci farmakologicky aktivovali CPG v centrálním nervovém systému hmyzu Carausius Maurosus Zkoumal jeho účinek na motorické neurony, které inervovaly svaly jeho nohou.

Zjistili, že všechny svalové skupiny motorických neuronů kromě jedné dostávají ze sítí stejný pohon: rytmické inhibiční signály z CPG.

Fázickým excitačním pohonem jsou řízeny pouze motorické neurony, které inervují m. depressor gastrocnemius. Zajímavé je, že m. depressor gastrocnemius je přesně ten hmyzí sval zodpovědný za generování držení nohou při jakékoli chůzi – bez ohledu na to, zda zvíře běží nahoru nebo dolů vodorovně, po stropě nebo po větvi.

„Rytmická excitace, a tedy specifická aktivace této populace motorických neuronů pomocí CPG, by mohla sloužit k zajištění přesného načasování kontrakce depresorového svalu a tím nástupu a stabilizace fáze postoje,“ vysvětlil profesor Boschges.

financování: Studii financovala Německá výzkumná nadace (DFG).

O těchto novinkách z neurovědního výzkumu

autor: Eva Schieslerová
zdroj: Univerzita v Kolíně nad Rýnem
sdělení: Eva Schiesler – Univerzita v Kolíně nad Rýnem
obrázek: Obrázek připsán Neuroscience News

Původní vyhledávání: Otevřený přístup.
„Synaptický pohon centrálních sítí generujících vzory motoneuronů nohou chodícího hmyzu je specifický pro populaci motoneuronů„Od Ansgara Boschgese a kol. Současná biologie

shrnutí

Synaptický pohon centrálních sítí generujících vzory motoneuronů nohou chodícího hmyzu je specifický pro populaci motoneuronů

Zvýraznění

• Specifický je synaptický pohon CPG sítí motoneuronů
• Motorické neurony úhloměru, pojivové tkáně a páky dostávají fázový inhibiční pohon
• Výhradně depresorové motorické neurony dostávají fázový excitační pohon

souhrn

Rytmická motorická aktivita, jako je létání, plavání nebo chůze, je výsledkem interakce mezi vyššími centry v centrálním nervovém systému, která iniciují, udržují a modulují motorickou aktivitu specifickou pro daný úkol, a centrální vzor generující nervové okruhy (CPG). ), které mohou generovat virtuální rytmické motorické výstupy a konečně zpětnou vazbu ze smyslových orgánů, které modulují základní motorickou aktivitu směrem k funkci.

V tomto kontextu CPG poskytují fázový synaptický pohon motorických neuronů (MN), čímž podporují generování rytmické aktivity pro pohyb.

Analyzovali jsme synaptický pohon přijatý MN nohou zásobujícími tři hlavní klouby nohou z CPG ve farmakologicky aktivovaných a desmoplastických přípravcích hmyzu Bacillus (Carausius Maurosus). Ukázali jsme, že motorické CPG modelují tonickou aktivitu pěti ze šesti MN nohou prostřednictvím fázového inhibičního synaptického pohonu.

Jedná se o antagonistické sestavy MN, které zásobují thorako-trochanterický kloub a tibiofemorální kloub a sestavu levator MN, které zásobují koxa-trochanterický (CTr) kloub. Naproti tomu bylo zjištěno, že rytmická aktivita depresoru MN zásobujícího CTR kloub je primárně závislá na fázickém excitačním pohonu.

Tento rozdíl pravděpodobně souvisí s klíčovou úlohou depresorového svalu při generování držení nohou během jakéhokoli stavu chůze. Naše výsledky tedy poskytují důkaz o existenci kvalitativně odlišných mechanismů pro generování rytmické aktivity mezi populacemi MN ve stejném motorickém systému.