Pozoruhodné výsledky – Nový výskum odhaľuje, že miecha sa dokáže učiť a zapamätať si

Nový výskum ukazuje, že miecha sa môže učiť a pamätať si pohyby nezávisle, čím spochybňuje tradičné názory na jej úlohu a potenciálne zlepšuje rehabilitačné stratégie u pacientov s poranením chrbtice.

Nový výskum odhaľuje, že neuróny v mieche majú schopnosť učiť sa a uchovávať informácie nezávisle od mozgu.

Miecha je často popisovaná ako jednoduchý kanál na prenos signálov medzi mozgom a telom. Miecha sa však dokáže naučiť a zapamätať si pohyby sama.

Tím výskumníkov z Leuvenského výskumného centra pre neuroelektroniku vo Flámsku (NERF) podrobne opísal, ako dve rôzne nervové populácie umožňujú mieche prispôsobiť sa a zapamätať si naučené správanie úplne nezávislým spôsobom. Tieto pozoruhodné výsledky boli publikované v časopise vedy, vrhá nové svetlo na to, ako chrbticové okruhy prispievajú k riadeniu a automatizácii pohybu. Tieto myšlienky by mohli byť relevantné pre rehabilitáciu ľudí s poranením chrbtice.

Záhadná plasticita miechy

Miecha moduluje a riadi naše akcie a pohyby integráciou rôznych zdrojov zmyslových informácií a môže tak robiť bez vstupu z mozgu. Okrem toho sa neuróny v mieche môžu naučiť nezávisle upravovať rôzne úlohy, ak majú dostatok opakovaných cvičení. Avšak to, ako miecha dosahuje túto pozoruhodnú plasticitu, mátlo neurovedcov už desaťročia.

Jednou z týchto neurovedcov je profesorka Aya Takeoka. Jej tím v Neuroelectronics Research Flanders (NERF, výskumný ústav podporovaný spoločnosťami imec, KU Leuven a VIB) študuje, ako sa miecha zotavuje zo zranení skúmaním toho, ako sú nervové spojenia zapojené a ako fungujú a menia sa, keď sa učíme. Nové pohyby.

„Aj keď máme dôkazy o ‚učení‘ v mieche z experimentov zo začiatku 20. storočia, otázka, ktoré neuróny sú zapojené a ako kódujú túto skúsenosť s učením, zostala nezodpovedaná,“ hovorí profesor Takeoka. .

Časť problému spočíva v ťažkostiach s priamym meraním aktivity jednotlivých neurónov v mieche u zvierat, ktoré nie sú upokojené, ale sú bdelé a pohybujúce sa. Takeokov tím využil model, v ktorom zvieratá trénujú špecifické pohyby v priebehu niekoľkých minút. Pritom tím odhalil mechanizmus učenia miechy špecifický pre typ buniek.

READ  Ako zabránime spáleniu Zeme intenzívnym slnkom?

Dva špecifické typy neurónov

Aby sa zistilo, ako sa miecha učí, doktorandský výskumník Simon Lavaud a jeho kolegovia v laboratóriu Takeoka vytvorili experimentálne nastavenie na meranie zmien v pohybe u myší, inšpirované metódami používanými pri štúdiách hmyzu. „Vyhodnotili sme prínos šiestich rôznych populácií neurónov a identifikovali sme dve populácie neurónov, jednu dorzálnu a jednu ventrálnu, ktoré sprostredkúvajú motorické učenie.“

„Tieto dve skupiny neurónov sa striedajú,“ vysvetľuje Lavaud. „Dorzálne neuróny pomáhajú mieche naučiť sa nový pohyb, zatiaľ čo ventrálne neuróny jej pomáhajú zapamätať si a vykonať pohyb neskôr.“

„Môžete to prirovnať k štafetovému behu v mieche, chrbtové neuróny sa správajú ako prvý bežec, ktorý odovzdáva zmyslové informácie dôležité pre učenie, potom prevezmú štafetu ventrálne bunky, čím sa zabezpečí, že naučený pohyb sa zapamätá a vykoná hladko .“

Učenie a pamäť mimo mozgu

Podrobné výsledky zverejnené v vedyUkazuje, že aktivita neurónov v mieche pripomína rôzne klasické typy učenia a pamäte. Odhalenie týchto mechanizmov učenia bude kľúčové, pretože pravdepodobne prispejú k rôznym spôsobom, akým sa učíme a automatizujeme pohyb, a môžu byť relevantné aj v kontexte rehabilitácie, hovorí profesorka Aya Takeoka: „Okruhy, ktoré sme opísali, by mohli poskytnúť prostriedky pre Miecha sa podieľa na pohybovom učení a dlhodobej motorickej pamäti, obe nám pomáhajú hýbať sa nielen pri normálnom zdraví, ale najmä pri rekonvalescencii po poranení mozgu či miechy.

Odkaz: „Dve triedy inhibičných neurónov riadia získavanie a získavanie spinálnej senzomotorickej adaptácie“ od Simone Lavaud, Charlotte Bishara, Mattia Dandola, Shu Hao Yeh a Aya Takeoka, 11. apríla 2024, vedy.
doi: 10.1126/science.adf6801

Výskum (tím) podporili Flanders Research Foundation (FWO), Marie Skłodowska-Curie Action (MSCA), Taiwan-KU Leuven Doctoral Fellowship (P1040) a Wings for Life Myeloid Research Foundation.

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *