索尔克科学家发现一种“mini-brain”脊髓艾滋病平衡
穿过一个冰冷的停车场在冬季和剩余upright-takes强烈的浓度。但是一项新发现表明,我们的身体的平衡执行当面对这样一个任务在不知不觉中发生,由于在我们的脊髓神经元集群作为“mini-brain”整合感官信息和做出必要的调整我们的肌肉,这样我们不滑倒。
2015年1月29日发表的一篇论文,在《华尔街日报》细胞索尔克研究所的科学家地图脊髓的神经回路处理轻触的感觉。这个电路允许身体本能地做一些小调整脚位置用脚轻触传感器和平衡。在老鼠身上进行的研究,提供了第一手的详细蓝图脊髓电路作为控制中心运动命令从大脑和感觉信息的整合,从四肢。更好的理解这些电路应该最终援助发展中治疗脊髓损伤和疾病影响运动技能和平衡,以及防止老年人跌倒的手段。
“当我们站立和行走、触摸我们的脚掌上的传感器检测压力的微小变化和运动。这些传感器信号发送到我们的脊髓和大脑,”索尔克教授马丁·高尔丁说,这篇论文的主要作者。“我们的研究本质上是一个黑盒子,打开,直到现在我们不知道如何处理这些信号编码或脊髓。此外,目前尚不清楚这个联系信息是如何与其他感官信息来控制运动和姿势。”
大脑的作用在脑成果如哲学、数学和艺术往往采取中心舞台,大部分是使用什么神经系统从环境中收集的信息来指导我们的一举一动。穿过结冰的停车场,例如,从事一些感官阻止我们下降。我们的眼睛告诉我们我们在闪亮的黑色冰或潮湿的沥青。在我们的内耳平衡传感器保持头与地面水平。和传感器在我们的肌肉和关节轨迹位置的改变我们的胳膊和腿。
每一毫秒,多个流的信息,包括轻触的信号传输路径高尔丁的团队已经确定,流入大脑。大脑处理这些数据的方法之一是通过预处理等感官方式站眼睛或脊髓。,例如,一层的神经元,光传感器的执行视觉计算过程称为“编码”,后来的信息在大脑中的视觉中枢。在触碰的情况下,科学家们一直认为神经编排脊髓的运动依赖于数据运算电路。但直到现在,已经极难准确识别所涉及的类型的神经元和图表如何连接在一起。
在他们的研究中,索尔克的科学家揭秘这个调整,感觉运动控制系统。使用先进的成像技术,依靠再造工程狂犬病毒,他们追踪神经纤维传递信号的触摸传感器脚连接的脊髓。他们发现这些感官的纤维连接脊髓和一群神经元称为RORα神经元,命名为特定类型的分子受体中发现这些细胞的细胞核。RORα神经元依次连接大脑的神经元的运动区域,暗示他们可能会作为一个关键的大脑和脚之间的联系。
当高尔丁的团队禁用“RORα脊髓神经元使用转基因老鼠在沙克发达,他们发现这些老鼠大幅运动不敏感的皮肤表面或粘条胶带放在他们的脚。尽管如此,动物仍然能够走路,站在平地上一般。
然而,当研究人员有动物穿过一个狭窄的,梁升高,这一任务需要更多的努力和技巧,表现动物挣扎,比动物更笨拙地完整RORα神经元。科学家把这种现象归因于动物的减少皮肤变形的能力当一只脚滑落的边缘,并据此做出反应与脚小的调整位置和balance-motor技能类似冰或其他湿滑的表面平衡的必要条件。
RORα神经元的另一个重要特点是,他们不只是从大脑和轻触传感器接收信号,而且还直接与腹侧脊髓神经元控制运动。因此,它们的中心相结合的“mini-brain”脊髓信号从大脑与四肢感觉信号,以确保正确地移动。
“我们认为这些神经元负责结合所有这些信息告诉脚如何移动,“说吊杆Bourane,高尔丁的实验室的一位博士后研究员和新论文的第一作者。“如果你站在一个光滑的表面在很长一段时间里,你会注意到你的小腿肌肉僵硬,但你可能没有注意到你在使用它们。你的身体也就水到渠成,不断纠正微妙而释放你参加其他更高级的任务。”
团队的研究代表的开始新一波的研究,承诺提供准确和全面的解释如何神经系统编码和感官信息来生成集成都有意识和无意识的运动。
“大脑如何创建一个感官认知的对象,然后将它转变成一个行动是神经科学的核心问题之一,“高尔丁补充道。“我们的工作是提供真正强劲的观点背后的神经通路和流程的控制运动和身体如何感觉它的环境。我们开始真正的翻天覆地的变化,这是非常令人兴奋的。”
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出版
吊杆Bourane,卡佳s Grossmann奥利维尔·拉夫安东尼Dalet,玛尔塔加西亚痕迹,地板j·斯塔姆,莉迪亚Garcia-Campmany,斯蒂芬妮·科赫,马丁·高尔丁。脊髓的识别电路轻触和精细运动控制。细胞,2015年1月29日发表。doi: 10.1016 / j.cell.2015.01.011
