Centru de comandă ascuns al mișcării în creier

rezumat: Cercetătorii au descoperit mecanismele cheie din creier care controlează inițierea mișcării. Regiunea motorie a creierului mediu (MLR) a creierului, o regiune veche și conservată la diferite vertebrate, joacă un rol esențial în inițierea mișcărilor precum mersul, zborul și înotul.

Studiul a folosit transparența creierului larvelor de pește zebra pentru a monitoriza și a mapa circuitele neuronale care duc la locomoția înainte. Această descoperire are un potențial imens în înțelegerea și tratarea deficiențelor motorii, cum ar fi cele găsite la pacienții cu boala Parkinson.

Fapte cheie:

1. Regiunea motorie a creierului mediu (MLR) a creierului este vitală pentru inițierea unei game de mișcări între diferite vertebrate, de la mers la înot.
2. Cercetătorii au dezvoltat o nouă metodă care utilizează transparența creierului larvelor de pește-zebră pentru a urmări propagarea impulsurilor nervoase în structurile motorii ale creierului.
3. Studiul a constatat că intensitatea stimulării MLR se corelează cu puterea locomoției înainte la peștele zebra, ceea ce poate oferi informații despre transformările mersului atât la animalele acvatice, cât și la cele terestre.

sursă: Institutul creierului din Paris

Pentru cei suficient de norocoși să meargă normal, rătăcirea este un comportament atât de așteptat, încât cu greu considerăm că implică procese complexe și parțial involuntare.

„Animalele se deplasează pentru a-și explora mediul în căutarea hranei, pentru a interacționa cu ceilalți sau pur și simplu din curiozitate. Percepția pericolului sau a unui stimul dureros poate, de asemenea, activa reflexul automat de zbor”, explică Martin Carbo-Tano, coleg postdoctoral la Institutul creierului din Paris.

În ambele cazuri, inițierea mișcării depinde de activarea așa-numiților neuroni retinieni medulari, care formează o încurcătură în partea din spate a creierului – trunchiul cerebral.

Acești neuroni transmit semnale nervoase între creier și măduva spinării și sunt esențiali pentru controlul motor al membrelor și trunchiului și coordonarea mișcărilor.

În vârful neuronilor retinieni mielinizați se află regiunea motorie a creierului mijlociu (MLR), care este, de asemenea, esențială pentru locomoție, deoarece, la animale, stimularea acesteia are ca rezultat propulsarea înainte. Se găsește la multe vertebrate, inclusiv maimuțe, cobai, pisici, salamandre și chiar lamprede.

„Deoarece rolul MLR este conservat la multe specii de vertebrate, emitem ipoteza că este o regiune străveche în evoluția lor, esențială pentru inițierea mersului, alergării, zborului sau înotului”, adaugă el.

„Dar până acum, nu știam cum transmite această regiune informații către neuronii retinieni mielinizați. Acest lucru ne-a împiedicat să obținem o perspectivă cuprinzătoare asupra mecanismelor care permit vertebrelor să se miște singure și, prin urmare, să evidențiem posibile anomalii în această zonă. mecanism fascinant.”

Stația experimentală își deschide porțile

Studierea inițierii mișcării este puțin complicată: neuronii din trunchiul cerebral nu sunt ușor accesibili, iar observarea activității lor in vivo la un animal în mișcare s-a dovedit dificilă. Pentru a rezolva această problemă, Martin Carbo-Tano a dezvoltat o nouă modalitate de a stimula zone mici ale creierului.

Împreună cu Mathilde Laboa, Ph.D. Cercetătorii, studenți din echipa lui Claire Wiart de la Institutul Creierului din Paris, au profitat de transparența creierului larvelor de pește zebra pentru a identifica structurile implicate în mișcarea în aval de MLR și pentru a urmări propagarea impulsurilor nervoase.

Această metodă, inspirată de munca colaboratorului lor Regan Dubuque de la Universitatea din Montreal, le-a permis să facă multe descoperiri fascinante.

„Am observat că neuronii din regiunea motrică a mezencefalului sunt stimulați atunci când animalul se mișcă spontan, dar și ca răspuns la un stimul vizual. Aceștia trag peste puț – partea centrală a trunchiului cerebral – și medulara către activează un subset de neuroni retinieni medulari numit „V2a”.

„Acești neuroni controlează detaliile fine ale mișcării, cum ar fi pornirea, oprirea și schimbarea direcției. Într-un fel, ei dau instrucțiuni direcționale! Cercetări anterioare la șoareci au dezvăluit că neuronii retinieni medulare controlează rotația; Martin și Mathilde au descoperit circuitul de control. care stimulează mișcarea înainte.

Creierul mediu, intensitatea focalizării

Pentru a înțelege mai bine efectele acestui mecanism asupra mișcărilor larvelor de pește zebra, cercetătorii l-au activat experimental prin stimularea regiunii motorii a mezencefalului. Ei au observat că durata și puterea mișcării înainte s-au corelat cu intensitatea stimulului.

„Tetrapodele pot adopta diferite moduri de mers, cum ar fi mersul, traptul sau alergatul. Dar animalele acvatice prezinta si metamorfoze in mers”, adauga Martin Carpo-Tano.

„Credem că MLR are un rol de jucat în creșterea locomoției, lucru pe care l-am observat la peștele zebra”.

Pentru prima dată, această lucrare a făcut posibilă cartografierea circuitelor neuronale implicate în inițierea mișcării înainte, o funcție care este deficitară la pacienții cu boala Parkinson.

Acesta este un pas esențial în luminarea mecanismelor de control motor din amonte de măduva spinării. Într-o zi, ar putea fi posibil să se identifice și să controleze toți neuronii spinali ai retinei unul câte unul pentru a modela în detaliu modul în care funcționează mișcarea și pentru a-i remedia pe cei care nu funcționează corect.

Despre această știre de cercetare în neuroștiință

autor: Maria Simon
sursă: Institutul creierului din Paris
comunicare: Marie Simon – Institutul creierului din Paris
imagine: Imagine creditată pentru Neuroscience News

Căutare originală: Rezultatele vor apărea în Neuroștiința naturală