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研究人員揭示了新的組織原理 解釋了脊椎動物如何發動機協調運動

瑞典卡羅林斯卡研究所的研究人員揭示了一種新的組織原理,該原理解釋了脊椎動物如何與三個齒輪的發動機協調運動。結果發表在科學雜志Neuron上。

運動的顯著特征是它具有快速啟動和改變速度以符合我們的意圖的能力。但是,關于脊髓中的節奏產生電路(運動引擎)如何能夠瞬時將腦部命令轉換為有節奏且有節奏的運動,仍存在不確定性。

Karolinska研究所的研究人員使用斑馬魚作為模型生物,詳細揭示了驅動脊椎動物運動的節律產生引擎的完整重建。

“我們發現了一種新穎的組織原則,這對于執行直觀上簡單但尚不為人所知的功能至關重要:運動的開始和速度的變化,”卡羅林斯卡學院神經科學系教授Abdel El Manira說,帶領研究。

研究人員結合斑馬魚的行為分析對神經元之間的連接(突觸)進行了全面而定量的映射。結果表明,驅動運動的脊髓中的興奮性神經元形成了三個循環的,產生節奏的電路模塊,這些模塊可作為齒輪,以低速,中速或快速運動。這些電路將來自大腦的信號轉換為協調的運動,其速度與初始意圖一致。

Abdel El Manira說:“鑒于腦干和脊髓回路的組織原理在脊椎動物中共有,因此我們在研究中獲得的見解可直接適用于包括人類在內的哺乳動物。”“了解腦干和脊髓的回路如何啟動運動以及如何控制速度將為旨在開發人類神經系統疾病(包括創傷性脊髓損傷和運動神經元退行性疾病,如肌萎縮性側索硬化癥)的治療策略開辟新的研究途徑( ALS)。”

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