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新研究揭示脊髓中的一种神经元协调着哺乳动物的行走步伐
时间：2022-02-09 00:00:00 编辑： 点击：376次
走路是最自然的运动。我们不假思索地把一只脚放在前面，然后是下一只脚，不断地推动我们前进。那么，如果我们不是有意识地指挥这种复杂的神经和肌肉的相互作用，那么是什么呢？
美国哥伦比亚大学神经科学家George Mentis博士说，“正如人们所期望的那样，是大脑启动了运动。”Mentis研究控制行走的回路，目的是为肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）、脊肌萎缩症（SMA）和脊髓损伤的患者寻找新的治疗方法。Mentis说，我们的许多行走肌肉（walking muscle）的协调由脊髓中的神经元处理。
这是一项复杂的工作：这些神经元必须以精确的时间发送信号，使左腿和右腿交替活动---左、右、左、右---并使每条腿的屈肌和伸肌以交替方式收缩。
大多数科学家之前认为，如此复杂的任务只能由复杂的神经回路处理，并由不同类型的神经元作出贡献。这种回路组合体，称为中枢模式发生器（central pattern generator），似乎在操纵一切。
但是Mentis的最新研究显示，在这种回路组合体中，只有一种类型的神经元完全负责保持我们的双腿步调一致。相关研究结果发表在2022年1月20日的Cell期刊上，论文标题为“Control of mammalian locomotion by ventral spinocerebellar tract neurons”。
就像小小的教官一样，如果没有这些神经元在集体指挥：“左，右，左，右”，我们永远也到不了任何地方。
这些神经元---确切地说是腹侧脊髓小脑束神经元（ventral spinocerebellar tract neuron）---与其他脊髓神经元进行接触，并协调肌肉移动的能力。
在这项新的研究中，Mentis和他的同事们发现，当这些神经元在自由活动的成年小鼠中通过化学物沉默时，这些小鼠就不能再正常移动。在化学物失效后，它们的正常移动恢复了。此外，
通过光或药物激活这些神经元可以诱发幼年小鼠的运动行为。Mentis说，“换句话说，这些神经元对于运动行为来说既是必要的，也是充分的。”
Mentis还发现，这些神经元是高度相互关联的，这一特性可能有助于它们产生运动所需的复杂节律模式的能力。
这些发现对开发脊髓损伤或运动障碍患者的新疗法具有重要意义。Mentis说，“例如，对于脊髓断裂的人来说，仅仅重新连接大脑和脊髓可能还不够。我们的发现表明，你还必须恢复腹侧脊髓小脑束神经元的正常活动，以确保中枢模式发生器正常工作。一切都必须在刺激某些神经元和抑制其他神经元之间保持严格的平衡。如果这种平衡受到破坏，你就不会有协调的运动。”
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美国哥伦比亚大学神经科学家George Mentis博士说，“正如人们所期望的那样，是大脑启动了运动。”Mentis研究控制行走的回路，目的是为肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）、脊肌萎缩症（SMA）和脊髓损伤的患者寻找新的治疗方法。Mentis说，我们的许多行走肌肉（walking muscle）的协调由脊髓中的神经元处理。
这是一项复杂的工作：这些神经元必须以精确的时间发送信号，使左腿和右腿交替活动---左、右、左、右---并使每条腿的屈肌和伸肌以交替方式收缩。
大多数科学家之前认为，如此复杂的任务只能由复杂的神经回路处理，并由不同类型的神经元作出贡献。这种回路组合体，称为中枢模式发生器（central pattern generator），似乎在操纵一切。
但是Mentis的最新研究显示，在这种回路组合体中，只有一种类型的神经元完全负责保持我们的双腿步调一致。相关研究结果发表在2022年1月20日的Cell期刊上，论文标题为“Control of mammalian locomotion by ventral spinocerebellar tract neurons”。
就像小小的教官一样，如果没有这些神经元在集体指挥：“左，右，左，右”，我们永远也到不了任何地方。
这些神经元---确切地说是腹侧脊髓小脑束神经元（ventral spinocerebellar tract neuron）---与其他脊髓神经元进行接触，并协调肌肉移动的能力。
在这项新的研究中，Mentis和他的同事们发现，当这些神经元在自由活动的成年小鼠中通过化学物沉默时，这些小鼠就不能再正常移动。在化学物失效后，它们的正常移动恢复了。此外，
通过光或药物激活这些神经元可以诱发幼年小鼠的运动行为。Mentis说，“换句话说，这些神经元对于运动行为来说既是必要的，也是充分的。”
Mentis还发现，这些神经元是高度相互关联的，这一特性可能有助于它们产生运动所需的复杂节律模式的能力。
这些发现对开发脊髓损伤或运动障碍患者的新疗法具有重要意义。Mentis说，“例如，对于脊髓断裂的人来说，仅仅重新连接大脑和脊髓可能还不够。我们的发现表明，你还必须恢复腹侧脊髓小脑束神经元的正常活动，以确保中枢模式发生器正常工作。一切都必须在刺激某些神经元和抑制其他神经元之间保持严格的平衡。如果这种平衡受到破坏，你就不会有协调的运动。”
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