背后的基因协调“第六感”

执行协调运动,我们依靠特殊的感觉神经元在我们的肌肉和关节。没有他们,大脑不知道剩下的我们的身体在做什么。尼科洛·Zampieri领导的研究小组研究了分子标记,以便更好地理解它们是如何工作的和描述的结果自然通讯。

视觉,听觉,嗅觉,味觉,触觉:我们都熟悉五种感官来体验我们的环境。同样重要但鲜为人知的是第六感:“它从肌肉和关节的工作是收集信息关于我们的动作,我们的姿势和位置空间,然后把它转嫁给我们的中枢神经系统”,尼科洛·Zampieri博士说,和发展功能的神经电路马克斯·德尔布吕克中心实验室在柏林。“这个意义上说,被称为本体感受,就是允许中枢神经系统发出正确的信号通过肌肉运动神经元,这样我们可以执行一个特定的运动。”

这第六感——与其他五个不同,完全是无意识的——是什么阻止我们在黑暗中摔倒,什么可以让我们提高一杯咖啡嘴闭着眼睛。但这还不是全部:“人们没有本体感受无法实际执行协调运动,“Zampieri说。他和他的团队已经在《华尔街日报》发表了一篇文章“自然通讯”,他们描述了分子标记的细胞参与这第六感。研究结果有助于研究人员更好地理解本体感受的感觉神经元(pSN)工作。

精确的连接是至关重要的

pSN细胞体位于脊髓背根神经节。他们通过长神经纤维连接肌肉纺锤波和高尔基腱器官不断注册拉伸和身体的每一块肌肉的紧张局势。pSN发送这些信息到中央神经系统,它是用来控制运动神经元的活动,这样我们可以执行动作。

”这其中的一个先决条件pSN精确地连接到不同的肌肉在我们的身体,”斯蒂芬博士说迪特里希,Zampieri的实验室的成员。然而,几乎没有了解分子程序使这些精确的连接和阳性pSN他们独特的身份。“这就是为什么我们使用我们的研究来寻找分化的分子标记的pSN腹部、背部和四肢肌肉在老鼠身上,”迪特里希说,该研究的第一作者,这是马克斯·德尔布吕克中心进行。

指导新生的神经纤维

使用单细胞测序,研究小组调查了哪些基因pSN的腹部,背部和腿部肌肉阅读和翻译成RNA。“我们确实发现特征基因pSN连接到每个肌肉群,”迪特里希说。“我们也表明这些基因已经活跃在胚胎阶段和保持活跃出生后至少一段时间。“迪特里希解释说,这意味着有固定的遗传程序决定是否本体感受器刺激腹部,背部或四肢肌肉。

柏林在他们的研究中,研究人员发现了几个ephrins及其受体的基因。“我们知道,这些蛋白参与指导新生的神经纤维在神经系统的发展目标,”迪特里希说。研究小组发现,本体感受器之间的连接和后腿肌肉受损老鼠不能产生ephrin-A5。

一个目标neuroprostheses要好

“我们确认的标记现在应该帮助我们进一步研究个别阳性感觉的发育和功能网络,”迪特里希说。“光遗传学,例如,我们可以使用光来打开和关闭本体感受器,个人或团体。这将使我们能够揭示他们的特定的角色在我们的第六感,“Zampieri补充道。

这些知识应该最终受益的病人,如脊髓损伤患者。“一旦我们更好地理解本体感受的细节,我们将能够优化neuroprostheses的设计,接管电动机或感官能力受损的受伤,“Zampieri说。

改变肌肉紧张引起弯曲的脊柱

他补充说,以色列的研究人员最近发现妥善运作的本体感觉也很重要,一个健康的骨骼。脊柱侧凸,例如,是一个条件,有时在童年和成长发展导致脊柱变得弯曲和扭曲。“我们怀疑这是由于不正常的本体感觉,改变了后面的肌肉紧张和扭曲了脊柱,“Zampieri说。

髋关节发育不良,髋关节的异常,也可能是由于错误的本体感受。这使得Zampieri想象另一个研究结果:“如果我们能更好地了解我们的第六感,可以开发新的治疗方法,有效地抵消这些和其他类型的骨骼损伤。”

参考:迪特里希年代,公司C, K歌,等。分子身份的本体感受器亚型支配不同肌肉群老鼠。Nat Commun。2022;13 (1):6867。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 34589 - 8

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