Paris Beyin Enstitüsü araştırmacıları, yürümenin karmaşıklıklarını araştırarak mezensefalik lokomotor bölgenin hareketteki rolünü vurguladı. Zebra balığı çalışmalarına dayanan bulguları, Parkinson gibi hastalıkların anlaşılmasına yönelik potansiyel çıkarımlar içeriyor. (Zebra balığındaki kortikospinal nöronlar.) Katkı Sağlayan: Martin Carbo-Tano
Yürümek, hem otomatik süreçleri hem de bilinçli kontrolü içeren karmaşık bir mekanizmadır. Disfonksiyonun motor korteks, beyin sapı, omurilik veya kaslarda çok sayıda, bazen son derece incelikli nedenleri olabilir. Paris Beyin Enstitüsü’nde Martin Carbo-Tano, Mathilde Lapoix ve Claire Wyart (Inserm) liderliğindeki “Spinal Duyusal Sinyalizasyon” ekibindeki meslektaşları, hareketin belirli bir bileşenine odaklandılar: ileri itme.{4 }
4 Eylül’de Nature Neuroscience’da yayınlanan bir çalışmada, bunun klasik olarak mezensefalik lokomotor bölge olarak adlandırılan, hareketin gücünü ve hızını kontrol eden ve sinir mesajlarını kontrol nöronları aracılığıyla omuriliğe ileten bir bölgeyi içerdiğini gösteriyorlar. beyin sapında bulunur. Zebra balığı üzerinde gerçekleştirilen bu yeni haritalama, farelerde yapılan son çalışmaları desteklemektedir. Sonunda insanlara da genişletilebilir ve Parkinson hastalığında olduğu gibi hareket kontrol devrelerinin nasıl arızalanabileceğinin anlaşılmasına yardımcı olabilir.
Rutin Hareketin Altındaki Karmaşıklık
Normal bir şekilde yürüyebilecek kadar şanslı olanlar için dolaşmak, öyle beklenen bir davranış ki, bunun karmaşık, kısmen istemsiz süreçler içerdiğini pek düşünmüyoruz. “Hayvanlar yiyecek aramak, başkalarıyla etkileşim kurmak veya sadece meraktan dolayı çevrelerini keşfetmeye hareket ediyor. Ancak tehlike algısı veya acı verici bir uyaran aynı zamanda otomatik bir uçuş refleksini de harekete geçirebilir,” diye açıklıyor Paris Beyin Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı Martin Carbo-Tano.
Her iki durumda da hareketin başlatılması, Beynin en arka kısmı olan beyin sapında iç içe geçmiş bir ağ oluşturan retikülospinal kontrol nöronları olarak adlandırılan nöronların aktivasyonu. Bu nöronlar, beyin ile omurilik arasındaki sinir sinyallerini iletir ve uzuvların ve gövdenin motor kontrolü ile hareket koordinasyonu için gereklidir.
Retikülospinal nöronların yukarı akışında, aynı zamanda mezensefalik lokomotor bölge (MLR) bulunur. Hareket için gereklidir, çünkü hayvanlarda uyarılması ileri itmeyi tetikler. Maymunlar, kobaylar, kediler, semenderler ve hatta taşemenler de dahil olmak üzere pek çok omurgalıda bulunur.
“MLR’nin rolü birçok omurgalı türünde korunduğundan, buranın Dünya’daki eski bir bölge olduğunu varsayıyoruz. onların evrimi; yürümeyi, koşmayı, uçmayı veya yüzmeyi başlatmak için gereklidir” diye ekliyor. “Fakat şu ana kadar bu bölgenin retikülospinal nöronlara nasıl bilgi aktardığını bilmiyorduk. Bu durum, omurların harekete geçmesini sağlayan mekanizmalar hakkında küresel bir bakış açısı kazanmamızı ve dolayısıyla bu büyüleyici mekanizmadaki olası anomalilere işaret etmemizi engelledi.”
Hareket Çalışmasındaki Yenilikler
{6 }Hareketin başlatılmasını incelemek biraz zordur: Beyin sapında yer alan nöronlara kolayca erişilemez ve hareketli bir hayvanda onların aktivitelerini in vivo olarak gözlemlemek zor olmuştur. Bu sorunu çözmek için Martin Carbo-Tano, beyindeki küçük alanları uyaracak yeni bir yaklaşım geliştirdi.
