研究发现了控制哺乳动物左右运动的神经元

哥本哈根大学和卡罗林斯卡学院的研究人员最近进行了一项研究，调查了动物一种特定运动能力的神经基础，这种能力包括侧向运动(即向左或向右移动)。他们的论文,发表在自然神经科学该研究强调了脑干中一个特殊的神经元群，即所谓的Chx10神经元，在让老鼠和其他可能有肢体的动物在移动时向左或向右转方面所起的重要作用。

运动是人类普遍存在的一种自然行为动物王国这项研究的高级研究员Ole Kiehn教授告诉MedicalXpress。“在脊椎动物中，有节奏的运动协调主要发生在脊髓本身的回路中。为了使这些电路发挥作用，它们需要大脑效应器的命令神经元．"

过去的研究发现，大脑效应神经元控制着动物运动的许多方面，包括大多数哺乳动物开始移动、加速和停止的能力。侧移运动(即向左或向右转)的神经机制动物，然而，研究较少，因此仍然知之甚少。

向特定方向移动的能力对几乎所有行为都是必不可少的，包括觅食、导航和逃跑，”Kiehn说。

在他们之前的工作中，Kiehn和他的同事们发现，当对称激活时，一种特殊的神经元，即脑干表达蛋白质Chx10的神经元会导致动物停止运动。当他们开始进行这项新研究时，他们假设，当只激活一侧时，这些神经元可以充当转向通道，允许动物向左或向右转弯。

为了验证这一假设，研究人员从基因上追踪了小鼠大脑中的Chx10神经元。这使得他们能够展示这些信号的单侧投射细胞从脑干到脊髓。

该论文的第一作者Jared Cregg博士告诉MedicalXpress:“为了证明Chx10细胞控制哺乳动物体内的不对称运动，我们使用了许多方法，通过在脑干Chx10细胞中选择性表达的光敏通道(光遗传学)或药物激活的人工受体(化学遗传学)，我们可以操纵神经细胞活性的上升或下降。”“这使我们能够操纵这些细胞的活动而不影响其他细胞神经细胞并直接将它们的活动与动物的运动行为联系起来。”

在他们的研究中，Kiehn和同事们还调查了在分离的脑干脊髓制剂中刺激脑干Chx10细胞的效果。有趣的是，他们发现Chx10细胞抑制(即破坏)肢体运动网络，同时激活控制动物身体同一侧躯干肌肉组织的运动网络。

最后，研究人员使用深度学习技术来跟踪老鼠在转弯时的肢体和身体运动。他们的分析结果有力地表明，脑干Chx10神经元允许小鼠左右移动，与更短的步长和弯曲的躯干肌肉组织在他们转向的一边协调他们的运动。

克雷格说:“我们已经确定了有肢动物运动中枢控制的缺失部分:向左或向右转的能力。”“我们的研究有力地表明，Chx10 Gi神经元作为控制左右运动的最终共同效应器，打开了一扇窗口，了解不同的大脑区域如何根据不同的行为需求协调工作，控制左右决定。”

这项研究提供了哺乳动物控制左右运动的下行运动系统的证据。这对神经科学领域是一个非常有价值的贡献，因为它可以阐明与一些神经疾病相关的运动障碍的神经基础。

“理解支撑大脑和控制运动的脊髓基本功能的神经回路是非常重要的，”Kiehn说。“我们现在计划研究脑干神经元如何直接与脊髓运动回路相互作用，以及不同的大脑区域如何在不同的行为环境下控制Chx10细胞。我们还想研究脑干回路中是否有变化可能与某些运动帕金森模型小鼠中出现的缺陷。”

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