Невронните прозрения разкриват тайните на движението

резюме: Изследователите са постигнали напредък в разбирането как пръчковите насекоми контролират мускулите на краката си, докато ходят, оспорвайки предишни предположения за активирането на моторните неврони. Тяхното изследване разкрива, че невроните, които активират депресорния мускул в крака на пръчковото насекомо, получават уникално ритмично възбуждане, за разлика от други мускули на краката.

Това откритие подчертава ролята на централните генератори на модели (CPG) в производството на ритмични движения и показва, че тяхното влияние върху моторните неврони е ограничено до всяка група неврони. Това изследване не само подобрява нашето разбиране за придвижването на животните, но също така подчертава сложността на невронните мрежи при координирането на движенията при ходене.

Ключови факти:

1. Проучването установи, че депресорните моторни неврони в пръчковидни насекоми се възбуждат ритмично, за разлика от модела на активиране на други мускули на краката.
2. Доказано е, че генераторите на централни модели (CPG) осигуряват специфично активиране на различни групи моторни неврони, развенчавайки теорията за единния ефект.
3. Това изследване разширява познанията ни за невронната основа на движението, като предлага точни контролни механизми за започване и стабилизиране на фазите на ходене.

източник: Университет в Кьолн

В ново проучване учени от университета в Кьолн са получили нови прозрения за механизма на ритмично активиране на нервните клетки (неврони) в пръчковидни насекоми, които контролират мускулите на краката по време на ходене.

Изследователите показват, че невроните, които активират депресорния мускул в крака, се възбуждат ритмично, за разлика от тези в другите мускули на краката. Досега се приемаше, че всички така наречени моторни неврони се активират по един и същи начин от централните невронни мрежи.

Проучването, озаглавено „Синаптичното задвижване на централните мрежи, генериращи модели на мотоневрони на крака на ходещи насекоми, е специфично за популацията на мотоневроните“, е публикувано в списанието Актуална биология.

Изследователският екип в UCLA изследва невронните основи на генерирането на движение при животни, особено тези основни двигателни дейности като ходене.

За тази цел екипът, ръководен от проф. д-р Ансгар Бошгес, анализира насекомите, наред с други аргументи, тъй като изискванията на нервната система по отношение на генерирането и контрола на ходещите движения са много сходни в животинското царство.

При много животни, например, има мрежи в централната нервна система, които са в основата на генерирането на модели на ритмична активност за много форми на движение, независимо дали за ритмична локомоторна активност като бягане, плуване, пълзене и летене или за вегетативни функции. Като дишането.

Тези високоспециализирани мрежи се наричат ​​централни генератори на модели (CPG). Той генерира ритмичната двигателна активност на мускулите за движение чрез взаимодействие с информацията, получена от сетивните органи и невроните, наречени проприорецептори; Проприорецепторите съобщават за движенията и информират централната нервна система. В случай на ходене те падат върху и в краката на насекомото.

Мрежите правят това чрез активиране на така наречените моторни неврони, които инервират мускулите. Досега се предполагаше, че такива моторни неврони имат същия ефект върху всички моторни неврони, към които са насочени.

В своето ново изследване Анджелина Рот, д-р Хараламбос Манциарис и професор Бошгес опровергават това предположение за двигателната активност на насекомите.

В своите експерименти учените фармакологично активират CPG в централната нервна система на пръчковото насекомо Караузий Мавроз Той изследва ефекта му върху двигателните неврони, които инервират мускулите на краката му.

Те откриха, че всички, с изключение на една от мускулните групи на краката на моторните неврони, получават идентично задвижване от мрежите: ритмични инхибиторни сигнали от CPG.

Само моторните неврони, които инервират депресорния стомашно-чревен мускул, се контролират от фазово възбудително задвижване. Интересното е, че мускулът депресор gastrocnemius е точно мускулът на насекомото, отговорен за генерирането на позата на краката по време на всяко ходене – независимо дали животното тича нагоре или надолу хоризонтално, по тавана или по клон.

„Ритмичното възбуждане и по този начин специфичното активиране на тази моторна невронна популация от CPG може да послужи за осигуряване на точното време на контракцията на депресорния мускул и по този начин началото и стабилизирането на фазата на позицията“, обясни професор Бошгес.

Финансиране: Проучването е финансирано от Германската изследователска фондация (DFG).

Относно тези новини за изследване на невронауките

автор: Ева Шислер
източник: Университет в Кьолн
комуникация: Ева Шислер – Университет в Кьолн
снимка: Изображението е кредитирано на Neuroscience News

Оригинално търсене: Свободен достъп.
„Синаптичното задвижване на централните мрежи за генериране на модели на мотоневроните на краката на ходещо насекомо е специфично за популацията на мотоневроните„От Ansgar Boschges et al. Актуална биология

резюме

Синаптичното задвижване на централните мрежи за генериране на модели на мотоневроните на краката на ходещо насекомо е специфично за популацията на мотоневроните

Акценти

• Синаптичното задвижване на CPG мрежите на мотоневронното стъбло е специфично за сглобяването
• Моторните неврони на транспортира, съединителната тъкан и лоста получават фазово инхибиторно задвижване
• Изключително, депресорните моторни неврони получават фазово възбуждащо задвижване

резюме

Ритмичната двигателна активност, като летене, плуване или ходене, е резултат от взаимодействието между висшите центрове в централната нервна система, които инициират, поддържат и модулират специфичната за задачата двигателна активност и централните невронни вериги, генериращи модел (CPG). ), които могат да генерират виртуални ритмични двигателни изходи и накрая обратна връзка от сетивните органи, които модулират основната двигателна активност към функцията.

В този контекст, CPG осигуряват фазово синаптично задвижване на моторните неврони (MNs), като по този начин поддържат генерирането на ритмична активност за движение.

Ние анализирахме синаптичното задвижване, получено от MN на краката, доставящи трите основни стави на краката от CPG във фармакологично активирани и дезмопластични препарати на пръчково насекомо (Караузий Мавроз). Ние показахме, че двигателните CPGs моделират тоничната активност на пет от шестте крака MNs чрез фазово инхибиторно синаптично задвижване.

Това са антагонистичните MN възли, които захранват торакално-трохантерната става и тибиофеморалната става, и леваторният MN възел, който захранва коксатрохантерната (CTr) става. Обратно, установено е, че ритмичната активност на депресорния MN, захранващ CTR ставата, зависи основно от фазовото възбудително задвижване.

Тази разлика вероятно е свързана с основната роля на депресорния мускул при генериране на поза на краката по време на всяко състояние на ходене. По този начин нашите резултати предоставят доказателства за съществуването на качествено различни механизми за генериране на ритмична активност между MN популации в една и съща двигателна система.