Ph.D. Mathilde Lapoix ile birlikte. Paris Beyin Enstitüsü’nde Claire Wyart’ın ekibinde öğrenci olan araştırmacılar, MLR’nin aşağısındaki hareketle ilgili yapıları lokalize etmek ve sinir uyarılarının yayılmasını takip etmek için zebra balığı larva beyninin şeffaflığından yararlandı. Montréal Üniversitesi’ndeki işbirlikçileri Réjean Dubuc’un çalışmalarından ilham alan bu yöntem, onların birçok dikkate değer keşif yapmalarına olanak tanıdı.
“Hayvan kendiliğinden hareket ettiğinde mezensefalik lokomotor bölgedeki nöronların uyarıldığını, aynı zamanda da uyarıldığını gözlemledik. görsel bir uyarana yanıt olarak. Beyin sapının merkezi kısmı olan pons ve medulla yoluyla ‘V2a’ adı verilen retikülospinal nöronların bir alt popülasyonunu aktive ederler. Bu nöronlar hareketin başlama, durma ve yön değiştirme gibi daha ince ayrıntılarını kontrol eder. Bir bakıma yönlendirme talimatı veriyorlar! Fareler üzerinde yapılan önceki çalışmalar, retikülospinal nöronların dönmeyi kontrol ettiğini ortaya çıkarmıştı; Martin ve Mathilde ileri doğru hareketi tetikleyen kontrol devresini keşfettiler,” diyor Claire Wyart.
Orta Beyin, Yoğunluk Konsantrasyonu
Bu mekanizmanın larva hareketleri üzerindeki etkilerini daha iyi anlamak için zebra balığı, araştırmacılar mezensefalik lokomotor bölgesini uyararak onu deneysel olarak tetiklediler. İleriye doğru hareketin süresi ve gücünün, uyarının yoğunluğuyla ilişkili olduğunu gözlemlediler.
“Dört ayaklılar, yürüme, tırıslama veya dörtnala koşma gibi farklı yürüyüş tarzlarını benimseyebilirler. Ancak suda yaşayan hayvanlar da yürüyüş geçişlerini işaret ediyor” diye ekliyor Martin Carbo-Tano. “Zebra balığında gözlemlediğimiz bu hareket yoğunlaşmasında MLR’nin bir rolü olduğunu düşünüyoruz.”
Uygulamalar ve Geleceğe Yönelik Yönergeler
İlk kez bu çalışma bunu mümkün kıldı. Parkinson hastalarında yetersiz bir işlev olan ileri hareketi başlatmada rol oynayan nöronal devrelerin haritasını çıkarmak. Bu, omuriliğin yukarısındaki motor kontrol mekanizmalarına ışık tutmak için önemli bir adımdır.
Bir gün, tüm retikülospinal nöronları tek tek tanımlayıp kontrol ederek beyindeki işleyişi ayrıntılı olarak modellemek mümkün olabilir. hareket ettirin ve düzgün çalışmayanları onarın.
Referans: Martin Carbo-Tano, Mathilde Lapoix, Xinyu Jia, Olivier Thouvenin, “Mesensefalik lokomotor bölgesi, larva zebra balığındaki hareketi ileri doğru yönlendirmek için V2a retikülospinal nöronları işe alır”, Marco Pascucci, François Auclair, Feng B. Quan, Shahad Albadri, Vernie Aguda, Younes Farouj, Elizabeth M. C. Hillman, Ruben Portugues, Filippo Del Bene, Tod R. Thiele, Réjean Dubuc ve Claire Wyart, 4 Eylül 2023, Nature Neuroscience.{ 11} DOI: 10.1038/s41593-023-01418-0
Bu proje Avrupa Araştırma Konseyi (ERC), Tıbbi Araştırma Vakfı (FRM), Bettencourt- Schueller Vakfı (FBS), Marie Skłodowska-Curie Avrupa Eğitim Ağı programı, Horizon 2020, New York Kök Hücre Vakfı (NYSCF) ve Ulusal Sağlık Enstitüsü (NIH) kapsamında finanse edilmektedir.