Ходьба — самое естественное из движений. Не думая, мы ставим одну ногу вперед, а затем другую, и так далее, толкая нас вперед. Итак, если мы не управляем этим сложным взаимодействием нервов и мышц сознательно, то что?
«Как и следовало ожидать, именно мозг инициирует передвижение. Но он не координирует его», — говорит нейробиолог из Колумбийского университета Джордж Ментис, доктор философии, который исследует цепи, контролирующие ходьбу, с целью поиска новых методов лечения пациентов с БАС, СМА и травмы спинного мозга .
Координация наших многочисленных мышц при ходьбе осуществляется нейронами в спинном мозге, говорит Ментис, доцент кафедры патологии и клеточной биологии (в неврологии) Колледжа врачей и хирургов Колумбийского университета им. Вагелоса.
Это сложная работа: в точное время эти нейроны должны посылать сигналы, чтобы левая и правая ноги чередовали свою активность — левая, правая, левая, правая — и чтобы мышцы-сгибатели и разгибатели каждой ноги сокращались попеременно.
Большинство ученых считали, что с такой сложной задачей можно справиться только при помощи сложных нейронных цепей с участием различных типов нейронов. Эта сборка цепей, называемая центральным генератором шаблонов, казалось, заправляла балом.
Но новейшее исследование Ментиса показывает, что только один тип нейронов в этом наборе цепей полностью отвечает за то, чтобы наши ноги шли в ногу.
И, как крошечные сержанты-строители, без коллективной команды нейронов «влево, вправо, влево, вправо» мы никогда ничего не добьемся.
Нейроны, известные как нейроны вентрального спинно-мозжечкового тракта, вступают в контакт с другими нейронами спинного мозга и управляют способностью двигаться мышцами.
В новом исследовании Ментис и его коллеги обнаружили, что когда только эти клетки были химически подавлены у свободно передвигающихся взрослых мышей, животные больше не могли двигаться должным образом. После того, как действие препаратов прекратилось, нормальные движения вернулись. Кроме того, активация этих клеток светом или лекарствами может вызывать двигательное поведение у молодых мышей. «Другими словами, эти нейроны необходимы и достаточны для двигательного поведения», — говорит Ментис, результаты которого были опубликованы в январе в журнале Cell .
Ментис также обнаружил, что клетки сильно взаимосвязаны, и это свойство, вероятно, способствует их способности генерировать сложные ритмические паттерны, необходимые для передвижения.
Полученные результаты имеют важное значение для разработки новых методов лечения людей с травмами спинного мозга или двигательными расстройствами.
«Например, у людей с разорванным спинным мозгом может быть недостаточно воссоединить головной и спинной мозг », — говорит Ментис. «Наши результаты показывают, что вам также необходимо восстановить правильную активность нейронов вентрального спинно-мозжечкового тракта, чтобы убедиться, что центральный генератор паттернов работает должным образом. Все должно быть жестко сбалансировано между возбуждением одних нейронов и торможением других. Если этот баланс нарушен, у вас не будет скоординированного движения».
Статья называется «Контроль передвижения млекопитающих с помощью нейронов вентрального спинно-мозжечкового тракта».
