Figyelemre méltó eredmények – Az új kutatások kimutatták, hogy a gerincvelő képes tanulni és memorizálni

Egy új kutatás kimutatta, hogy a gerincvelő neuronjai az agytól függetlenül képesek tanulni és megőrizni az információkat.

A gerincvelőt gyakran egyszerűen csak az agy és a test közötti jelátviteli csatornaként írják le. A gerincvelő azonban képes önállóan megtanulni és emlékezni a mozgásokra.

A leuveni székhelyű Flandriai Neuroelektronikai Kutatóközpont (NERF) kutatócsoportja részletesen bemutatta, hogy két különböző idegi populáció hogyan teszi lehetővé a gerincvelő számára, hogy teljesen agyfüggetlen módon alkalmazkodjon és emlékezzen a tanult viselkedésre. Ezeket a figyelemre méltó eredményeket a folyóiratban publikálták Tudományok, új megvilágításba helyezve, hogyan járulnak hozzá a gerinc áramkörök a mozgás szabályozásához és automatizálásához. Ezek az ötletek relevánsak lehetnek a gerincsérültek rehabilitációjában.

A gerincvelő rejtélyes plaszticitása

A gerincvelő a különböző szenzoros információforrások integrálásával modulálja és irányítja cselekvéseinket és mozgásainkat, és ezt az agy bemenete nélkül is megteheti. Továbbá a gerincvelő idegsejtjei megtanulhatják önállóan beállítani a különböző feladatokat, elegendő ismételt gyakorlással. Azonban, hogy a gerincvelő hogyan éri el ezt a figyelemre méltó plaszticitást, évtizedek óta zavarja az idegtudósokat.

Az egyik ilyen idegtudós Aya Takeoka professzor. A Neuroelectronics Research Flanders (NERF, az imec, a KU Leuven és a VIB által támogatott kutatóintézet) csapata azt vizsgálja, hogy a gerincvelő hogyan gyógyul fel sérülésekből azáltal, hogy feltárja az idegi kapcsolatok vezetékezését, valamint azt, hogy hogyan működnek és változnak, ahogy tanulunk. Új mozgalmak.

„Bár a 20. század elejéig nyúló kísérletekből bizonyítékaink vannak a gerincvelőn belüli „tanulásra”, megválaszolatlan maradt a kérdés, hogy mely neuronok vesznek részt benne, és hogyan kódolják ezt a tanulási tapasztalatot” – mondja Takeoka professzor. .

A probléma része a gerincvelő egyes neuronjainak aktivitásának közvetlen mérésének nehézsége olyan állatoknál, amelyek nem nyugtatók, de ébren vannak és mozognak. Takeoka csapata egy olyan modellt használt ki, amelyben az állatok perceken belül bizonyos mozdulatokat gyakorolnak. Ennek során a csapat feltárt egy sejttípus-specifikus mechanizmust a gerincvelő tanulására.

A neuronok két specifikus típusa

A gerincvelő tanulási módjának vizsgálatára Simon Lavaud doktori kutató és munkatársai Takeoka laboratóriumában kísérleti elrendezést építettek ki az egerek mozgásában bekövetkezett változások mérésére, a rovarok vizsgálatában használt módszerek ihlette. „Hat különböző neuronpopuláció hozzájárulását értékeltük, és azonosítottunk két neuronpopulációt, egy dorzális és egy ventrális, amelyek közvetítik a motoros tanulást.”

„A neuronok két csoportja váltakozik” – magyarázza Lavaud. „A háti neuronok segítenek a gerincvelőnek új mozgást megtanulni, míg a ventrális neuronok segítenek emlékezni és később végrehajtani a mozgást.”

„Összehasonlíthatja a gerincvelőben zajló váltófutással. A háti idegsejtek úgy működnek, mint egy első futó, és a hasi sejtek átveszik a stafétabotot, így biztosítva, hogy a tanult mozdulatok emlékezetesek és zökkenőmentesek legyenek .”

Tanulás és memória az agyon kívül

A részletes eredmények közzététele: TudományokAzt mutatja, hogy a gerincvelő neuronjainak aktivitása a tanulás és a memória különböző klasszikus típusaihoz hasonlít. Ezeknek a tanulási mechanizmusoknak a feltárása kulcsfontosságú lesz, mert valószínűleg hozzájárulnak a mozgás tanulásának és automatizálásának különböző módjaihoz, és a rehabilitáció kontextusában is relevánsak lehetnek – mondja Aya Takeoka professzor: „Az általunk leírt áramkörök biztosíthatják a A gerincvelő részt vesz a mozgástanulásban és a hosszú távú motoros memóriában, amelyek mindketten segítik a mozgást, nem csak normál egészségi állapotban, hanem különösen az agy- vagy gerincvelő-sérülésekből való felépülés során.

Hivatkozás: „A gátló neuronok két osztálya szabályozza a gerinc szenzomotoros adaptációjának megszerzését és visszakeresését” Simone Lavaud, Charlotte Bishara, Mattia Dandola, Shu Hao Yeh és Aya Takeoka, 2024. április 11. Tudományok.
doi: 10.1126/science.adf6801

A kutatást (a csapatot) a Flanders Research Foundation (FWO), a Marie Skłodowska-Curie Action (MSCA), a Taiwan-KU Leuven Doctoral Fellowship (P1040) és a Wings for Life Myeloid Research Foundation támogatta.