Скрытый командный центр движения в мозгу

краткое содержание: Исследователи обнаружили ключевые механизмы в мозге, которые контролируют начало движения. Двигательная область среднего мозга (MLR) головного мозга, древняя и сохранившаяся область у различных позвоночных, играет ключевую роль в инициировании таких движений, как ходьба, полет и плавание.

В исследовании использовалась прозрачность мозга личинок рыбок данио для мониторинга и картирования нейронных цепей, которые приводят к передвижению вперед. Это открытие имеет огромный потенциал в понимании и лечении двигательных нарушений, например, у пациентов с болезнью Паркинсона.

Ключевые факты:

1. Двигательная область среднего мозга (MLR) головного мозга жизненно важна для запуска ряда движений у различных позвоночных, от ходьбы до плавания.
2. Исследователи разработали новый метод, который использует прозрачность мозга личинок рыбок данио для отслеживания распространения нервных импульсов в двигательных структурах мозга.
3. Исследование показало, что интенсивность стимуляции MLR коррелирует с силой движения вперед у рыбок данио, что может дать представление о трансформациях походки как у водных, так и у наземных животных.

источник: Парижский институт мозга

Для тех, кому посчастливилось нормально ходить, блуждание является настолько ожидаемым поведением, что мы вряд ли считаем его сложным и частично непроизвольным процессом.

«Животные движутся, чтобы исследовать окружающую среду в поисках пищи, общаться с другими людьми или просто из любопытства. Восприятие опасности или болевого стимула также может активировать автоматический рефлекс полета», — объясняет Мартин Карбо-Тано, научный сотрудник Парижский институт мозга.

В том и другом случае начало движения зависит от активации так называемых медуллярных нейронов сетчатки, образующих клубок в задней части мозга — стволе мозга.

Эти нейроны передают нервные сигналы между головным и спинным мозгом и необходимы для моторного контроля конечностей и туловища, а также координации движений.

На вершине миелинизированных нейронов сетчатки находится двигательная область среднего мозга (MLR), которая также важна для передвижения, поскольку у животных ее стимуляция приводит к движению вперед. Он обнаружен у многих позвоночных животных, включая обезьян, морских свинок, кошек, саламандр и даже миног.

«Поскольку роль MLR сохраняется у многих видов позвоночных, мы предполагаем, что это древний регион их эволюции, необходимый для начала ходьбы, бега, полета или плавания», — добавляет он.

«Но до сих пор мы не знали, как эта область передает информацию миелинизированным нейронам сетчатки. Это не позволило нам получить полное представление о механизмах, которые позволяют позвонкам двигаться самостоятельно, и, таким образом, указать на возможные аномалии в этой области». увлекательный механизм.

Экспериментальная станция открывает свои двери

Изучать инициацию движения довольно сложно: нейроны в стволе мозга труднодоступны, а наблюдать за их активностью in vivo у движущегося животного оказалось затруднительно. Чтобы решить эту проблему, Мартин Карбо-Тано разработал новый способ стимуляции небольших участков мозга.

Вместе с Матильдой Лабоа, доктором философии. Исследователи, студенты команды Клэр Виарт в Парижском институте мозга, воспользовались прозрачностью мозга личинок рыбок данио, чтобы идентифицировать структуры, участвующие в движении вниз по течению от MLR, и проследить за распространением нервных импульсов.

Этот метод, вдохновленный работой их коллеги Риган Дюбук из Монреальского университета, позволил им сделать множество увлекательных открытий.

«Мы заметили, что нейроны в двигательной области среднего мозга стимулируются, когда животное движется спонтанно, а также в ответ на визуальный стимул. Они активируются через мост — центральную часть ствола мозга — и продолговатый мозг, чтобы активировать подмножество медуллярных нейронов сетчатки, называемое «V2a».

«Эти нейроны контролируют мелкие детали движения, такие как начало, остановка и изменение направления. В каком-то смысле они дают инструкции по направлению! Предыдущие исследования на мышах показали, что нейроны мозгового вещества сетчатки контролируют вращение; Мартин и Матильда открыли схему управления которые стимулируют движение вперед.

Средний мозг, интенсивность фокусировки

Чтобы лучше понять влияние этого механизма на движения личинок рыбок данио, исследователи экспериментально активировали его, стимулируя двигательную область среднего мозга. Они заметили, что продолжительность и сила движения вперед коррелируют с интенсивностью стимула.

«Четвероногие могут передвигаться по-разному, например, ходить, рысью или бегом. Но у водных животных также происходят метаморфозы в походке», — добавляет Мартин Карпо-Тано.

«Мы считаем, что MLR играет роль в усилении передвижения, которое мы наблюдали у рыбок данио».

Впервые эта работа позволила составить карту нейронных цепей, участвующих в инициировании движения вперед — функции, которой не хватает у пациентов с болезнью Паркинсона.

Это важный шаг в проливании света на механизмы управления моторикой выше спинного мозга. Когда-нибудь, возможно, станет возможным идентифицировать и контролировать все спинальные нейроны сетчатки один за другим, чтобы детально моделировать работу движений и исправлять те, которые работают неправильно.

О новостях нейробиологических исследований

автор: Мэри Саймон
источник: Парижский институт мозга
коммуникация: Мари Симон — Парижский институт мозга
картина: Изображение предоставлено Neuroscience News.

Исходный поиск: Результаты появятся в Естественная нейронаука