Идентифицированы нейроны, контролирующие локомоцию у мышей
Ученые более века знали, что команды для начала движения исходят из мозга, но за само осуществление движения отвечают нейроны спинного мозга. В исследовании, опубликованном 20 января в журнале Cell, сообщается об идентификации у мышей конкретного типа нейронов, которые необходимы и достаточны для регуляции такого движения. Эти нейроны называются вентральными спиноцеребеллярными тракт-нейронами (VSCTs).
«Мы надеемся, что наши результаты откроют новые пути к пониманию того, как возникают сложные формы поведения, такие как локомоция», — говорит старший автор статьи Джордж Ментис, доцент кафедры патологии и клеточной биологии Колумбийского университета.
Ранее считалось, что основная функция VSCTs (открытых в 1940-х годах) — передача сигналов о нейронной активности из спинного мозга в мозжечок. Новое исследование показывает, что они напрямую контролируют локомоторное поведение как в процессе развития, так и во взрослом возрасте.
«Одним из ключевых открытий стало то, что помимо связи с мозжечком, эти нейроны образуют связи через свои аксонные коллатерали с другими спинномозговыми нейронами, также участвующими в локомоции», — отмечает Ментис.
Методы и результаты
Исследование использовало несколько новых экспериментальных подходов:
- Оптогенетика: активация или подавление активности VSCTs с помощью света (LED).
- Хемогенетика: контроль активности нейронов с помощью химических соединений.
На изолированном спинном мозге новорожденных мышей было показано, что активация VSCTs светом индуцирует локомоторное поведение. Подавление их активности светом или препаратами останавливало текущее движение.
Во взрослом возрасте у свободно движущихся мышей подавление активности VSCTs ингибирующим препаратом также приводило к остановке. При тесте на плавание мыши с «замолченными» VSCTs не могли плыть и просто держались на воде.
Во всех моделях было продемонстрировано, что VSCTs одни необходимы и достаточны для контроля локомоторной активности.
Ограничения и дальнейшие шаги
Ментис отмечает ограничение: мыши — четвероногие, а люди — двуногие, поэтому регуляция локомоции может отличаться. Однако исследования на мышах часто приводят к клиническим испытаниям на людях.
Планы на будущее:
- Точная идентификация и картирование нейронных цепей, которые VSCTs образуют с мотонейронами и другими спинномозговыми нейронами.
- Поиск генетических маркеров и возможных субпопуляций VSCTs для изучения их роли в разных режимах движения.
- Исследование того, как функция VSCTs изменяется при патологиях и нейродегенеративных заболеваниях.