日本理化學研究所腦科學中心的竹岡綾和她的團隊已經確定了脊髓中促進獨立于大腦的運動學習的神經通路。他們的研究發(fā)表在 4 月 11 日的《科學》雜志上，發(fā)現(xiàn)了兩組關鍵的脊髓神經元，一組是新的適應性學習所必需的，另一組用于回憶已經學會的適應。這些發(fā)現(xiàn)可以幫助科學家開發(fā)出幫助脊髓損傷后運動恢復的方法。
一段時間以來，科學家們已經知道，即使沒有大腦，脊髓的運動輸出也可以通過練習進行調整。這在無頭昆蟲中表現(xiàn)得最為明顯，它們的腿仍然可以被訓練來躲避外部暗示。到目前為止，還沒有人確切地弄清楚這是如何可能的，如果沒有這種理解，這種現(xiàn)象只不過是一個奇怪的事實。正如竹岡解釋的那樣，“如果我們想了解健康人運動自動化的基礎，并利用這些知識來改善脊髓損傷后的恢復，那么深入了解其潛在機制至關重要。”
在進入神經回路之前，研究人員首先開發(fā)了一種實驗裝置，使他們能夠在沒有大腦輸入的情況下研究小鼠脊髓的適應能力，包括學習和記憶能力。每個測試都有一只實驗小鼠和一只后腿自由懸掛的對照小鼠。如果實驗小鼠的后腿下垂太多，它就會受到電刺激，模仿小鼠想要避免的東西。對照小鼠同時接受相同的刺激，但與其自己的后腿位置無關。
對即時學習和記憶保留的觀察
僅僅 10 分鐘后，他們就僅在實驗小鼠中觀察到了運動學習;他們的腿保持高高，避免任何電刺激。這一結果表明，脊髓可以將不愉快的感覺與腿部位置聯(lián)系起來，并調整其運動輸出，使腿部避免不愉快的感覺，而這一切都不需要大腦。 24 小時后，他們重復了 10 分鐘的測試，但實驗小鼠和對照小鼠的情況發(fā)生了逆轉。最初的實驗小鼠仍然保持雙腿抬起，這表明脊髓保留了對過去經歷的記憶，這干擾了新的學習。
在脊髓中建立了即時學習和記憶之后，研究小組開始檢查使這兩種能力成為可能的神經回路。他們使用了六種轉基因小鼠，每種小鼠都有一組不同的脊髓神經元被禁用，并測試了它們的運動學習和學習逆轉。他們發(fā)現(xiàn)，在脊髓頂部的神經元(尤其是表達Ptf1a基因的神經元)喪失功能后，小鼠后肢無法適應避免電擊。
標簽：
免責聲明：本文由用戶上傳，如有侵權請聯(lián)系刪除！